CN113305398B

CN113305398B - 一种脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质

Info

Publication number: CN113305398B
Application number: CN202110572330.8A
Authority: CN
Inventors: 谷孝满; 苏立虎
Original assignee: Panasonic Welding Systems Tangshan Co Ltd
Current assignee: Panasonic Welding Systems Tangshan Co Ltd
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: CN113305398A

Abstract

本发明提供了一种脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质，该方法包括：建立焊接电源的设定电流值和脉冲周期之间的对应关系；建立新脉冲周期与主机的脉冲周期和从机的脉冲周期之间的匹配关系；根据获取的主机和从机的设定电流值，以及对应关系得到主机和从机的脉冲周期；按照匹配关系计算得到新脉冲周期，从而对主机和从机的脉冲周期进行调整。本发明根据主机和从机的电流值对脉冲周期进行调整，将焊接飞溅最小化。

Description

一种脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

双丝焊是一种焊接技术，由两台焊接电源(主机和从机)、两套送丝装置和一套焊枪组成，两台焊接电源之间有通信协调功能。具体组成如图1所示。

双丝焊接由于其较大的熔敷效率、较高的焊接速度以及其稳定的焊接过程和良好的焊接性能，其效率与普通单丝相比，有很大的提高。但是双丝焊接也有其明显的劣势，由于其两根焊丝的距离较近(一般在5mm-20mm之间)，当两台电源均采用脉冲焊接时，周期性变化的电流会产生周期变化的磁场，从而导致两个点和之间产生明显的电弧干扰，主要表现为，两个电弧相互吸引，造成熔滴过渡时熔滴不沿着焊丝径向过渡，而是飞出熔池，导致较大的焊接飞溅。目前为了解决这一问题，大多采用错相位的方式进行焊接，也就是一台电源产生的电弧处在脉冲基值阶段，另一台电源的电弧在脉冲峰值阶段，这样交替进行，能将干扰降低到原来的四分之一以下，有效的解决干扰问题，保证稳定的焊接。

但是这种方式是有前提的，必须保证两台电源(一台主机，一台从机)输出的脉冲波形周期要一致。如果周期不一致，就保证不了整个焊接过程中，相位是完全错开的。如果主机和从机的设定电流相同，那么所对应的脉冲周期也是一致的，能够达到完全错相位的效果。但是当设定电流不同时，不同的设定电流其对应的脉冲周期都是有差异的，一般来讲，电流越大周期越小，以碳钢1.2丝径脉冲MAG数据为例，设定电流与周期的对应关系。在实际的双丝焊接应用过程中，两台电源的电流一般都不是相同的，为了保证焊接的熔深需求，主机采用较大电流，这时候从机采用的电流相对较小，这时主从机的电流就不一致了，对应的周期也不同，目前最常见的控制方式是，为了保证每个周期都能错开相位，一般采取保证主机周期不变，强制从机的脉冲周期与主机一致，这样的话就会导致从机的设定电流与实际焊接电流不一致，为了弥补这个问题，可以通过微调其他脉冲参数(脉冲峰值电流和脉冲峰值时间等参数)来进行补偿，能够保证稳定的焊接效果。但是当主机和从机的电流差异比较大的时候，如果还强制让从机脉冲周期与主机的脉冲周期一致的话，就会导致从机的电流设定值与实际值差异很大，单纯采用其他脉冲参数进行补偿，达不到需要的焊接状态，严重影响焊接性能，甚至不能正常焊接。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质，在错相位的基础上，根据主机和从机的电流值对脉冲周期进行调整，将焊接飞溅最小化。

本发明实施例提供一种脉冲双丝焊错相位控制方法，包括如下步骤：

建立焊接电源的设定电流值和脉冲周期之间的对应关系，所述焊接电源包括主机和从机；

建立新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期之间的匹配关系；

获取所述主机的设定电流值和所述从机的设定电流值，根据所述对应关系得到所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期；

将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期作比较，若两者不同，按照所述匹配关系计算得到新脉冲周期，将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期均更新为所述新脉冲周期。

可选的，所述新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的匹配关系为T3＝a*T1+b*T2，且a+b＝1；

其中，T3为所述新脉冲周期；

T1为所述主机的脉冲周期；

T2为所述从机的脉冲周期

a为所述主机的脉冲周期的系数；

b为所述从机的脉冲周期的系数。

可选的，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b的范围为：0.4≤a≤0.6，0.4≤b≤0.6。

