CN111360458A - 焊接控制方法、计算机可读存储介质和焊接控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种焊接控制方法、计算机可读存储介质和焊接控制装置，所述焊接控制方法包括：启动横摆机构以带动焊枪摆动，并控制焊接电源输出脉冲电流；获取横摆机构的移动位置，在所述横摆机构移动至焊缝中心时，控制所述横摆机构在焊缝中心停留第一预设时长，并且在该第一预设时长内，控制焊接电源输出第一预设恒定电流；在所述第一预设时长后，控制脉冲电源按照预设的脉冲电流参数继续输出脉冲电流。采用上述方案，通过控制横摆机构在焊缝中心停留并将脉冲电流锁定在稳定状态，便于焊丝稳定地融化并填充在焊缝中，使焊接过程得到精准地控制，有效避免产生焊接缺陷，提升焊缝焊接质量，且不增加生产成本。

Description

焊接控制方法、计算机可读存储介质和焊接控制装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊接控制方法、计算机可读存储介质和焊接控制装置。

背景技术

在自动焊接生产过程中，对一些开有坡口的产品进行焊接时为了增加焊缝宽度，焊枪打开横摆功能匹配脉冲电流在与焊缝垂直的方向上周期性的来回摆动。图1为现有技术中横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流对应的时序示意图，其中， I为焊接电源输出的脉冲电流，L为横摆机构的摆幅。如图1所示，在横摆机构来回摆动过程中，横摆机构经过焊缝中心时，焊接电源输出的脉冲电流大小是变化的，可能为峰值电流，也可能为基值电流，还可能处于电流变化中，脉冲电流大小处于变化的状态使焊缝中心出现或者凹陷或者突起的情况，使得焊缝成型不够美观。

有考虑提高送丝速度，增大焊丝在焊缝的填充量，配合降低焊接速度，使焊丝熔化后可以充分填充在焊缝中间的方案提高焊接美观度。但是焊接速度的降低使得生产效率大大降低，同时大量的焊丝填充量，又额外增加生产成本，并且也会出现焊缝不美观的情况，对于一些对成型要求比较高的产品，会导致焊接质量不合格，严重的还会出现产品报废的情况。

发明内容

本发明提供一种精准控制焊接过程且有效提升焊接质量的焊接控制方法、计算机可读存储介质和焊接控制装置。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种焊接控制方法，其包括：

启动横摆机构以带动焊枪摆动，并控制焊接电源输出脉冲电流；

获取横摆机构的移动位置，在所述横摆机构移动至焊缝中心时，控制所述横摆机构在焊缝中心停留第一预设时长，并且在该第一预设时长内，控制焊接电源输出第一预设恒定电流；

在所述第一预设时长后，控制脉冲电源按照预设的脉冲电流参数继续输出脉冲电流。

进一步地，确定所述横摆机构移动至焊缝中心，包括：

实时检测所述横摆机构的摆幅，

当检测到所述横摆机构的摆幅为0时，确定所述横摆机构处于焊缝中心。

进一步地，所述实时检测所述横摆机构的摆幅，包括以下任一种：

采用安装于所述横摆机构上的定位装置，实时检测所述横摆机构的摆幅；或

采用位移传感器实时检测所述横摆机构的摆幅。

进一步地，确定所述横摆机构移动至焊缝中心，包括：

实时获取当期时刻，根据当前时刻以及所述横摆机构的启动时刻，计算确定所述横摆机构的工作时长；

根据所述横摆机构的工作时长与所述横摆机构的位置之间的映射关系，确定所述横摆机构处于焊缝中心，其中，所述横摆机构的位置根据所述横摆机构参数计算得到，其中横摆机构的参数包括：横摆机构频率、摆幅、横摆速度，停留时间。

进一步地，所述焊接控制方法还包括：在所述横摆机构移动至所述焊缝边缘时，控制所述横摆机构在焊缝边缘停留第二预设时长，控制所述脉冲电流处于第二预设恒定电流；在所述第二预设时长后，控制所述脉冲电源按脉冲电流参数继续输出所述脉冲电流。

