CN112475682B - 基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备 - Google Patents

基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备 Download PDF

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CN112475682B CN202011327842.XA CN202011327842A CN112475682B CN 112475682 B CN112475682 B CN 112475682B CN 202011327842 A CN202011327842 A CN 202011327842A CN 112475682 B CN112475682 B CN 112475682B
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Abstract

本发明提供了基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备，该方法包括：采集焊枪的运动轨迹；根据运动轨迹调整焊机的焊接功率，当运动轨迹具有沿重力方向发生运动位移时，增大焊机的焊接功率；当运动轨迹具有沿重力方向相反的方向发生运动位移时，减小焊机的焊接功率。本发明能够实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，在不同焊接角度下，始终保证焊缝的一致性。

Description

基于管道焊接中焊机供电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，涉及基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备。
背景技术
目前，针对管道焊接或者全位置焊接等情况存在焊接工艺复杂、焊接过程不稳定、焊缝成型一致性差等课题。并且针对此类焊接，需要作业人员具有较高的操作水准，并需要根据不同的焊接位置提前设定不同的焊接规范，操作过程相对繁琐。
要解决这一类课题，就需要根据不同的焊接位置，实现对焊机电流电压的实时设定与调整，当焊接位置发生变化时，需要匹配对应的电流电压参数，保证焊接过程的稳定性、焊缝成型的一致性。
因此，本发明提供了一种基于管道焊接中焊机供电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基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备，克服了现有技术的困难，能够实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，在不同焊接角度下，始终保证焊缝的一致性。
本发明的实施例提供一种基于管道焊接中焊机供电控制方法，包括以下步骤：
采集焊枪的运动轨迹；
根据所述运动轨迹调整焊机的焊接功率，当所述运动轨迹具有沿所述重力方向发生运动位移时，增大所述焊机的焊接功率；当所述运动轨迹具有沿所述重力方向相反的方向发生运动位移时，减小所述焊机的焊接功率。
优选地，通过设置于所述焊枪的运动传感器，采集基于预设时长内焊枪的运动轨迹。
优选地，所述增大所述焊机的焊接功率包括增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
所述减小所述焊机的焊接功率包括减小所述焊机的焊接电压和焊接电流。
优选地，所述根据所述运动轨迹调整焊机的焊接功率包括以下步骤：
提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过所述环形焊接轨迹所在的平面，所述环形焊接轨迹在所述三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D；
当焊枪沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，减小所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，减小所述焊机的焊接电压和焊接电流。
优选地，获得所述焊枪基于所述X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure GDA0004054107880000026
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000021
偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：
Figure GDA0004054107880000022
和
Figure GDA0004054107880000023
并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2；
则当焊枪由A点沿所述环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000024
焊机电压
Figure GDA0004054107880000025
当焊枪由B点沿所述环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000031
焊机电压
Figure GDA0004054107880000032
当焊枪由C点沿所述环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000033
焊机电压
Figure GDA0004054107880000034
当焊枪由D点沿所述环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000035
焊机电压
Figure GDA0004054107880000036
其中，α1＞β1且α1＞γ1；
0.792≤α1≤1；
0.083≤β1≤0.105；
0.0417≤γ1≤0.0526；
Figure GDA0004054107880000037
fi(ψ)>19*s(θ)；
α2>β2且α2>γ2；
0.837≤α2≤1；
0.0543≤β2≤0.0649；
0.0272≤γ2≤0.0325；
Figure GDA0004054107880000038
gi(ψ)>30*t(θ)。
