CN112276299A - 一种自动焊接控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动焊接控制方法和系统，可以实现空间自动焊接，并防止起弧粘连以及实现自动熄弧。本发明的一种自动焊接控制方法和系统用于控制焊接设备，包括以下步骤：启动自动焊接，可编程控制器向起弧防粘电路发送摆动指令，焊枪沿第一轴往复运动；可编程控制器发送起弧指令，焊枪沿第二轴正方向以第一速度运动，同时，可编程控制器接收第一弧压信号，当第一弧压信号跳变为零时，第二轴电机驱动焊枪沿第二轴反方向以第二速度运动一段距离，第二速度大于第一速度；以及焊枪沿第三轴运动以焊接试件，在完成焊接后，可编程控制器向自动熄弧电路发送熄弧指令，第二轴和第三轴电机停止驱动以使焊枪停止运动，焊接结束。

Description

一种自动焊接控制方法和系统

技术领域

本发明主要涉及焊接工艺领域，尤其涉及一种自动焊接装置控制方法和系统。

背景技术

目前国内的焊条焊接技术多以手工焊接为主，焊条自动焊接技术尚不成熟。现有发明专利(申请号：CN201510899717.9)只能控制焊枪在二维平面内运动，无法调节焊枪在空间内的位置，因此无法实现对于一些大型试件的焊接，而且控制系统硬件较为复杂，不易组建。在此基础上，起弧时焊条与试件表面极易粘连，起弧成功率较低；而且熄弧时多是采用切断控制回路电源的方法，不方便进行下一次焊接，大大降低了焊接效率，整体上不具备推广价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动焊接控制方法和系统，可以在空间上实现自动焊接控制，并有效的防止起弧粘连以及实现自动熄弧。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自动焊接控制方法，用于控制焊接设备，所述焊接设备包括焊枪、焊条、焊接支架以及焊接平台，所述焊枪适于设置在所述焊接支架上，所述焊接平台用于承载焊接试件，其中，所述焊接支架包括第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，分别适于驱动所述焊枪沿第一轴、第二轴以及第三轴运动，所述第二轴垂直于第三轴，所述第一轴垂直于所述第二轴和第三轴，所述控制方法包括以下步骤：启动自动焊接，可编程控制器发送摆动指令，所述第一轴电机驱动所述焊枪沿所述第一轴往复运动；可编程控制器发送起弧指令，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴正方向以第一速度运动，同时，所述可编程控制器接收第一弧压信号，当所述第一弧压信号跳变为零时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向以第二速度运动一段距离，所述第二速度大于第一速度；当所述第一弧压信号达到标准电压范围之内时，开始计时，直至达到计时时间时，所述可编程控制器发送停止摆动指令，所述第一轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第一轴往复运动；以及所述第三轴电机驱动所述焊枪沿所述第三轴运动以焊接所述焊接试件，在完成焊接后，所述第二轴和第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，所述焊接设备还包括限位开关，在完成焊接后，所述可编程控制器发送熄弧指令，所述熄弧指令包括可编程控制器接收第三弧压信号，且当所述第三弧压信号跳变为空载电压时，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，直至所述焊枪触碰到所述限位开关时，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，所述焊接设备还包括限位开关，在完成焊接后，所述可编程控制器发送熄弧指令，所述熄弧指令包括当所述焊枪沿所述第二轴正方向运动的距离等于所述焊条的长度，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，直至所述焊枪触碰到所述限位开关时，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，还包括响应于人工操作发送熄弧信号至所述可编程控制器，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，在焊接所述焊接试件时，所述可编程控制器接收第二弧压信号，其中，

当所述第二弧压信号达到标准弧压范围时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴匀速运动；

当所述第二弧压信号未达到所述标准弧压范围且所述第二弧压信号高于所述标准弧压范围的上限值时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴以大于所述焊条燃烧的速度运动；以及

当所述第二弧压信号未达到所述标准弧压范围且所述第二弧压信号低于所述标准弧压范围的下限值时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴以小于所述焊条燃烧的速度运动。

在本发明的一实施例中，在启动自动焊接之前，还包括将焊接参数写入所述可编程控制器中，所述焊接参数包括所述计时时间、所述标准电压范围、所述标准弧压范围以及所述焊条的长度。