进一步地，所述脉冲电流参数包括：脉冲电流频率、基值电流、峰值电流、基值时长、峰值时长，所述脉冲电流频率等于所述横摆机构频率2N倍，其中N 为1，2，3，…N。

进一步地，所述第一预设恒定电流至少为基值电流或者峰值电流中的一种。所述第二预设恒定电流至少为基值电流或者峰值电流中的一种。

进一步地，当所述第一预设恒定电流为峰值电流时，所述第二恒定电流为基值电流；当所述第一预设恒定电流为基值电流，所述第二恒定电流为峰值电流，这种情况下，所述第一预设时长大于所述第二预设时长。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行以上所有技术方案中任一项所述的焊接控制方法的步骤。

一种焊接控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行以上所有技术方案中任一项所述的焊接控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明焊接控制方法通过控制横摆机构移动至焊缝中心位置处停留第一预设时长，并在该第一预设时长内控制焊接电源输出第一预设恒定电流，使处在焊缝中心的焊丝在预设恒定电流作用下稳定充分地融化，有效地避免由于焊丝融化不均匀导致的焊缝凹陷或者突起的情况，达到精准控制焊接过程的目的，提高焊接成型的质量，同时不增加生产成本，易于推广。

附图说明

图1是现有技术中横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序示意图。

图2是本发明一个实施例焊接控制方法的流程图。

图3是本发明一个实施例中预设恒定电流设置为基值电流时横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序示意图。

图4是本发明一个实施例中横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序示意图。

图5是本发明另一个实施例中横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序示意图。

图6是本发明另一个实施例中横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，为了便于图示，本发明提供的图中某些尺寸会相对于其它部分夸大，因此，附图仅是图示本发明的主题示意图。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明焊接控制方法包括：步骤1：启动横摆机构以带动焊枪摆动，并控制焊接电源输出脉冲电流；步骤2：获取横摆机构的移动位置，在所述横摆机构移动至焊缝中心时，控制所述横摆机构在焊缝中心停留第一预设时长，并且在该第一预设时长内，控制焊接电源输出第一预设恒定电流；步骤3：在所述第一预设时长后，控制脉冲电源按照预设的脉冲电流参数继续输出脉冲电流。

实施本发明焊接控制方法之前，首先将待焊接工件的焊缝做清洁处理，并定位待焊接工件与焊枪相对应的位置。根据待焊接焊缝的形状、焊缝宽度、焊缝延伸长度等参数设置横摆机构参数和脉冲电流参数，其中，横摆机构参数包括：横摆机构频率、摆幅、横摆速度，停留时间，脉冲电流参数包括：脉冲电流频率、基值电流、峰值电流、基值时长、峰值时长。

如图2所示，本发明焊接控制方法步骤1中横摆机构启动后，通常情况下，所述横摆机构带动焊枪在垂直焊缝的方向上作周期性摆动，具体地，通常横摆机构从中心轴线开始，以中心轴线为中心向一边摆动，当到达所设定的最大摆幅后再往靠近中心轴线方向运动，达到中心轴线后，越过中心轴线向另一边摆动。当横摆机构的摆幅达到最大摆幅后，再开始向中心轴线方向运动。如此进行反复运动，直至焊接结束。在焊接时需要配合焊丝对焊缝进行填充，因此，在所述横摆机构摆动时，同时控制焊接电源输出脉冲电流对焊丝进行融化，使融化的焊丝和母材更好的融合。

本发明控制方法步骤2中获取横摆机构的移动位置，可以采用可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)作为控制单元,控制对横摆机构的摆动，获取所述横摆机构的移动位置、实时摆幅，并处理横摆机构的相关摆动信息，还可以控制所述焊接电源对脉冲电流的输出。

本发明焊接控制方法中可以采用多种方式来确定所述横摆机构是否移动至焊缝中心。

作为本发明一个实施例，通过实时检测所述横摆机构的摆幅来确定所述横摆机构是否移动至焊缝中心。

具体地，在横摆机构上安装定位装置，所述定位装置实时检测所述横摆机构的摆幅。由于设定横摆机构在焊缝中心处的位置摆幅为0，所以，当所述定位装置检测到所述横摆机构的摆幅为0时，即可确定所述横摆机构移动至所述焊缝中心，将信号传送至PLC控制单元，PLC控制单元继续做出指令。