优选地，通过陀螺仪传感器实时获取所述焊枪的角速度信息和加速度信息，使用四元素算法获得所述偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000039
本发明的实施例还提供一种基于焊接设备，用于实现上述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，基于焊接设备包括：
运动检测模块，采集焊枪的运动轨迹；
输出调节模块，根据所述运动轨迹调整焊机的焊接功率，当所述运动轨迹具有沿所述重力方向发生运动位移时，增大所述焊机的焊接功率；当所述运动轨迹具有沿所述重力方向相反的方向发生运动位移时，减小所述焊机的焊接功率。
优选地，所述运动检测模块是一个陀螺仪传感器，实时获取所述焊枪的角速度信息和加速度信息，
提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过所述环形焊接轨迹所在的平面，所述环形焊接轨迹在所述三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D；使用四元素算法获得所述焊枪基于所述X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure GDA0004054107880000041
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA00040541078800000412
并输出到所述输出调节模块。
优选地，当焊枪沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，所述输出调节模块增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，所述输出调节模块增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，所述输出调节模块减小所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，所述输出调节模块减小所述焊机的焊接电压和焊接电流。
优选地，所述输出调节模块中设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000042
偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：
Figure GDA0004054107880000043
和
Figure GDA0004054107880000044
Figure GDA0004054107880000045
并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2；
则当焊枪由A点沿所述环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000046
焊机电压
Figure GDA0004054107880000047
当焊枪由B点沿所述环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000048
焊机电压
Figure GDA0004054107880000049
当焊枪由C点沿所述环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure GDA00040541078800000410
焊机电压
Figure GDA00040541078800000411
当焊枪由D点沿所述环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000051
焊机电压
Figure GDA0004054107880000052
其中，α1＞β1且α1＞γ1；
0.792≤α1≤1；
0.083≤β1≤0.105；
0.0417≤γ1≤0.0526；
Figure GDA0004054107880000053
fi(ψ)>19*s(θ)；
α2>β2且α2>γ2；
0.837≤α2≤1；
0.0543≤β2≤0.0649；
0.0272≤γ2≤0.0325；
Figure GDA0004054107880000054
gi(ψ)>30*t(θ)。
本发明的目的在于提供基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备，能够实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，在不同焊接角度下，始终保证焊缝的一致性。
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是本发明的基于管道焊接中焊机供电控制方法的流程图。
图2至6是实施本发明的基于管道焊接中焊机供电控制方法的实施过程示意图。
图7是本发明的焊接设备的模块连接示意图。
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是本发明的基于管道焊接中焊机供电控制方法的流程图。如图1所示，本发明的实施例提供一种基于管道焊接中焊机供电控制方法，包括以下步骤：
S110、采集焊枪的运动轨迹。
S120、根据运动轨迹调整焊机的焊接功率，当运动轨迹具有沿重力方向发生运动位移时，增大焊机的焊接功率。当运动轨迹具有沿重力方向相反的方向发生运动位移时，减小焊机的焊接功率。
在一个优选实施例中，通过设置于焊枪的运动传感器，采集基于预设时长内焊枪的运动轨迹。
在一个优选实施例中，增大焊机的焊接功率包括增大焊机的焊接电压和焊接电流；减小焊机的焊接功率包括减小焊机的焊接电压和焊接电流，但不以此为限。
在一个优选实施例中，根据焊枪的运动轨迹调整焊机的焊接输出功率包括以下步骤：提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过环形焊接轨迹所在的平面，环形焊接轨迹在三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D。