为解决以上的技术问题，本发明还提供一种自动焊接控制系统，用于控制焊接设备，所述焊接设备包括焊枪、焊条、焊接支架以及焊接平台，所述焊枪适于设置在所述焊接支架上，所述焊接平台用于承载焊接试件，其中，所述焊接支架包括第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，分别适于驱动所述焊枪沿第一轴、第二轴以及第三轴运动，所述第二轴垂直于第三轴，所述第一轴垂直于所述第二轴和第三轴，所述控制系统包括：可编程控制器；起弧防粘电路，包括电连接至所述可编程控制器的第一电压采集器、计时器以及第一驱动芯片，所述第一驱动芯片电连接所述焊接支架；弧压跟踪电路，包括电连接至所述可编程控制器的第二电压采集器以及第二驱动芯片，所述第二驱动芯片电连接所述焊接支架；以及自动熄弧电路，包括电连接至所述可编程控制器的第三电压采集器以及第三驱动芯片，所述第三驱动芯片电连接所述焊接支架，其中，所述可编程控制器配置为向所述起弧防粘电路发送摆动指令，所述第一驱动芯片用于根据所述摆动指令控制所述第一轴电机驱动所述焊枪沿所述第一轴做往复运动；所述可编程控制器还配置为向所述起弧防粘电路发送起弧指令，所述第一驱动芯片用于根据所述起弧指令控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴正方向以第一速度运动，所述第一电压采集器用于采集并发送第一弧压信号至所述可编程控制器，当所述第一弧压信号跳变为零时，所述第一驱动芯片控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向以第二速度运动一段距离，所述第二速度大于第一速度；所述可编程控制器控制还配置为当所述第一弧压信号达到标准电压范围之内时，控制所述计时器开始计时，直至达到计时时间时，向所述起弧防粘电路发送停止摆动指令，所述第一驱动芯片用于控制所述第一轴电机使所述焊枪停止沿所述第一轴做往复运动；所述可编程控制器还配置为控制所述第三轴电机驱动所述焊枪沿所述第三轴焊接所述焊接试件，所述第二电压采集器用于采集并发送第二弧压信号至所述可编程控制器，可编程控制器配置根据所述第二弧压信号与标准弧压范围的比较以控制所述第二驱动芯片从而控制所述第二轴电机调整所述焊枪在所述第二轴方向上的运动速度，以使焊接时弧压保持在所述标准弧压范围之内；以及所述可编程控制器还配置在完成焊接后向所述自动熄弧电路发送自动熄弧指令，所述第三驱动芯片用于控制所述第二轴电机和第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，所述第三电压采集器用于采集并发送第三弧压信号至所述可编程控制器，所述可编程控制器配置为当所述第三弧压信号跳变为空载电压时，控制所述第三驱动芯片以控制所述第三轴电机停止驱动从而使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，并控制所述第三驱动芯片以控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，完成焊接。

在本发明的一实施例中，所述可编程控制器配置为当所述焊枪沿所述第二轴正方向运动的距离等于所述焊条的长度时，控制所述第三驱动芯片以控制所述第三轴电机停止驱动从而使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，并控制所述第三驱动芯片以控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，完成焊接。

在本发明的一实施例中，还包括人机交互界面，适于将焊接参数写入所述可编程控制器、启动自动焊接以及人工发送熄弧信号至所述可编程控制器。

在本发明的一实施例中，所述焊接支架包括第一轴滑轨、第二轴滑轨以及第三轴滑轨，分别适于承载所述第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，其中，所述第三轴滑轨设于所述焊接平台之上一段距离，所述第二轴滑轨设于所述第三轴滑轨上，所述第一轴滑轨设于所述第二轴滑轨上；并且所述焊枪设于所述第一轴滑轨上，所述第一轴电机用于驱动所述焊枪在所述第一轴滑轨上运动，所述第二轴电机用于驱动所述第一轴滑轨在所述第二轴滑轨上运动，所述第三轴电机用于驱动所述第二轴滑轨在所述第三轴滑轨上运动。

本发明的另一方面还提供一种自动焊接控制系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现上述的自动焊接控制方法。

本发明的另一方面还提供一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现上述的自动焊接控制方法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的自动焊接控制方法和系统通过采用可编程控制器驱动电机，从而驱动机械结构运动的控制方法，使焊枪在三维空间内运动，实现了对焊接速度、焊接方向及焊接位置的精确控制；

本发明采用的起弧防粘方法和自动熄弧方法，以及相对应的起弧防粘电路和自动熄弧电路，解决了现有焊接技术中起弧时焊条与试件易发生粘连、且现有自动焊接系统无法自动熄弧的问题；

