CN112276297B - 焊接引弧控制方法以及焊接设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了焊接引弧控制方法以及焊接设备，该方法包括：采集前一次焊接回烧后熔球的体积V；采集本次焊接送丝后焊丝长度L；根据前一次焊接回烧后熔球的体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于引弧总能量E。本发明能够通过计算或者视觉传感器得到的焊丝干伸长度和上次回烧后熔球的尺寸，准确的匹配输出引弧能量，根据计算得到的引弧能量进行引弧阶段波形控制，达到稳定引弧的效果。

Description

焊接引弧控制方法以及焊接设备
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体地说，涉及焊接引弧控制方法以及焊接设备。
背景技术
传统的引弧方式是引弧时提供一个固定的引弧能量，在焊接引弧时，由于每次引弧时焊丝干伸长度不一致和上次回烧后熔球大小也不一致，往往会导致每次引弧状态并不完全相同，有时候会出现引弧能量过高造成电弧上燃，有时会因为焊丝干伸长过长或焊丝尖端熔球过大而出现引弧能量过低，造成无法顺利引弧甚至出现崩断焊丝的情况。
因此，本发明提供了一种焊接引弧控制方法以及焊接设备。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供焊接引弧控制方法以及焊接设备，克服了现有技术的困难，通过计算或者视觉传感器得到的焊丝干伸长度和上次回烧后熔球的尺寸，准确的匹配输出引弧能量，根据计算得到的引弧能量进行引弧阶段波形控制，达到稳定引弧的效果。
本发明的实施例提供一种焊接引弧控制方法，包括以下步骤：
S110、采集前一次焊接回烧后熔球的体积V；
S120、采集本次焊接送丝后焊丝长度L；
S130、根据前一次焊接回烧后熔球的体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及
S140、控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于引弧总能量E。
优选地，步骤S110包括：熔球的体积V＝K3E34t34，K3为预设熔球尺寸补偿系数，K3的取值范围为(0，100]，t34为前一次回烧阶段持续时长，E34为前一次回烧阶段内的平均能量。
优选地，步骤S110包括以下步骤：
S111、通过图像传感器拍摄熔球的图像；
S112、根据上图像获得熔球的直径；
S113、求得熔球的体积。
优选地，步骤S120包括以下步骤：
S121、获得前一次焊接焊丝回抽后的焊丝长度L1＝v1 t45，v1为前一次焊丝回抽速度，t45为前一次焊丝回抽时间；
S122、获得本次焊接焊丝送丝长度L2＝v2 t01，v2为本次焊丝送丝速度，t01为本次送丝阶段持续时长；
S123、获得本次焊接焊丝送丝后的焊丝长度L＝L1+L2。
优选地，步骤S120包括以下步骤：
S124、通过图像传感器拍摄焊丝的图像；
S125、根据上图像获得焊丝的长度。
优选地，步骤S130中，引弧阶段总能量E＝K1V+K2L，K1，K2均为引弧能量系数，K1和K2的取值范围均为(0，10000]。
优选地，步骤S140中，根据引弧总能量E以及本次焊接的引弧阶段的时长，平均分配单位时间内的焊接电流。
优选地，步骤S140中，通过计算本次引弧阶段的总热量Q转换到引弧阶段的能量E，总热量Q＝I2Rt，R为焊丝干伸长电阻。
本发明的实施例还提供一种焊接引弧控制系统，用于实现上述的焊接引弧控制方法，焊接引弧控制系统包括：
第一采集模块，采集前一次焊接回烧后熔球的体积V；
第二采集模块，采集本次焊接送丝后焊丝长度L；
总能量模块，根据前一次焊接回烧后熔球的体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及
引弧控制模块，控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于引弧总能量E。
本发明的目的在于提供焊接引弧控制方法以及焊接设备，通过计算或者视觉传感器得到的焊丝干伸长度和上次回烧后熔球的尺寸，准确的匹配输出引弧能量，根据计算得到的引弧能量进行引弧阶段波形控制，达到稳定引弧的效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明的焊接引弧控制方法的流程图。
图2是实施本发明的焊接引弧控制方法的时序示意图。
图3是实施本发明的焊接引弧控制方法中上一次焊接回抽阶段的示意图。
图4是实施本发明的焊接引弧控制方法中本次焊接送丝阶段的示意图。