如图2至6所示，图2至6依次展示了焊枪2进入管道后，沿着A点、B点、C点、D点的顺序焊接缝隙13形成焊缝的整个过程。当焊枪2沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，增大焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪2沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，增大焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪2沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，减小焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪2沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，减小焊机的焊接电压和焊接电流。
在一个优选实施例中，获得焊枪2基于X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure GDA00040541078800000715
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000071
偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：
Figure GDA0004054107880000072
和
Figure GDA0004054107880000073
Figure GDA0004054107880000074
并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2。
则当焊枪2由A点沿环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000075
焊机电压
Figure GDA0004054107880000076
当焊枪2由B点沿环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000077
焊机电压
Figure GDA0004054107880000078
当焊枪2由C点沿环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000079
焊机电压
Figure GDA00040541078800000710
当焊枪2由D点沿环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure GDA00040541078800000711
焊机电压
Figure GDA00040541078800000712
其中，α1＞β1且α1＞γ1。
0.792≤α1≤1。
0.083≤β1≤0.105。
0.0417≤γ1≤0.0526。
Figure GDA00040541078800000713
fi(ψ)>19*s(θ)，i＝1、2、3、4。
α2>β2且α2>γ2。
0.837≤α2≤1。
0.0543≤β2≤0.0649。
0.0272≤γ2≤0.0325。
Figure GDA00040541078800000714
gi(ψ)>30*t(θ)，i＝1、2、3、4。
在一个优选实施例中，通过陀螺仪传感器实时获取焊枪2的角速度信息和加速度信息，使用四元素算法获得偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000083
。
本发明的一种根据位置传感信息自适应调整焊机电流电压的方法就是根据焊接位置信息的变化自适应调整焊机的电流电压值。通过陀螺仪传感器实时获取三轴角速度信息和三轴加速度信息，经位置信息处理模块进行运算得到X轴、Y轴和Z轴的角度信息(即横滚角θ、俯仰角φ和偏航角ψ)，再根据三轴的角度信息经智能决策模块自适应调整设定焊机的电流电压值。
参考图2所示，使用本发明的基于管道焊接中焊机供电控制方法去焊接管道11与管道12之间的缝隙13。根据焊枪2的运动轨迹调整焊机的焊接功率包括以下步骤：提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心O为原点建立三维坐标系，其中，Y轴平行于焊枪2的轴线方向，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过环形焊接轨迹所在的平面，环形焊接轨迹在三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D。
本发明的方法由三个主要功能过程组成，分别是：位置信息采集、位置信息处理和自适应调整设定电流电压值。由焊枪2上的陀螺仪传感器模块实时获取焊枪2三轴的角速度信息和加速度信息，经位置信息处理模块的“四元素算法”得到焊枪2的三轴角度信息。再将三轴的角度信息作为输入量，经智能决策模块自适应调整设定焊机的电流电压值。其中，将陀螺仪的偏航角作为焊机电流电压设定值的主要设定依据，即有I＝f(ψ)、U＝g(ψ)；将陀螺仪的俯仰角和横滚角作为焊机电流电压调整值的主要依据，即有
Figure GDA0004054107880000081
和
Figure GDA0004054107880000082
偏航角对应的电流设定值、俯仰角对应的电流调整值和横滚角对应的电流调整值具备一定的权重比例，对应权重分别为：α1，β1和γ1；偏航角对应的电压设定值、俯仰角对应的电压调整值和横滚角对应的电压调整值也具备一定的权重比例，对应权重分别为：α2，β2和γ2。该方法的核心内容是，利用上述采集数据经“四元素算法”获得三轴角度信息，根据角度信息、采用模糊控制思想，实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，保证焊缝成型美观和焊缝的一致性。
本发明的方法由三个主要功能过程组成，分别是：位置信息采集、位置信息处理和自适应调整设定电流电压值。其中，陀螺仪传感器实时获取三轴的角速度信息和加速度信息，经位置信息处理模块的“四元素算法”得到三轴的角度信息，再将三轴的角度信息作为输入量，经智能决策模块自适应调整设定焊机的电流电压值。该方法的核心内容是，利用上述采集数据经“四元素算法”获得三轴角度信息，根据角度信息、采用模糊控制思想，实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，保证焊缝成型美观和焊缝的一致性。具体的模糊控制方法及策略为：
1)参考图3所示，当焊枪2由A点沿环形焊接轨迹焊接至B点时，此时焊枪2由仰焊转为横焊，焊缝下坠的影响度逐渐降低，应增大焊接电压，且增大焊接电流；