本发明通过采用增加软件编程，嵌入内部算法的方式，简化了控制系统的硬件结构，更容易搭建，具备更大的推广和使用价值。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1是本发明一实施例的一种自动焊接控制方法的流程示意图

图2是可以应用本发明的一种自动焊接控制系统和方法的焊接设备的结构示意图；

图3是本发明一实施例的一种自动焊接控制方法中起弧阶段的流程示意图

图4是本发明一实施例的一种自动焊接控制方法中熄弧阶段的流程示意图；

图5是本发明一实施例的一种自动焊接控制方法中焊接阶段的流程示意图；

图6本发明一实施例的一种自动焊接控制系统的示意图；

图7是本发明一实施例的一种自动焊接控制系统中起弧防粘电路的示意图；

图8是本发明一实施例的一种自动焊接控制系统中弧压跟踪电路的示意图；

图9是本发明一实施例的一种自动焊接控制系统中自动熄弧电路的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

应当理解，当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时，它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件，或者可以存在插入部件。相比之下，当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时，不存在插入部件。同样的，当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件，在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件，甚至在导电部件之间没有直接接触。

本申请中在多个附图中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请的一实施例提出一种自动焊接控制方法，如图1所示，自动焊接控制方法10可以在空间上实现自动焊接控制，并有效的防止起弧粘连以及实现自动熄弧。

如图1所示的自动焊接控制方法10用于控制如图2所示的焊接设备20。如图2所示，焊接设备20包括焊枪21，焊条22，焊接支架23，焊接平台24以及限位开关25。其中，焊枪21适于设置在焊接支架23上，焊接平台24用于承载焊接试件241。

可以理解的是，图1中的自动焊接控制方法10可以适用于图2中的焊接设备20，但是本发明不以此为限。图2仅仅示意性地展示了焊接设备20各主要元件之间的结构位置关系，例如，焊接支架23除了在图2中所标注的底座部分之外，还应该在空间上包括一些其他必要的机械机构，以固定焊接设备20的其他元件，如固定上述的焊枪21。并且，焊枪21仅仅示意的展示了焊枪所在的位置，示例性的，焊枪21所在的位置还可以包括焊条夹具，用于固定焊条22。由于焊接设备的结构不是本发明的重点，焊接设备20的细节在此不做展开。

图2所示定义了三个方向的轴，分别为第一轴Z轴，第二轴Y轴和第三轴X轴，且Y轴垂直于X轴，而Z轴垂直于X轴和Y轴。进一步的，在上述三个轴的位置上还设有相应的电机和滑轨，分别为第一轴电机和第一轴滑轨201，第二轴电机和第二轴滑轨202，以及第三轴电机和第三轴滑轨203。三个轴的滑轨和电机具体配置如下：

焊枪21设于第一轴滑轨201上，第一轴电机用于驱动焊枪21在第一轴滑轨201上沿Z轴运动，从而直接驱动焊枪21沿Z轴的运动；

第一轴滑轨201设于第二轴滑轨202上，第二轴电机用于驱动第一轴滑轨201在第二轴滑轨202上沿Y轴运动，从而间接驱动焊枪21沿Y轴的运动；以及

第二轴滑轨202设于第三轴滑轨203上，第三轴滑轨设于焊接支架23上并位于焊接平台24之上一段距离，第三轴电机用于驱动第二轴滑轨202在第三轴滑轨203上沿X轴运动，从而间接驱动焊枪沿X轴的运动。

如图1所示，自动焊接控制方法10在整体上包括以下步骤：步骤11启动自动焊接；步骤12可编程控制器发送摆动指令；步骤13可编程控制器发送起弧指令，进入起弧阶段；步骤14进入焊接阶段；以及步骤15完成焊接，进入熄弧阶段。各步骤中的具体方法由图3-5示出，下面根据图3-5对于本发明如图1所示的一种自动焊接控制方法10做出详细说明。

图3所示涉及本发明如图1所示的实施例中的下列步骤中的具体细节：步骤11启动自动焊接；步骤12可编程控制器发送摆动指令；步骤13可编程控制器发送起弧指令，进入起弧阶段。