可选的，所述主机的脉冲周期的系数a为0.5，所述从机的脉冲周期的系数b为0.5。

可选的，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b恒定。

可选的，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b为动态变化的，且取值跟随所述主机的脉冲周期T1和所述从机的脉冲周期T2的变化而调整。

可选的，所述焊接电源的所述设定电流值和所述脉冲周期之间的对应关系为：

其中，I为所述焊接电源的设定电流值；

T为所述焊接电源的脉冲周期；

α为系数；

n为整数。

本发明实施例还提供一种脉冲双丝焊错相位控制设备，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

本发明的脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质具有如下有益效果：

本发明提出了一种新型的双丝焊接错相位调整控制方式，当主从机的设定电流不同时，可根据主、从机的周期值，按照一定的数学关系，计算出一个新的脉冲周期值，这样就使主机和从机的脉冲周期都按照新的周期值输出，同时对主从机的脉冲参数(脉冲峰值电流和脉冲峰值时间等参数)都进行微调整，进行补偿，保证设定电流和实际电流的一致性，将焊接飞溅最小化。

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是双丝焊中主机和从机的连接关系图；

图2是本发明一实施例的脉冲双丝焊错相位控制方法的流程图；

图3是本发明一实施例的设定电流与脉冲周期的关系图；

图4是本发明一实施例的主机脉冲周期和从机脉冲周期相同时的波形图；

图5是本发明一实施例的主机脉冲周期不变，从机脉冲周期调整的波形图；

图6是本发明一实施例的主机脉冲周期和从机脉冲周期均调整后的波形图；

图7是本发明一实施例的脉冲双丝焊错相位控制系统的结构示意图；

图8是本发明一实施例的脉冲双丝焊错相位控制设备的结构示意图；

图9是本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。

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范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，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。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

如图2所示，本发明实施例提供一种脉冲双丝焊错相位控制方法，包括如下步骤：

建立焊接电源的设定电流值和脉冲周期之间的对应关系，所述焊接电源包括主机和从机。对于不同型号和工作环境的的焊接电源，设定电流值和脉冲周期的对应关系可能不完全相同，以实际操作中的效果为准。

建立新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期之间的匹配关系。新脉冲周期建立于主机的脉冲周期和从机的脉冲周期基础之上，原则上新脉冲周期介于两者之间。从机的脉冲周期变化量应控制，以保证更好的焊接效果和质量。

如图3所示，获取所述主机的设定电流值和所述从机的设定电流值，根据所述对应关系得到所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期。

当主机和从机的脉冲周期相同或相当，则主机和从机各自按照其脉冲周期进行输出，输出波形如图4所示。

在其中的一个实施例中，如图6所示，所述新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的匹配关系为T3＝a*T1+b*T2，且a+b＝1；

其中，T3为所述新脉冲周期；

T1为所述主机的脉冲周期；

T2为所述从机的脉冲周期

a为所述主机的脉冲周期的系数；

b为所述从机的脉冲周期的系数；

为表述更直观，附图中以T_主，T_从，以及T_新来分别表示T1，T2和T3，两种表示方式具有完全相同的含义。

a和b均为正数。当b的取值越接近1，T3越接近T2，意味着新脉冲周期与从机的脉冲周期越接近，从机的脉冲周期的变化量越小。反之，当a的取值越接近1，T3越接近T1，意味着新脉冲周期与主机的脉冲周期越接近，从机的脉冲周期的变化量越大。当a取1，b取0时，如图5所示，T3等于T1，此时T2应调整为T3，即T2调整为与T1一致。但是当主机和从机的电流差异比较大的时候，如果还强制让从机脉冲周期与主机的脉冲周期一致的话，就会导致从机的电流设定值与实际值差异很大，单纯采用其他脉冲参数进行补偿，达不到需要的焊接状态，严重影响焊接性能，甚至不能正常焊接。

在另一实施例中，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b的范围为：0.4≤a≤0.6，0.4≤b≤0.6。在此范围内，主机和从机的脉冲周期都要进行调整，相应的，其他脉冲参数，比如脉冲峰值电流和脉冲峰值时间等，也进行相应调整和补偿，来保证设定电流和实际电流的一致性。