另外，还可以在所述横摆机构的摆动方向上安装位移传感器，所述位移传感器可以输出反应相对距离的信号，通过实时检测传感器和横摆机构之间的相对位置来实时检测所述横摆机构的摆幅。如果设定焊缝中心轴线为基准，当位移传感器检测到相对距离为0时，即可确定所述横摆机构移动至所述焊缝中心；如果设定焊缝一个边缘的位置为基准，当位移传感器检测到相对距离为最大摆幅值时，即可确定所述横摆机构移动至所述焊缝中心，将信号传送至PLC控制单元，PLC控制单元继续做出指令。

可以理解的是，也可以采用雷达等技术来实时检测所述横摆机构的摆幅。

作为本发明一个实施例，通过实时获取当期时刻，利用横摆机构工作的时长和横摆机构位置之间的对应关系来确定所述横摆机构是否移动至焊缝中心。

具体地，实时获取当期时刻，根据当前时刻以及所述横摆机构的启动时刻，计算所述横摆机构的工作时长；根据所述横摆机构的工作时长与所述横摆机构的位置之间的映射关系，确定所述横摆机构处于焊缝中心，其中，所述横摆机构的位置根据所述横摆机构的设置参数计算得到。例如，设定所述横摆机构运动的一个周期为4秒，横摆机构从焊缝中心在0时刻开始摆动，那么，当1秒时刻，所述横摆机构位于焊缝边缘，2秒时刻所述横摆机构位于所述焊缝中心，接着，3秒时刻，所述横摆机构位于焊缝另一个边缘，4秒时刻所述横摆机构重新回到所述焊缝中心的位置，接着所述横摆机构开始重复下一个周期，当6秒时刻或者8秒时刻，所述横摆机构均处于所述焊缝中心的位置，因此，根据所述横摆机构的当期时刻可以映射出所述横摆机构的精确位置。

采用以上方式得到所述横摆机构移位至所述焊缝中心时，控制所述横摆机构在焊缝中心停留第一预设时长，并且在该第一预设时长内，控制焊接电源输出第一预设恒定电流，焊枪对焊缝进行焊接。所述焊接电源提供的脉冲电流维持第一预设恒定电流，以便焊缝中心的热输入量处于稳定状态，使焊丝充分融化并均匀地填充所述焊缝中心，避免所述焊缝出现凹陷或者突起的情况，提高焊接质量。

在本发明实施例中，所述第一预设恒定电流值的大小可以根据产品的焊接工艺需求进行设定，优选地，所述第一预设恒定电流设置为基值电流或者峰值电流，主要是所述脉冲电流处于基值或者峰值时电流值比较稳定，并且，还可以通过设置所述脉冲电流的基值时长或者峰值时长，来精准控制所述第一预设恒定电流的输出时间，来更好地匹配所述横摆机构在所述焊缝中心停留的第一预设时长。

当然，所述第一预设恒定电流也可以是其他电流，只要能被控制在一定时间段内电流值保持不变，能达到所述焊缝中心热输入量稳定即可。

在步骤3中，当所述横摆机构在所述焊缝中心停留的时间达到所述第一预设时长后，控制所述横摆机构离开所述焊缝中心继续摆动，同时控制焊接电源按照预设的脉冲电流参数继续输出脉冲电流，所述脉冲电流参数在所述横摆机构启动前设置。

作为本发明一个实施例，所述横摆机构离开所述焊缝中心后，控制所述焊接电源对所述脉冲电流重新定位和定向，使所述脉冲电流为基值电流或者峰值电流时，所述横摆机构正好处于所述焊缝中心，也就是，往后的每个第一预设恒定电流都是基值电流或者都是峰值电流，即，所述脉冲电流的频率是所述横摆机构的频率的2N倍，其中，N为1，2，3…N，这样设置有规律的脉冲电流输出，可以达到精准控制脉冲电流与横摆机构摆动轨迹相匹配的目的。

以所述第一预设恒定电流为基值电流为例，所述横摆机构的摆动轨迹与脉冲电流时序图如图3所示，图3所示的实施例，设定所述脉冲电流的频率是所述横摆机构频率的2倍。

启动所述横摆机构摆动，同时输出脉冲电流，当确定到所述横摆机构处于焊缝中心时，控制焊接电源将输出的脉冲电流锁定为基值电流，并控制焊接电源强制输出基值电流并继续停留第一预设时长，所述脉冲电流停留第一时长以后，脉冲电流根据目前的状态继续输出电流，当横摆机构又一次移动至所述焊缝中心时，所述脉冲电流又正好对应基值电流，以此频率继续重复焊接过程。