如图3所示，在执行步骤12可编程控制器发送摆动指令之后，步骤130为焊枪沿第一轴往复运动。参照图2所示，步骤130具体体现为第一轴电机驱动焊枪21在第一轴滑轨201上沿Z轴做往复运动。示例性的，第一轴电机可以为步进电机，可编程控制器所发送的摆动指令可以是脉冲信号，从而实现焊枪21驱动焊条22沿Z轴做持续的摆动，有效的防止在起弧阶段中，焊条22与焊接试件241的粘连。

在执行步骤13执行可编程控制器发送起弧指令，进入起弧阶段之后，步骤131为焊枪沿第二轴正方向以第一速度运动，可编程控制器同时接收第一弧压信号；步骤132为，当可编程控制器所接收到的第一弧压信号跳变为0时，焊枪沿第二轴反方向以第二速度运动，且第二速度大于第一速度。

参照图2所示，在焊机水平放置的情况下，第二轴Y轴实际为竖直方向上的轴，则步骤131和132具体为第二轴电机驱动焊枪21在第二轴滑轨202上沿Y轴正方向以第一速度运动(即竖直向下缓慢运动)，而当第一弧压信号跳变为0时，第二轴电机驱动焊枪21在第二轴滑轨202上沿Y轴反方向以第二速度运动一段距离(即竖直向上快速提升一段距离)。在此期间，步骤130中的往复运动持续进行，可以理解为，在此期间焊枪21的运动包括沿Y轴的上下移动以及沿Z轴的往复运动的两个维度的运动。

可以理解的是，在刚开始焊枪沿Y轴正方向以第一速度运动(即上述竖直向下缓慢运动)但是焊条22尚未接触焊接试件241时，可编程控制器可以检测到的第一弧压信号为空载电压，而当焊枪21运动至接触焊接试件241时，可编程控制器所检测到的第一弧压信号理论上会跳变为0，随即由第二轴电机驱动焊枪21沿Y轴反方向以第二速度运动(即上述竖直向上快速提升一段距离)，以实现成功起弧。而在此期间，焊枪21沿Z轴的摆动持续进行，从而更加可靠的控制起弧阶段发生的粘连情况，保证成功起弧。

步骤133为当上述可编程控制器所检测到的第一弧压信号进入标准电压范围时，开始计时。步骤134为可编程控制器判断是否达到计时时间，并根据判断的结果进行如下不同的步骤：

如果可编程控制器所检测到的第一弧压信号保持在标准电压范围内的时间达到了计时时间，执行步骤136，由可编程控制器发送停止摆动指令，第一轴电机停止工作从而使焊枪21停止沿Z轴做往复运动，完成起弧；

如果可编程控制器所检测到的第一弧压信号保持在标准电压范围内的时间未达到计时时间就发生了变化，即第一弧压信号在未达到计时时间时就超出了标准电压范围，则执行步骤135，计时中断，重新等待第一弧压信号进入标准电压范围，然后执行步骤133，直至某一次第一弧压信号进入标准电压范围的时间达到了计时时间，执行步骤136，可编程控制器发送停止摆动指令，第一轴电机停止工作从而使焊枪21停止沿Z轴做往复运动，完成起弧。

示例性的，可编程控制器可以包括寄存器，而上述标准电压范围和计时时间可以是提前写入可编程控制器的寄存器中的参数。例如，标准电压范围可以设置为20～28V，计时时间可以设置为1s。

步骤133-135关于计时器的设置主要是为了防止在起弧阶段，由可编程控制器检测的第一弧压信号只是瞬间达到标准电压范围，从而错误的判断为起弧成功。关于计时器步骤的设定，与上述步骤130使焊枪摆动以及步骤132沿第二轴反方向快速提升的步骤的配合，共同防止了起弧粘连，保证成功起弧。

图4所示涉及本发明如图1所示的实施例中的下列步骤的具体细节：在完成起弧之后，步骤14进入焊接阶段；以及步骤15完成焊接，进入熄弧阶段。

如图4所示，在执行完步骤15完成焊接并进入熄弧阶段后，可以执行步骤150可编程控制器发送熄弧指令，或者执行步骤153响应人工发送的熄弧信号，从而通过不同的方法实现自动熄弧。

步骤152为执行步骤150可编程控制器发送熄弧指令的第一种情况，也可以理解为弧压采集法实现自动熄弧。可编程控制器接收第三弧压信号，且当该第三弧压信号跳变为空载电压时，指示为焊接结束，此时触发第三轴电机停止驱动以使焊枪21停止沿第三轴运动。