图5是实施本发明的焊接引弧控制系统的模块连接示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
图1是本发明的焊接引弧控制方法的流程图。如图1所示，本发明的实施例提供一种焊接引弧控制方法，包括以下步骤：
S110、采集前一次焊接回烧后熔球的体积V；
S120、采集本次焊接送丝后焊丝长度L；
S130、根据前一次焊接回烧后熔球的体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及
S140、控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于引弧总能量E。
在一个优选实施例中，步骤S110包括：熔球的体积V＝K3E34t34，K3为预设熔球尺寸补偿系数，K3的取值范围为(0，100]，t34为前一次回烧阶段持续时长，E34为前一次回烧阶段内的平均能量，但不以此为限。
在一个优选实施例中，步骤S110包括以下步骤：
S111、通过图像传感器拍摄熔球的图像；
S112、根据上图像获得熔球的直径；
S113、求得熔球的体积。
在一个优选实施例中，步骤S120包括以下步骤：
S121、获得前一次焊接焊丝回抽后的焊丝长度L1＝v1 t45，v1为前一次焊丝回抽速度，t45为前一次焊丝回抽时间；
S122、获得本次焊接焊丝送丝长度L2＝v2 t01，v2为本次焊丝送丝速度，t01为本次送丝阶段持续时长；
S123、获得本次焊接焊丝送丝后的焊丝长度L＝L1+L2。
在一个优选实施例中，步骤S120包括以下步骤：
S124、通过图像传感器拍摄焊丝的图像；
S125、根据上图像获得焊丝的长度。
在一个优选实施例中，步骤S130中，引弧阶段总能量E＝K1V+K2L，K1，K2均为引弧能量系数，K1和K2的取值范围均为(0，10000]，但不以此为限。
在一个优选实施例中，步骤S140中，根据引弧总能量E以及本次焊接的引弧阶段的时长，平均分配单位时间内的焊接电流，但不以此为限。
在一个优选实施例中，步骤S140中，通过计算本次引弧阶段的总热量Q转换到引弧阶段的能量E，总热量Q＝I2Rt，R为焊丝干伸长电阻，但不以此为限。
图2是实施本发明的焊接引弧控制方法的时序示意图。图3是实施本发明的焊接引弧控制方法中上一次焊接回抽阶段的示意图。图4是实施本发明的焊接引弧控制方法中本次焊接送丝阶段的示意图。
如图2至4所示，焊接的整个过程按照时序前后可以分为处于空载电压Z1的慢送丝阶段S1、进行引弧能量输出Z2的引弧阶段S2、进行主焊接能量输出Z3的主焊接阶段S3、回烧能量输出Z4的回烧接阶段S4以及焊丝回抽阶段S5
本发明的实施过程包括：
(1)计算上次焊接回烧后熔球尺寸V
在t3时刻，焊机进入回烧阶段，送丝速度开始下降，在t4时刻，回烧结束，焊接电源停止输出能量。此时，回烧能量决定了焊丝尖端熔球的尺寸，熔球的尺寸正比于回烧能量，V＝K3E34t34，K3为熔球尺寸补偿系数，t34为上次焊接回烧阶段持续时长，E34为上次焊接回烧平均能量。每次回烧结束后，焊接电源自动根据回烧平均能量和回烧持续时长计算熔球尺寸，并将计算结果储存，将用来计算引弧能量。焊丝尖端的熔球尺寸也可根据视觉传感器来测量具体尺寸。
(2)计算本次焊接的焊丝干伸长度L
焊接回烧结束后，送丝电机对焊丝进行回抽处理，回抽速度为v1，当焊丝回抽到熔球处时，送丝电机停止回抽，回抽时间为t45，此时上次焊接回烧后留下的焊丝长度为L1＝v1t45。回抽完后焊丝恢复原长度，再次准备焊接时，在本次焊接慢送丝阶段时，送丝速度为v2，慢送丝阶段持续时长为t01，此时焊丝送进长度为L2＝v2 t01。焊丝的干伸长L＝L1+L2，即L＝v1 t45+v2 t01。焊丝的干伸长度也可以通过视觉传感器准确测出。干伸长的计算结果将用于计算引弧能量。
(3)计算本次焊接引弧阶段的引弧能量
引弧阶段总能量E＝E12t12，E12为引弧阶段平均能量，t12为引弧阶段持续时长。同时E＝K1V+K2L＝K1 K3E34t34+K2(v1 t45+v2 t01)，所以，K1K3E34t34+K2(v1 t45+v2 t01)＝E12t12。K1，K2均为引弧能量系数，V为回烧后熔球尺寸，L为引弧时的干伸长。引弧总能量可通过干伸长和焊丝尖端熔球尺寸技术得出，引弧时焊接电源根据总能量自动匹配输出的焊接电流和引弧阶段持续的时间，使得引弧阶段引弧顺畅。
(4)引弧阶段电流波形控制
引弧阶段总能量的结算结果将以电流波形控制的方式进行输出，在t12内进行引弧电流波形控制，使得输出总能量等于计算的引弧总能量。这里具体的电流波形控制不再具体展开。值得注意的是这里面熔球尺寸V可以是熔球的体积。不管是回烧能量还是引弧能量可以利用热量公式Q＝I2Rt进行计算，R为焊丝干伸长电阻。