其中，在脉冲电流对应的时序图中，I为焊接电源输出的脉冲电流，在横摆机构对应的摆动轨迹时序图中，L为横摆机构的摆幅。

同样地，如图4所示，当所述第一预设恒定电流为峰值电流时，当确定到所述横摆机构处于焊缝中心时，控制焊接电源将输出的脉冲电流强制变成峰值电流并锁定第一预设时长，并控制脉冲电流以当前的状态继续输出，以后每当横摆机构处于所述焊缝中心时，所述脉冲电流都对应峰值电流。

可以理解的是，当所述横摆机构离开所述焊缝中心后，所述脉冲电源也可以不再受控制，而按着原脉冲电流参数继续输出脉冲电流，当所述横摆机构再一次到达所述焊缝中心时，在第一预设时长内，控制所述脉冲电源重新输出第一预设恒定电流，也就是，在所述横摆机构摆动的过程中，到达所述焊缝中心时，配合在第一预设时长内控制脉冲电源输出第一预设恒定电流，在所述横摆机构位于其他位置时，所述脉冲电源恢复原参数设置而输出其他频率的脉冲电流。

具体所述脉冲电源继续输出什么样的脉冲电流，取决于横摆机构启动前对所述脉冲电流参数的设置。

本发明方法还包括步骤4：确定焊接是否完成？

继续获取所述横摆机构的实时信息，判定焊接是否结束？如果判定的结果为否时，即，能确定到所述横摆机构移位至所述焊缝中心，则，重复步骤2、步骤3，使焊接过程继续进行。

如果判定的结果为是时，即，不能获得所述横摆机构移位至所述焊缝中心的信号，也就是说，所述横摆机构此时的位置超出待焊接工件预设的区间位置，则，执行步骤5。

本发明方法步骤5中获取到焊接完成的信号时发出停止确定所述横摆机构移位至所述焊缝中心的指令，同时控制所述焊接电源结束输出脉冲电流，所述横摆机构归位，焊接结束。

作为本发明一个较佳实施例，在所述横摆机构移动至所述焊缝边缘时，控制所述横摆机构在焊缝边缘停留第二预设时长，控制所述脉冲电流输出第二预设恒定电流；在所述第二预设时长后，控制所述脉冲电源按脉冲电流参数继续输出所述脉冲电流。可以使焊缝边缘热输入量保持稳定，故可以提高焊枪的送丝与母材的融合，避免出现咬边现象，提高焊接精细度以及焊接成型产品的合格率。

确定所述横摆机构是否处于边缘的信号同样采用实时检测所述横摆机构摆幅和实时获取当期时刻映射摆幅位置来确定。

为了提高整个焊缝的焊接质量，所述横摆机构在所述焊缝中心和焊缝边缘均作停留。控制所述脉冲电源分别在所述横摆机构处于焊缝中心和处于焊缝边缘停留时输出基值电流或者峰值电流，优选地，在所述横摆机构处于焊缝中心的第一预设时长内输出的第一预设恒定电流为峰值电流，在所述横摆机构处于焊缝边缘的第二预设时长内输出的第二预设恒定电流为基值电流，如图5所示，此时所述脉冲电流的频率是所述横摆机构频率的两倍，每次横摆机构到达焊缝中心时正好输出峰值电流，而在所述焊缝边缘正处于基值电流，达到精确控制横摆机构的位置和输出的脉冲电流之间对应的关系。

进一步地，可以通过设置所述脉冲电流的基值时长或者峰值时长，来匹配控制所述预设恒定电流的输出时间，这种情况下，所述峰值时长不小于所述第一预设时长，所述基值时长不小于所述第二预设时长。以便所述横摆机构处于焊缝中心或者边缘位置时所述脉冲电流已经处于稳定状态，来保证在预设时长内，预设恒定电流大小是不变的。