第二轴电机执行步骤154，驱动焊枪沿第二轴反方向(即Y轴反方向，也即竖直向上)运动一段距离，执行步骤155直至焊枪21触碰如图2所示的限位开关25，第二轴电机停止工作，从而使焊枪21停止运动，焊接结束。

示例性的，如图2所示，限位开关25和可编程控制器电连接，且限位开关25设置在高度稍大于焊条22长度的位置。

进一步的，步骤153为执行步骤150可编程控制器发送熄弧指令的第二种情况，也可以理解为测距算法实现自动熄弧。测量焊枪沿第二轴正方向运动的距离，且当该距离等于焊条的长度时，指示焊条燃烧完毕，焊接结束，此时触发可编程控制器控制第二轴电机执行步骤154，驱动焊枪沿第二轴反方向(即Y轴反方向，也即竖直向上)运动一段距离，执行步骤155直至焊枪21触碰如图2所示的限位开关25，第二轴电机停止工作，从而使焊枪21停止运动，焊接结束。示例性的，上述焊条的长度可以是提前写入可编程控制器的参数。

除了在上述焊接自然结束的情况下通过进行弧压采集以及测距算法的方法实现自动熄弧，在本发明的如图1所示的实施例中，还可以在步骤14进入焊接阶段后的任意时刻，由人工发送熄弧信号，可编程控制器接收并响应该熄弧信号，执行步骤156，第二轴电机控制焊枪21沿第二轴反方向运动一段距离后停止运动，从而完成焊接。可选地，在响应人工发送熄弧信号的情况下，使焊枪停止运动的方法也可以如上述执行步骤155，当焊枪触碰限位开关时，自动停止运动，但是本发明不以此为限。

示例性的，在本发明的一种自动焊接控制方法的实施例中，在执行步骤15完成焊接，进入熄弧阶段后，可以选择上述熄弧方法的其中之一者完成自动熄弧，也可以在可编程控制器中同时写入多种自动熄弧的方式，以便于根据实际需要，调整不同的自动熄弧的方法。

图5所示涉及本发明如图1所示的实施例中的下列步骤的具体细节：在完成起弧之后，步骤14进入焊接阶段。

在本发明的一实施例中，在执行上述步骤14进入焊接阶段后，可编程控制器接收第二弧压信号，如图5所示，可编程控制器根据第二弧压信号控制第二轴电机驱动并调整焊枪21在Y轴的运动速度，特别是焊枪21沿Y轴正方向运动的速度，以控制焊接时的弧压在上述标准弧压范围之内。

具体的，如图5所示，在执行步骤14进入焊接阶段后，可编程控制器接收第二弧压信号，并将实时检测的第二弧压信号与标准弧压范围相比较，执行步骤141，判断第二弧压信号是否在标准弧压范围内。可以理解的是，此处的第二弧压信号可以理解为在焊接过程中的实时弧压，标准弧压范围可以是提前写入可编程控制器的寄存器中的参数。示例性的，如果在起弧阶段所设置的标准电压范围为20～28V，在进入焊接阶段后的标准弧压范围可以设置为24-25V。

如果所检测到的第二弧压信号在标准弧压范围内，则执行步骤145，第二轴电机驱动焊枪21沿Y轴正方向做匀速的运动。

如果检测到的第二弧压信号并未在标准弧压范围内，则执行步骤142，判断第二弧压信号是否大于标准弧压范围的上限值，如果结果为是，则执行步骤143控制第二轴电机驱动焊枪21以大于焊条燃烧速度沿Y轴正方向运动，从而使得实时弧压逐渐变小，在此过程中可以重复执行步骤141以判断变化后的第二弧压信号是否在标准弧压范围内，直到可编程控制器所检测到的第二弧压信号达到标准弧压范围，执行步骤145使焊枪21沿Y轴正方向匀速运动。

如果执行步骤142判断第二弧压信号是否大于标准弧压范围的上限值的结果为否，而由于经过步骤141的判断且结果为否后的第二弧压信号一定为不再标准弧压范围内，因此，此时的第二弧压信号一定为小于标准弧压范围的下限值，则执行步骤144控制第二轴电机驱动焊枪21以小于焊条燃烧速度沿Y轴正方向运动，从而使得实时弧压逐渐变大，在此过程中重复执行步骤141判断变化后的第二弧压信号是否在标准弧压范围内，直到可编程控制器所检测到的第二弧压信号达到标准弧压范围，执行步骤145使焊枪21沿Y轴正方向匀速运动。

