CN111531251B - 弧焊电源短路过渡控制方法、系统、装置及其存储介质 - Google Patents

弧焊电源短路过渡控制方法、系统、装置及其存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种弧焊电源短路过渡控制方法、系统、装置及其存储介质，其方法包括如下步骤：预先设定电压值Vr进行焊接；实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。解决了弧焊电源无法自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量的问题，本发明具有可自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量与实现实际焊接电压的及时修正的效果。

Description

弧焊电源短路过渡控制方法、系统、装置及其存储介质
技术领域
本发明涉及焊机电源控制技术领域，尤其是涉及一种弧焊电源短路过渡控制方法、系统、装置及其存储介质。
背景技术
目前，弧焊电源稳态短路电流为焊丝与工件直接接触时的稳态电流，稳态短路电流应稍大于焊接电流，这将有利于引弧，但稳态短路电流太大会增大焊接飞溅。短路过程参数的变化会影响焊接过程中的质量，尤其是在熔化极气体保护焊的短路过渡焊接过程中，焊丝干伸长变化、短路频率、短路时间等均会影响实际焊接电压，进而会影响焊接电弧的稳定性。
现有的弧焊电源没有对短路过渡状态中参数进行控制，无法在短路电流过小或者过大时，实时调节短路电流，无法自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量，从而无法实现实际焊接电压的及时修正。
发明内容
本发明目的一是提供一种弧焊电源短路过渡控制方法，具有可自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种弧焊电源短路过渡控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：预先设定电压值Vr进行焊接；
步骤S2：实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
步骤S3：计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；
步骤S4：将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，
步骤S5：根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。
通过采用上述技术方案，对焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta进行实时采集，计算出这些时间段内的电压值，并根据电压值的比值与调整系数的乘积作为修正系数对控制电压值的参数进行修正，修正电压值就能在相对恒流的情况下修正能量输出值，从而实现了自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述计算Ts内的焊接电压值Vs中，包括如下步骤：
S311：焊接开始；
S312：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S313与S315；
S313：短路燃弧判定，跳转至S314与S316；
S314：短路是否开始判定，若否则跳转至S313；
S315：计时并连续采集焊接电压；
S316：短路是否结束判定，若否，则跳转至S315；
S317：保存短路时间并计算焊接电压值Vs；
其中，焊接电压值Vs=(Vs1+Vs2+……+Vsn)/n，Vs1、Vs2、……、Vsn为Ts内焊接电压采样值，n为采样次数。
通过采用上述技术方案，取平均值后再取加权平均值，提高数值采样的稳定性，以及计算结果的准确性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述计算Ta内的焊接电压值Va中，包括如下步骤：
S321：焊接开始；
S322：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S323与S325；
S323：短路燃弧判定，跳转至S324与S326；
S324：燃弧是否开始判定，若否则跳转至S323；
S325：计时并连续采集焊接电压；
S326：燃弧是否结束判定，若否，则跳转至S325；
S327：保存燃弧时间并计算焊接电压值Va；
其中，焊接电压值Va=(Va1+Va2+……+Vam)/m，Va1、Va2、……、Vam为燃弧期间的焊接电压采样值，m为采样次数。
通过采用上述技术方案，取平均值后能提高数值采样的稳定性，以及计算结果的准确性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk中包括：
焊接电压加权平均值Vk=[Vs×Ts/(Ts+Ta)+Va×Ta/(Ts+Ta)]/2；计算修正值Ka=Vr/Vk，Vr为焊接电压设定值。
通过采用上述技术方案，取平均值后能提高数值采样的稳定性，以及计算结果的准确性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述步骤S4中包括：
步骤S41：预先设定Ka的最大值为Km，预先设定Ka的最小值为Kn；以及，
步骤S42：当Kn≤Ka≤Km时，Ka作为修正值；当Ka≤Kn时，Kn作为修正值；当Km≤Ka时，Km作为修正值。
通过采用上述技术方案，使用预先设置的最大值与最小值对比值Ka进行限定，避免Ka的数值过于偏激而使修正的结果脱离实际。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：由设定的送丝速度值Vs及相应Ki与实际焊接电流I的关系函数获取调整系数Ki，进而得到下周期燃弧能量控制的修正系数Kw=Ki×Ka。
通过采用上述技术方案，修正系数Kw对设定电压值或波形控制参数值修正后，作为下一周期新的输入量，实现对焊接电源输出功率的调整。
本发明目的二是提供一种弧焊电源短路过渡控制系统，具有可自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种弧焊电源短路过渡控制系统，包括，
预设定模块，包括用于预先设定电压值Vr；
实时采集模块，用于实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
计算平均模块，用于计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；
修正系数模块，用于将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，
修正执行模块，用于根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。
本发明目的三是提供一种弧焊电源短路过渡控制装置，具有可自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