当然，也可以控制所述横摆机构在所述焊缝中心时第一预设恒定电流为是基值电流，所述横摆机构在焊缝边缘时第二预设恒定电流为峰值电流，如图6 所示，由于基值电流的电流值低，通过增加横摆机构在焊缝的第一预设时长来提升焊缝中心的热输入量，或者，通过减少在焊缝边缘第二预设时长来控制在焊缝边缘的热输入量，在这种情况下，所述第一预设时长大于所述第二预设时长，在所述焊缝中心和焊缝边缘处同时精准控制预设恒定电流和预设时长的方式，进一步降低焊缝的缺陷，提升焊接成型的质量。

可以理解的是，只要设置横摆机构和脉冲电流合适的参数，也可以实现横摆机构处于焊缝中心和边缘时，预设恒定电流同时为基值电流或者峰值电流，这种情况下，可以通过控制第一预设时长和第二预设时长的时间来精准控制焊缝中心或者焊缝边缘的热输入量，来达到降低焊缝缺陷的目的。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行本发明实施例中提供的任一种焊接控制方法的步骤。

本发明实施例还提供一种焊接控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行本发明实施例中提供的任一种焊接控制方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

综上所述，本发明焊接控制方法通过控制横摆机构移动至焊缝中心位置处停留第一预设时长，并在该第一预设时长内控制焊接电源输出第一预设恒定电流，使处在焊缝中心的焊丝在第一预设恒定电流作用下稳定充分地融化，有效地避免由于焊丝融化不均匀导致的焊缝凹陷或者突起的情况，达到精准控制焊接过程的目的，提高焊接成型的质量，同时不增加生产成本，易于推广。

应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种焊接控制方法，其特征在于：包括：

启动横摆机构以带动焊枪摆动，并控制焊接电源输出脉冲电流；

获取横摆机构的移动位置，在所述横摆机构移动至焊缝中心时，控制所述横摆机构在焊缝中心停留第一预设时长，并且在该第一预设时长内，控制焊接电源输出第一预设恒定电流；

在所述第一预设时长后，控制脉冲电源按照预设的脉冲电流参数继续输出脉冲电流。

2.如权利要求1所述的焊接控制方法，其特征在于：确定所述横摆机构移动至焊缝中心，包括：

实时检测所述横摆机构的摆幅，

当检测到所述横摆机构的摆幅为0时，确定所述横摆机构处于焊缝中心。

3.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于：所述实时检测所述横摆机构的摆幅，包括以下任一种：

采用安装于所述横摆机构上的定位装置，实时检测所述横摆机构的摆幅；或

采用位移传感器实时检测所述横摆机构的摆幅。

4.如权利要求1所述的焊接控制方法，其特征在于：确定所述横摆机构移动至焊缝中心，包括：

实时获取当期时刻，根据当前时刻以及所述横摆机构的启动时刻，计算确定所述横摆机构的工作时长；

根据所述横摆机构的工作时长与所述横摆机构的位置之间的映射关系，确定所述横摆机构处于焊缝中心，其中，所述横摆机构的位置根据所述横摆机构参数计算得到，其中横摆机构的参数包括：横摆机构频率、摆幅、横摆速度，停留时间。

5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的焊接控制方法，其特征在于：所述焊接控制方法还包括：在所述横摆机构移动至所述焊缝边缘时，控制所述横摆机构在焊缝边缘停留第二预设时长，控制所述脉冲电流处于第二预设恒定电流；在所述第二预设时长后，控制所述脉冲电源按脉冲电流参数继续输出所述脉冲电流。

6.如权利要求5所述的焊接控制方法，其特征在于：所述脉冲电流参数包括：脉冲电流频率、基值电流、峰值电流、基值时长、峰值时长，所述脉冲电流频率等于所述横摆机构频率2N倍，其中N为1，2，3，…N。

7.如权利要求6所述的焊接控制方法，其特征在于：所述第一预设恒定电流至少为基值电流或者峰值电流中的一种，所述第二预设恒定电流至少为基值电流或者峰值电流中的一种。

8.如权利要求7所述的焊接控制方法，其特征在于：当所述第一预设恒定电流为峰值电流时，所述第二恒定电流为基值电流；当所述第一预设恒定电流为基值电流，所述第二恒定电流为峰值电流，这种情况下，所述第一预设时长大于所述第二预设时长。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于:所述计算机指令运行时执行权利要求1至8任一项所述的焊接控制方法的步骤。

10.一种焊接控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器存储有能够在所述处理器上运行的计算机指令，其特征在于：所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至8任一项所述的焊接控制方法的步骤。

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