在实际焊接过程中，实时弧压很难确定为某一个确定的参考电压值，因此，如果仅将实时弧压与一个确定的参考电压值进行比较和反馈调整，很可能会导致焊枪上下频繁跳动，焊接过程很不稳定。采用上述的标准弧压范围实时检测的方法，可以将当前弧压与标准弧压的上限值进行比较，从而更加稳定和可控制的改变焊枪运动速度，保持实时弧压处于标准范围之内，焊接的成型质量更好。

本发明的以上实施例提出的自动焊接控制方法，可以在实现对焊接速度、焊接方向及焊接位置的精确控制的同时，也能特别的防止起弧阶段焊条与焊接试件的粘连，在焊接过程中通过弧压跟踪以控制焊接时的实时弧压在标准弧压范围内从而使焊接的成型质量更加稳定，并且能够通过不同的方法实现自动熄弧而方便重新启动焊接。

本发明的另外一方面还提出一种自动焊接控制系统，可以适用于上述的自动焊接控制方法。如图6所示，自动焊接控制系统60包括可编程控制器600，起弧防粘电路601，弧压跟踪电路602，自动熄弧电路603。在本发明如图6所示的实施例中，自动焊接控制系统60还包括人机交互界面610，用于向可编程控制器600发送信号、写入参数，并且可以显示由可编程控制器获取的信息等，由于人机交互界面的具体架构和功能不是本发明的重点，在此不做展开。

如图6所示，自动焊接控制系统60所控制的焊接设备620可以是如图2所示的焊接设备20，但是本发明不以此为限。焊接设备20的具体结构和组成部分可以参考上述关于本发明的一种自动焊接控制方法10的说明，在此不再赘述。

下面结合图7-9以及图2，对于自动焊接控制系统60中的起弧防粘电路601、弧压跟踪电路602以及自动熄弧电路603的结构和功能做出进一步说明。

如图7所示，起弧防粘电路601包括连接至可编程控制器600的第一电压采集器6011、计时器6013以及第一驱动芯片6012，第一驱动芯片6012电连接如图2所示的焊接支架23。

可编程控制器600配置为向起弧防粘电路601发送摆动指令，第一驱动芯片6012用于根据摆动指令控制第一轴电机驱动焊枪21沿Z轴做往复运动。

可编程控制器600配置为向起弧防粘电路601发送起弧指令，第一驱动芯片6012根据该起弧指令控制第二轴电机驱动焊枪21沿Y轴正方向以第一速度运动，第一电压采集器6011用于采集并发送第一弧压信号至可编程控制器600，当第一弧压信号跳变为零时，第一驱动芯片6012控制第二轴电机驱动焊枪21沿Y轴反方向以第二速度运动一段距离，第二速度大于第一速度。

可编程控制器控制600还配置为当第一弧压信号达到标准电压范围之内时，控制计时器6013开始计时，直至达到计时时间时，向起弧防粘电路601发送停止摆动指令，6012第一驱动芯片用于控制第一轴电机使焊枪21停止沿Z轴做往复运动；

如图8所示，弧压跟踪电路602包括连接至可编程控制器600的第二电压采集器6021以及第二驱动芯片6022，第二驱动芯片6022电连接如图2所示的焊接支架23。

可编程控制器配置为控制第三轴电机驱动焊枪21沿X轴焊接焊接试件241，第二电压采集器6021用于采集并发送第二弧压信号至可编程控制器600，可编程控制器600配置根据第二弧压信号与标准弧压范围的比较结果以控制第二驱动芯片6022从而控制第二轴电机调整焊枪21在Y轴方向上的运动速度，以使焊接时弧压保持在标准弧压范围之内。

如图9所示，自动熄弧电路包括连接至可编程控制器600的第三电压采集器6031以及第三驱动芯片6032，第三驱动芯片6032电连接如图2所示的焊接支架23。

可编程控制器600还配置在完成焊接后向自动熄弧电路603发送自动熄弧指令，第三驱动芯片6032用于控制第二轴电机和第三轴电机停止驱动以使焊枪21停止运动，焊接结束。

在本发明的一实施例中，第三电压采集器6031用于采集并发送第三弧压信号至可编程控制器600，可编程控制器600配置为当第三弧压信号跳变为空载电压时，控制第三驱动芯片6032以控制第三轴电机停止驱动从而使焊枪停止沿X轴运动，并控制第三驱动芯片6032以控制第二轴电机驱动焊枪21沿Y轴反方向运动一段距离，第二轴电机停止驱动以使焊枪停止沿Y轴运动，完成焊接。