本发明的焊接引弧控制方法通过计算或者视觉传感器得到的焊丝干伸长度和上次回烧后熔球的尺寸，准确的匹配输出引弧能量，根据计算得到的引弧能量进行引弧阶段波形控制，达到稳定引弧的效果。
图5是实施本发明的焊接引弧控制系统的模块连接示意图。如图5所示，本发明还提供一种焊接引弧控制设备5，用于实现上述的焊接引弧控制方法，包括：
第一采集模块501，采集前一次焊接回烧后熔球的体积V。
第二采集模块502，采集本次焊接送丝后焊丝长度L。
总能量模块503，根据前一次焊接回烧后熔球的所述体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E。
引弧控制模块504，控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于所述引弧总能量E。
综上，本发明的目的在于提供焊接引弧控制方法以及焊接设备，本发明的焊接引弧控制系统通过计算或者视觉传感器得到的焊丝干伸长度和上次回烧后熔球的尺寸，准确的匹配输出引弧能量，根据计算得到的引弧能量进行引弧阶段波形控制，达到稳定引弧的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种焊接引弧控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110、采集前一次焊接回烧后熔球的体积V，所述熔球的体积V＝K3E34t34，K3为预设熔球尺寸补偿系数，K3的取值范围为(0，100]，t34为前一次回烧阶段持续时长，E34为前一次回烧阶段内的平均能量；
S120、采集本次焊接送丝后焊丝长度L；
S130、根据前一次焊接回烧后熔球的所述体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及
S140、控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于所述引弧总能量E。
2.根据权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S110包括以下步骤：
S111、通过图像传感器拍摄所述熔球的图像；
S112、根据上所述熔球的图像获得所述熔球的直径；
S113、求得所述熔球的体积。
3.根据权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S120包括以下步骤：
S121、获得前一次焊接焊丝回抽后的焊丝长度L1＝v1 t45，v1为前一次焊丝回抽速度，t45为前一次焊丝回抽时间；
S122、获得本次焊接焊丝送丝长度L2＝v2 t01，v2为本次焊丝送丝速度，t01为本次送丝阶段持续时长；
S123、获得本次焊接焊丝送丝后的焊丝长度L＝L1+L2。
4.根据权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S120包括以下步骤：
S124、通过图像传感器拍摄所述焊丝的图像；
S125、根据上所述焊丝的图像获得所述焊丝的长度。
5.根据权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S130中，引弧阶段总能量E＝K1V+K2L，K1，K2均为引弧能量系数，K1和K2的取值范围均为(0，10000]。
6.根据权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S140中，根据所述引弧总能量E以及本次焊接的引弧阶段的时长，平均分配单位时间内的焊接电流。
7.根据权利要求6所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，所述步骤S140中，通过计算本次所述引弧阶段的总热量Q转换到引弧阶段的能量E，总热量Q＝I2Rt，R为焊丝干伸长电阻。
8.一种焊接引弧控制设备，用于实现权利要求1所述的焊接引弧控制方法，其特征在于，包括：
第一采集模块，采集前一次焊接回烧后熔球的体积V，所述熔球的体积V＝K3E34t34，K3为预设熔球尺寸补偿系数，K3的取值范围为(0，100]，t34为前一次回烧阶段持续时长，E34为前一次回烧阶段内的平均能量；
第二采集模块，采集本次焊接送丝后焊丝长度L；
总能量模块，根据前一次焊接回烧后熔球的所述体积V以及本次焊接送丝后焊丝长度L，获得本次焊接的引弧总能量E；以及
引弧控制模块，控制在本次焊接的引弧阶段的引弧能量的总和等于所述引弧总能量E。
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