2)参考图4所示，当焊枪2由B点沿环形焊接轨迹焊接至C点时，此时焊枪2由横焊转为平焊，焊缝下坠的影响度逐渐降低，应增大焊接电压，且增大焊接电流；
3)参考图5所示，当焊枪2由C点沿环形焊接轨迹焊接至D点时，此时焊枪2由平焊转为横焊，焊缝下坠的影响度逐渐增高，为影响焊缝下坠和影响焊缝成型，应减小焊接电压，且减小焊接电流；
4)参考图6所示，当焊枪2由D点沿环形焊接轨迹焊接至A点时，此时焊枪2由横焊转为仰焊，焊缝下坠的影响度逐渐增高，为影响焊缝下坠和影响焊缝成型，应减小焊接电压，且减小焊接电流。
表1陀螺仪偏航角ψ与电压设定值和电流设定值的关系表
Figure GDA0004054107880000091
表2陀螺仪俯仰角φ与电压调整量和电流调整量的关系表
Figure GDA0004054107880000092
表3陀螺仪横滚角θ与电压调整量和电流调整量的关系表
Figure GDA0004054107880000101
首先，焊机的电流电压值主要由偏航角ψ决定。
其次，当焊枪2的俯仰角和横滚角不同时，也需要适当调整补偿电流值和电压值。
另外偏航角对应的电流设定值、俯仰角对应的电流调整值和横滚角对应的电流调整值具备一定的权重比例，对应权重分别为：α1，β1和γ1；
偏航角对应的电压设定值、俯仰角对应的电压调整值和横滚角对应的电压调整值具备一定的权重比例，对应权重分别为：α2，β2和γ2。
综上：
1)当焊枪2由A点沿环形焊接轨迹焊接至B点时，
焊机电流的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000102
焊机电压的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000103
2)当焊枪2由B点沿环形焊接轨迹焊接至C点时，
焊机电流的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000104
焊机电压的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000105
3)当焊枪2由C点沿环形焊接轨迹焊接至D点时，
焊机电流的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000106
焊机电压的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000107
4)当焊枪2由D点沿环形焊接轨迹焊接至A点时，
焊机电流的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000108
焊机电压的最终设定值为：
Figure GDA0004054107880000109
在上述公式组中各个权重系数相关说明：
其中，关于电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1具有以下关系：
1)α1>β1且α1>γ1；
2)0.792<＝α1<＝1；
3)0.083<＝β1<＝0.105；
4)0.0417<＝γ1<＝0.0526；
Figure GDA0004054107880000111
6)fi(ψ)>19*s(θ)；
7)fi(ψ)<I预制；
Figure GDA0004054107880000112
9)s(θ)<I预制。
关于电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2具有以下关系：
1)α2>β2且α2>γ2；
2)0.837<＝α2<＝1；
3)0.0543<＝β2<＝0.0649；
4)0.0272<＝γ2<＝0.0325；
Figure GDA0004054107880000113
6)gi(ψ)>30*t(θ)；
7)gi(ψ)<U预制；
Figure GDA0004054107880000114
9)t(θ)<U预制。
并且，使用本发明(变功率管道焊接)后，焊接管道所使用的总功率低于传统的焊接方式(恒功率管道焊接)。假设：焊接轨迹为C点—>D点—>A点—>B点—>C点，预制电流120A、预制电压18V，C点—>D点、D点—>A点、A点—>B点、B点—>C点的焊接时间均为5s，则有：
1)“现有技术”进行焊接时，焊接能量为：
W＝U*I*t*4＝18*120*5*4＝(18*120*4)*5＝43200(J)
2)“本发明”进行焊接时，焊接能量为：
①C点沿环形焊接轨迹焊接至D点焊接能量：
Figure GDA0004054107880000115
根据之前的说明条件，上式可精简如下：
＝α1*f3(ψ)*α2*g3(ψ)*t3
②D点沿环形焊接轨迹焊接至A点焊接能量：
同理：
W4＝U4*I4*t4
＝α1*f4(ψ)*α2*g4(ψ)*t4
③A点沿环形焊接轨迹焊接至B点焊接能量：
同理：
W1＝U1*I1*t1
＝α1*f1(ψ)*α2*g1(ψ)*t1
④B点沿环形焊接轨迹焊接至C点焊接能量：
同理：
W2＝U2*I2*t2
＝α1*f2(ψ)*α2*g2(ψ)*t2
又t1＝t2＝t3＝t4＝5s，所以
W'＝W1+W2+W3+W4
＝α1*f1(ψ)*α2*g1(ψ)*t1+α1*f2(ψ)*α2*g2(ψ)*t2
+α1*f3(ψ)*α2*g3(ψ)*t3+α1*f4(ψ)*α2*g4(ψ)*t4
＝(α1*f1(ψ)*α2*g1(ψ)+α1*f2(ψ)*α2*g2(ψ)
+α1*f3(ψ)*α2*g3(ψ)+α1*f4(ψ)*α2*g4(ψ))*5
又gi(ψ)<U预制、fi(ψ)<I预制、0.792<＝α1<＝1、0.837<＝α2<＝1，所以α1*f1(ψ)*α2*g1(ψ)<18*120，同理：
α1*f2(ψ)*α2*g2(ψ)<18*120
α1*f3(ψ)*α2*g3(ψ)<18*120
α1*f4(ψ)*α2*g4(ψ)<18*120
＝(α1*α2*f1(ψ)*g1(ψ)+α1*α2*f2(ψ)*g2(ψ)
+α1*α2*f3(ψ)*g3(ψ)+α1*α2*f4(ψ)*g4(ψ))*5
又gi(ψ)<U预制、fi(ψ)<I预制，α1*α2的数量级基本要远小于1，所以：
α1*α2*f1(ψ)*g1(ψ)<<18*120
α1*α2*f2(ψ)*g2(ψ)<<18*120
α1*α2*f3(ψ)*g3(ψ)<<18*120
α1*α2*f4(ψ)*g4(ψ)<<18*120
综上，W>>W'，所以“本发明”进行焊接时，能够达到节能的较好效果。