在本发明的另外一实施例中，可编程控制器600配置为当焊枪21沿Y轴正方向运动的距离等于焊条22的长度时，控制第三驱动芯片6032以控制第三轴电机停止驱动从而使焊枪停止沿X轴运动，并控制第三驱动芯片6032以控制第二轴电机驱动焊枪沿Y轴反方向运动一段距离，第二轴电机停止驱动以使焊枪停止沿Y轴运动，完成焊接。

可以理解的是，上述仅仅示例性的展示了本发明的一种自动焊接控制系统的结构，其中，第一电压采集器、第二电压采集器以及第三电压采集器在实际中可以整合为一个电压采集器，即系统中的各电路共用一个电压采集器，并在焊接的不同阶段向可编程控制器传送不同的弧压信号，以实现上述自动焊接控制方法。

进一步的，在本申请的其他实施例中，也可以针对焊接设备的三个方向的轴分别配置控制该轴向运动的驱动芯片，并分别与上述三个电路相连，以代替上述三个电路中的第一至第三运动芯片6012、6022和6032，且三个驱动芯片可以各自针对性的控制某一个轴上的电机运动。由于电机驱动芯片的具体实现方法不是本发明的重点，在此不做展开。

其他关于焊接过程中的具体细节，可以参考上述关于本发明一实施例的一种自动焊接控制方法的说明，在此不再赘述。

本发明的另外一方面还提供一种自动焊接控制系统，包括存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行上述自动焊接控制方法。

本发明的另外一方面还提供一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现上述自动焊接控制方法。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (13)

1.一种自动焊接控制方法，用于控制焊接设备，所述焊接设备包括焊枪、焊条、焊接支架以及焊接平台，所述焊枪适于设置在所述焊接支架上，所述焊接平台用于承载焊接试件，其中，所述焊接支架包括第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，分别适于驱动所述焊枪沿第一轴、第二轴以及第三轴运动，所述第二轴垂直于第三轴，所述第一轴垂直于所述第二轴和第三轴，所述控制方法包括以下步骤：

启动自动焊接，可编程控制器发送摆动指令，所述第一轴电机驱动所述焊枪沿所述第一轴往复运动；

可编程控制器发送起弧指令，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴正方向以第一速度运动，同时，所述可编程控制器接收第一弧压信号，当所述第一弧压信号跳变为零时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向以第二速度运动一段距离，所述第二速度大于第一速度；

当所述第一弧压信号达到标准电压范围之内时，开始计时，直至达到计时时间时，所述可编程控制器发送停止摆动指令，所述第一轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第一轴往复运动；以及

所述第三轴电机驱动所述焊枪沿所述第三轴运动以焊接所述焊接试件，在完成焊接后，所述第二轴和第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止运动，焊接结束。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述焊接设备还包括限位开关，在完成焊接后，所述可编程控制器发送熄弧指令，所述熄弧指令包括可编程控制器接收第三弧压信号，且当所述第三弧压信号跳变为空载电压时，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，直至所述焊枪触碰到所述限位开关时，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述焊接设备还包括限位开关，在完成焊接后，所述可编程控制器发送熄弧指令，所述熄弧指令包括当所述焊枪沿所述第二轴正方向运动的距离等于所述焊条的长度，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，直至所述焊枪触碰到所述限位开关时，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括响应于人工操作发送熄弧信号至所述可编程控制器，所述第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，焊接结束。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在焊接所述焊接试件时，所述可编程控制器接收第二弧压信号，其中，

当所述第二弧压信号达到标准弧压范围时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴匀速运动；

当所述第二弧压信号未达到所述标准弧压范围且所述第二弧压信号高于所述标准弧压范围的上限值时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴以大于所述焊条燃烧的速度运动；以及

当所述第二弧压信号未达到所述标准弧压范围且所述第二弧压信号低于所述标准弧压范围的下限值时，所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴以小于所述焊条燃烧的速度运动。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在启动自动焊接之前，还包括将焊接参数写入所述可编程控制器中，所述焊接参数包括所述计时时间、所述标准电压范围、所述标准弧压范围以及所述焊条的长度。