本发明的上述发明目的三是通过以下技术方案得以实现的：
一种弧焊电源短路过渡控制装置，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述弧焊电源短路过渡控制方法的计算机程序。
本发明目的四是提供一种计算机存储介质，能够存储相应的程序，具有可自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
本发明的上述发明目的四是通过以下技术方案得以实现的：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种弧焊电源短路过渡控制方法的计算机程序。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：对焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta进行实时采集，并取平均值计算，取平均值后再取加权平均值，提高数值采样的稳定性，以及计算结果的准确性。计算出这些时间段内的电压值，并根据电压值的比值Ka与调整系数的乘积作为修正系数对控制电压值的参数进行修正，其中，使用预先设置的最大值与最小值对Ka进行限定，避免Ka的数值过于偏激而使修正的结果脱离实际；修正电压值就能在相对恒流的情况下修正能量输出值，从而实现了自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
附图说明
图1是本发明其中一实施例的S1-S5的方法流程示意图。
图2是本发明其中一实施例的S311-S317的方法流程示意图。
图3是本发明其中一实施例的S321-S327的方法流程示意图。
图4是本发明其中一实施例的焊接电流、焊机电压与设定电压的波形图。
图5是本发明其中一实施例的不同送丝速度设定值时的Ki曲线图。
图6是本发明其中一实施例的修正系数计算流程示意图。
图7是本发明其中一实施例的修正系数计算后波形控制框图。
图8是本发明其中一实施例的修正系数计算后电压控制框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例提供一种弧焊电源短路过渡控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
步骤S1：预先设定电压值Vr进行焊接；
步骤S2：实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
步骤S3：计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk。如图2所示，计算Ts内的焊接电压值Vs中，包括如下步骤：S311：焊接开始。S312：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S313与S315。S313：短路燃弧判定，跳转至S314与S316。S314：短路是否开始判定，若否则跳转至S313。S315：计时并连续采集焊接电压。S316：短路是否结束判定，若否，则跳转至S315。S317：保存短路时间并计算焊接电压值Vs。其中，焊接电压值Vs=(Vs1+Vs2+……+Vsn)/n，Vs1、Vs2、……、Vsn为Ts内焊接电压采样值，n为采样次数。
如图3所示，计算Ta内的焊接电压值Va中，包括如下步骤：S321：焊接开始。S322：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S323与S325。S323：短路燃弧判定，跳转至S324与S326。S324：燃弧是否开始判定，若否则跳转至S323。S325：计时并连续采集焊接电压。S326：燃弧是否结束判定，若否，则跳转至S325。S327：保存燃弧时间并计算焊接电压值Va。其中，焊接电压值Va=(Va1+Va2+……+Vam)/m，Va1、Va2、……、Vam为燃弧期间的焊接电压采样值，m为采样次数。
结合图4，焊接电压加权平均值Vk=[Vs×Ts/(Ts+Ta)+Va×Ta/(Ts+Ta)]/2；计算修正值Ka=Vr/Vk，Vr为焊接电压设定值。取平均值后能提高数值采样的稳定性，以及计算结果的准确性。
步骤S4：将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数。步骤S4中包括：步骤S41：预先设定Ka的最大值为Km，预先设定Ka的最小值为Kn。步骤S42：当Kn≤Ka≤Km时，Ka作为修正值；当Ka≤Kn时，Kn作为修正值；当Km≤Ka时，Km作为修正值。使用预先设置的最大值与最小值对比值Ka进行限定，避免Ka的数值过于偏激而使修正的结果脱离实际。
以及，如图7与图8所示，
步骤S5：根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。如图5所示，由设定的送丝速度值Vs及相应Ki与实际焊接电流I的关系函数获取调整系数Ki，进而得到下周期燃弧能量控制的修正系数Kw=Ki×Ka。如图6所示，修正系数计算流程为：获取送丝速度设定值，调整系数函数关系确定，获取焊接电流平均值后计算调整系数。根据燃弧时间与短路时间计算本次短路过渡单周期时间，使用燃弧时间、短路时间、本次短路过渡单周期时间、燃弧期间焊接电压与短路期间焊接电压计算短路过渡单周期焊接电压值，短路过渡单周期焊接电压值再根据设定电压值计算出修正值，修正值与调整系数均加入修正系数计算得出修正值。修正系数Kw对设定电压值或波形控制参数值修正后，作为下一周期新的输入量，实现对焊接电源输出功率的调整。
对焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta进行实时采集，计算出这些时间段内的电压值，并根据电压值的比值与调整系数的乘积作为修正系数对控制电压值的参数进行修正，修正电压值就能在相对恒流的情况下修正能量输出值，从而实现了自动调整每个短路过渡期间的燃弧能量、实现实际焊接电压的及时修正、可提升焊接电弧的稳定性、保障焊接质的特点。
实施例二：
一种弧焊电源短路过渡控制系统，包括，
预设定模块，包括用于预先设定电压值Vr；
实时采集模块，用于实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
计算平均模块，用于计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；
修正系数模块，用于将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，
修正执行模块，用于根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。
实施例三：
一种弧焊电源短路过渡控制装置，包括存储器和处理器，所属存储器上存储有能够被处理器加载并执行上述弧焊电源短路过渡控制方法的计算机程序。
实施例四：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种弧焊电源短路过渡控制方法的计算机程序。