图7是本发明的焊接设备的模块连接示意图。如图7所示，本发明的实施例还提供一种基于焊接设备5，用于实现上述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，基于焊接设备包括：
运动检测模块51，采集焊枪的运动轨迹。
输出调节模块52，根据运动轨迹调整焊机的焊接功率，当运动轨迹具有沿重力方向发生运动位移时，增大焊机的焊接功率。当运动轨迹具有沿重力方向相反的方向发生运动位移时，减小焊机的焊接功率。
在一个优选实施例中，运动检测模块51是一个陀螺仪传感器，实时获取焊枪的角速度信息和加速度信息，
提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过环形焊接轨迹所在的平面，环形焊接轨迹在三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D。使用四元素算法获得焊枪基于X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure GDA0004054107880000133
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000134
，并输出到输出调节模块52。
在一个优选实施例中，当焊枪沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，输出调节模块52增大焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，输出调节模块52增大焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，输出调节模块52减小焊机的焊接电压和焊接电流。
当焊枪沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，输出调节模块52减小焊机的焊接电压和焊接电流。
在一个优选实施例中，输出调节模块52中设横滚角θ、俯仰角
Figure GDA0004054107880000135
、偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：
Figure GDA0004054107880000131
和
Figure GDA0004054107880000132
并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2。
则当焊枪由A点沿环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000141
焊机电压
Figure GDA0004054107880000142
当焊枪由B点沿环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000143
焊机电压
Figure GDA0004054107880000144
当焊枪由C点沿环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000145
焊机电压
Figure GDA0004054107880000146
当焊枪由D点沿环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure GDA0004054107880000147
焊机电压
Figure GDA0004054107880000148
其中，α1＞β1且α1＞γ1。
0.792≤α1≤1。
0.083≤β1≤0.105。
0.0417≤γ1≤0.0526。
Figure GDA0004054107880000149
fi(ψ)>19*s(θ)。
α2>β2且α2>γ2。
0.837≤α2≤1。
0.0543≤β2≤0.0649。
0.0272≤γ2≤0.0325。
Figure GDA00040541078800001410
gi(ψ)>30*t(θ)。
综上，本发明的目的在于提供基于管道焊接中焊机供电控制方法以及焊接设备，本发明的基于焊接设备能够实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制，在不同焊接角度下，始终保证焊缝的一致性。
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 (7)

1.一种基于管道焊接中焊机供电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集焊枪的运动轨迹；以及
根据所述运动轨迹调整焊机的焊接功率，提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过所述环形焊接轨迹所在的平面，所述环形焊接轨迹在所述三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D；当焊枪沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；当焊枪沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；当焊枪沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，减小所述焊机的焊接电压和焊接电流；当焊枪沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，减小所述焊机的焊接电压和焊接电流，当所述运动轨迹具有沿所述重力方向发生运动位移时，增大所述焊机的焊接功率；当所述运动轨迹具有沿所述重力方向相反的方向发生运动位移时，减小所述焊机的焊接功率，实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制；获得所述焊枪基于所述X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure FDA0004054107870000011
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure FDA0004054107870000012
偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：I＝f(ψ)、
Figure FDA0004054107870000013
I＝s(θ)和U＝g(ψ)、