7.一种自动焊接控制系统，用于控制焊接设备，所述焊接设备包括焊枪、焊条、焊接支架以及焊接平台，所述焊枪适于设置在所述焊接支架上，所述焊接平台用于承载焊接试件，其中，所述焊接支架包括第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，分别适于驱动所述焊枪沿第一轴、第二轴以及第三轴运动，所述第二轴垂直于第三轴，所述第一轴垂直于所述第二轴和第三轴，所述控制系统包括：

可编程控制器；

起弧防粘电路，包括电连接至所述可编程控制器的第一电压采集器、计时器以及第一驱动芯片，所述第一驱动芯片电连接所述焊接支架；

弧压跟踪电路，包括电连接至所述可编程控制器的第二电压采集器以及第二驱动芯片，所述第二驱动芯片电连接所述焊接支架；以及

自动熄弧电路，包括电连接至所述可编程控制器的第三电压采集器以及第三驱动芯片，所述第三驱动芯片电连接所述焊接支架，其中，

所述可编程控制器配置为向所述起弧防粘电路发送摆动指令，所述第一驱动芯片用于根据所述摆动指令控制所述第一轴电机驱动所述焊枪沿所述第一轴做往复运动；

所述可编程控制器还配置为向所述起弧防粘电路发送起弧指令，所述第一驱动芯片用于根据所述起弧指令控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴正方向以第一速度运动，所述第一电压采集器用于采集并发送第一弧压信号至所述可编程控制器，当所述第一弧压信号跳变为零时，所述第一驱动芯片控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向以第二速度运动一段距离，所述第二速度大于第一速度；

所述可编程控制器控制还配置为当所述第一弧压信号达到标准电压范围之内时，控制所述计时器开始计时，直至达到计时时间时，向所述起弧防粘电路发送停止摆动指令，所述第一驱动芯片用于控制所述第一轴电机使所述焊枪停止沿所述第一轴做往复运动；

所述可编程控制器还配置为控制所述第三轴电机驱动所述焊枪沿所述第三轴焊接所述焊接试件，所述第二电压采集器用于采集并发送第二弧压信号至所述可编程控制器，可编程控制器配置为根据所述第二弧压信号与标准弧压范围的比较结果以控制所述第二驱动芯片从而控制所述第二轴电机调整所述焊枪在所述第二轴方向上的运动速度，以使焊接时弧压保持在所述标准弧压范围之内；以及

所述可编程控制器还配置在完成焊接后向所述自动熄弧电路发送自动熄弧指令，所述第三驱动芯片用于控制所述第二轴电机和第三轴电机停止驱动以使所述焊枪停止运动，焊接结束。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第三电压采集器用于采集并发送第三弧压信号至所述可编程控制器，所述可编程控制器配置为当所述第三弧压信号跳变为空载电压时，控制所述第三驱动芯片以控制所述第三轴电机停止驱动从而使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，并控制所述第三驱动芯片以控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，完成焊接。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述可编程控制器配置为当所述焊枪沿所述第二轴正方向运动的距离等于所述焊条的长度时，控制所述第三驱动芯片以控制所述第三轴电机停止驱动从而使所述焊枪停止沿所述第三轴运动，并控制所述第三驱动芯片以控制所述第二轴电机驱动所述焊枪沿所述第二轴反方向运动一段距离，所述第二轴电机停止驱动以使所述焊枪停止沿所述第二轴运动，完成焊接。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括人机交互界面，适于将焊接参数写入所述可编程控制器、启动自动焊接以及人工发送熄弧信号至所述可编程控制器。

11.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述焊接支架包括第一轴滑轨、第二轴滑轨以及第三轴滑轨，分别适于承载所述第一轴电机、第二轴电机以及第三轴电机，其中，

所述第三轴滑轨设于所述焊接平台之上一段距离，所述第二轴滑轨设于所述第三轴滑轨上，所述第一轴滑轨设于所述第二轴滑轨上；并且

所述焊枪设于所述第一轴滑轨上，所述第一轴电机用于驱动所述焊枪在所述第一轴滑轨上运动，所述第二轴电机用于驱动所述第一轴滑轨在所述第二轴滑轨上运动，所述第三轴电机用于驱动所述第二轴滑轨在所述第三轴滑轨上运动。

12.一种自动焊接控制系统，包括：

存储器，用于存储可由处理器执行的指令；以及处理器，用于执行所述指令以实现如权利要求1-6任一项所述的方法。

13.一种存储有计算机程序代码的计算机可读介质，所述计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的方法。

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