Claims (9)

1.一种弧焊电源短路过渡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：预先设定电压值Vr进行焊接；
S2：实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
S3：计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；
S4：将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，
S5：根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算Ts内的焊接电压值Vs中，包括如下步骤：
S311：焊接开始；
S312：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S313与S315；
S313：短路燃弧判定，跳转至S314与S316；
S314：短路是否开始判定，若否则跳转至S313；
S315：计时并连续采集焊接电压；
S316：短路是否结束判定，若否，则跳转至S315；
S317：保存短路时间并计算焊接电压值Vs；
其中，焊接电压值Vs=(Vs1+Vs2+……+Vsn)/n，Vs1、Vs2、……、Vsn为Ts内焊接电压采样值，n为采样次数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算Ta内的焊接电压值Va中，包括如下步骤：
S321：焊接开始；
S322：电压反馈单元实时采集焊接电压，跳转至S323与S325；
S323：短路燃弧判定，跳转至S324与S326；
S324：燃弧是否开始判定，若否则跳转至S323；
S325：计时并连续采集焊接电压；
S326：燃弧是否结束判定，若否，则跳转至S325；
S327：保存燃弧时间并计算焊接电压值Va；
其中，焊接电压值Va=(Va1+Va2+……+Vam)/m，Va1、Va2、……、Vam为燃弧期间的焊接电压采样值，m为采样次数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk中包括：
焊接电压加权平均值Vk=[Vs×Ts/(Ts+Ta)+Va×Ta/(Ts+Ta)]/2；计算修正值Ka=Vr/Vk，Vr为焊接电压设定值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4中包括：
S41：预先设定Ka的最大值为Km，预先设定Ka的最小值为Kn；以及，
S42：当Kn≤Ka≤Km时，Ka作为修正值；当Ka≤Kn时，Kn作为修正值；当Km≤Ka时，Km作为修正值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由设定的送丝速度值Vs及相应Ki与实际焊接电流I的关系函数获取调整系数Ki，进而得到下周期燃弧能量控制的修正系数Kw=Ki×Ka。
7.一种弧焊电源短路过渡控制系统，其特征在于，包括，
预设定模块，包括用于预先设定电压值Vr；
实时采集模块，用于实时采集焊接电压值Vw、周期性短路时间Ts以及周期性燃弧时间Ta；
计算平均模块，用于计算Ts内的焊接电压值Vs，计算Ta内的焊接电压值Va，计算一个短路过渡周期的焊接电压加权平均值Vk；
修正系数模块，用于将设定电压值Vr与此平均值Vk的比值Ka与设定的调整系数Ki相乘后的值Kw作为下周期燃弧能量控制的修正系数；以及，
修正执行模块，用于根据Kw修正下一周期的设定电压值Vrn，Vrn=Vr*Kw，或者，根据Kw修正下一周期Ta内的波形控制参数值PWMn，PWMn=PWM*Kw。
8.一种弧焊电源短路过渡控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述 存储器上存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6中任一种方法的计算机程序。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至6中任一种方法的计算机程序。
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