Figure FDA0004054107870000014
U＝t(θ)，并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2；
则当焊枪由A点沿所述环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000015
焊机电压
Figure FDA0004054107870000016
当焊枪由B点沿所述环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000017
焊机电压
Figure FDA0004054107870000018
当焊枪由C点沿所述环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000019
焊机电压
Figure FDA0004054107870000021
当焊枪由D点沿所述环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000022
焊机电压
Figure FDA0004054107870000023
其中，α1＞β1且α1＞γ1；
0.792≤α1≤1；
0.083≤β1≤0.105；
0.0417≤γ1≤0.0526；
Figure FDA0004054107870000024
fi(ψ)>19*s(θ)；
α2>β2且α2>γ2；
0.837≤α2≤1；
0.0543≤β2≤0.0649；
0.0272≤γ2≤0.0325；
Figure FDA0004054107870000025
gi(ψ)>30*t(θ)。
2.根据权利要求1所述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，其特征在于，通过设置于所述焊枪的运动传感器，采集基于预设时长内焊枪的运动轨迹。
3.根据权利要求1所述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，其特征在于，所述增大所述焊机的焊接功率包括增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
所述减小所述焊机的焊接功率包括减小所述焊机的焊接电压和焊接电流。
4.根据权利要求1所述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，其特征在于，通过陀螺仪传感器实时获取所述焊枪的角速度信息和加速度信息，使用四元素算法获得所述偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure FDA0004054107870000026
5.一种焊接设备，用于实现权利要求1所述的基于管道焊接中焊机供电控制方法，其特征在于，包括：
运动检测模块，采集焊枪的运动轨迹；
输出调节模块，根据所述运动轨迹调整焊机的焊接功率，提供一环形焊接轨迹，以环形焊接轨迹的圆心为原点建立三维坐标系，其中，Z轴平行于重力方向，X轴与Z轴经过所述环形焊接轨迹所在的平面，所述环形焊接轨迹在所述三维坐标系中具有最高端A、最左端B、最低端C以及最右端D；使用四元素算法获得所述焊枪基于所述X轴的横滚角θ、基于Y轴的俯仰角
Figure FDA0004054107870000031
以及基于Z轴的偏航角ψ，设横滚角θ、俯仰角
Figure FDA0004054107870000032
并输出到所述输出调节模块，当所述运动轨迹具有沿所述重力方向发生运动位移时，增大所述焊机的焊接功率；当所述运动轨迹具有沿所述重力方向相反的方向发生运动位移时，减小所述焊机的焊接功率，实时调整设定焊机的电流值和电压值，实现对焊机能量输出的实时控制；所述输出调节模块中设横滚角θ、俯仰角
Figure FDA0004054107870000033
偏航角ψ与焊机电流电压的函数关系为：I＝f(ψ)、
Figure FDA0004054107870000034
I＝s(θ)和U＝g(ψ)、
Figure FDA0004054107870000035
U＝t(θ)，并且设电流设定调整的权重系数α1，β1和γ1，电压设定调整的权重系数α2，β2和γ2；
则当焊枪由A点沿所述环形焊接轨迹向B点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000036
焊机电压
Figure FDA0004054107870000037
当焊枪由B点沿所述环形焊接轨迹向C点焊接时，
焊机电流
Figure FDA0004054107870000038
焊机电压
Figure FDA0004054107870000039
当焊枪由C点沿所述环形焊接轨迹向D点焊接时，
焊机电流
Figure FDA00040541078700000310
焊机电压
Figure FDA00040541078700000311
当焊枪由D点沿所述环形焊接轨迹A点焊接时，
焊机电流
Figure FDA00040541078700000312
焊机电压
Figure FDA00040541078700000313
其中，α1＞β1且α1＞γ1；
0.792≤α1≤1；
0.083≤β1≤0.105；
0.0417≤γ1≤0.0526；
Figure FDA00040541078700000314
fi(ψ)>19*s(θ)；
α2>β2且α2>γ2；
0.837≤α2≤1；
0.0543≤β2≤0.0649；
0.0272≤γ2≤0.0325；
Figure FDA0004054107870000041
gi(ψ)>30*t(θ)。
6.根据权利要求5所述的焊接设备，其特征在于：所述运动检测模块是一个陀螺仪传感器，实时获取所述焊枪的角速度信息和加速度信息。
7.根据权利要求6所述的焊接设备，其特征在于：当焊枪沿环形焊接轨迹由A点向B点焊接时，所述输出调节模块增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由B点向C点焊接时，所述输出调节模块增大所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由C点向D点焊接时，所述输出调节模块减小所述焊机的焊接电压和焊接电流；
当焊枪沿环形焊接轨迹由D点向A点焊接时，所述输出调节模块减小所述焊机的焊接电压和焊接电流。
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