进一步的实施例中，新脉冲周期为所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的均值，所述主机的脉冲周期的系数a为0.5，所述从机的脉冲周期的系数b为0.5。举例说明：当主机设定电流为320A时，此时的脉冲周期为3.67ms。当从机设定电流为200A时，脉冲周期为4.78ms。在通常的双丝焊控制中，一般是使从机脉冲周期强制调整为3.67ms。本方案是计算两个周期的平均值，即(3.67+4.78)/2＝4.23ms，也就是说，焊接过程中主机和从机都按照4.23ms的周期值进行输出，其他脉冲参数进行未调整。这样就使从机的脉冲周期变化量尽可能的减小，更好的保证焊接效果和焊接质量。

在本发明的其他实施例中，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b恒定。

其中，I为所述焊接电源的设定电流值；

T为所述焊接电源的脉冲周期；

α为系数；

n为整数，决定多项式的项数，与α共同构成上述等式，实现所述设定电流值和所述脉冲周期的一对一的对应关系。

以下对应关系举例说明，T为关于I的多项式：

T＝5.83247E-13*I⁶-9.14463E-10*I⁵+5.70379E-07I⁴-0.000180201*I³+0.030330217*I²-2.601013373*I+96.55800668

其中，n为6，α_i为各项的系数。由此得出的T和I的对应关系可参见表1：

表1.本发明一实施例的脉冲周期和设定电流值关系表

该实施例的脉冲双丝焊错相位控制方法中，每个步骤的序号仅为区分各个步骤，而不作为各个步骤的具体执行顺序的限定，上述各个步骤之间的执行顺序可以根据需要调整改变。

如图7所示，本发明实施例还提供一种脉冲双丝焊错相位控制系统，用于实现以上任一项所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述系统包括：

控制模块M100，用于建立焊接电源的设定电流值和脉冲周期之间的对应关系，并建立所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的匹配关系；

电流模块M200，用于获取所述主机的设定电流值和所述从机的设定电流值；

脉冲周期模块M300，用于根据所述对应关系得到所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期，并按照所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的匹配关系计算所述新脉冲周期，将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期均更新为所述新脉冲周期。

本发明的脉冲双丝焊错相位控制系统中，各个模块的功能可以采用如上所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的具体实施方式来实现，此处不予赘述。

本发明实施例还提供一种脉冲双丝焊错相位控制设备，包括处理器；存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“平台”。

下面参照图8来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图8显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同系统组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元610执行，使得所述处理单元610执行本说明书上述脉冲双丝焊错相位控制方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元610可以执行如图2中所示的步骤。

所述存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)6203。

所述存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上执行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述脉冲双丝焊错相位控制方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

参考图9所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上执行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

综上所述，通过采用本发明的脉冲双丝焊错相位控制方法、系统、设备及存储介质，当主机和从机的设定电流不同时，可根据主、从机的周期值，按照一定的数学关系，计算出一个新的脉冲周期值，这样就使主机和从机的脉冲周期都按照新的周期值输出，同时对主从机的脉冲参数(脉冲峰值电流和脉冲峰值时间等参数)都进行微调整，进行补偿，保证设定电流和实际电流的一致性，将焊接飞溅最小化。

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

1.一种脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期作比较，若两者不同，按照所述匹配关系计算得到新脉冲周期，将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期均更新为所述新脉冲周期，所述新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期的匹配关系为T3＝a*T1+b*T2，且a+b＝1；

其中，T3为所述新脉冲周期；

T1为所述主机的脉冲周期；

T2为所述从机的脉冲周期

a为所述主机的脉冲周期的系数；

b为所述从机的脉冲周期的系数，a和b均为正数。

2.根据权利要求1所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b的范围为：0.4≤a≤0.6，0.4≤b≤0.6。

3.根据权利要求1所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述主机的脉冲周期的系数a为0.5，所述从机的脉冲周期的系数b为0.5。

4.根据权利要求1所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b恒定。

5.根据权利要求1所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述主机的脉冲周期的系数a和所述从机的脉冲周期的系数b为动态变化的，且取值跟随所述主机的脉冲周期T1和所述从机的脉冲周期T2的变化而调整。

6.根据权利要求1所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述焊接电源的所述设定电流值和所述脉冲周期之间的对应关系为：

其中，I为所述焊接电源的设定电流值；

T为所述焊接电源的脉冲周期；

α为系数；

n为整数。

7.一种脉冲双丝焊错相位控制系统，用于实现权利要求1至6中任一项所述的脉冲双丝焊错相位控制方法，其特征在于，所述系统包括：

控制模块，用于建立焊接电源的设定电流值和脉冲周期之间的对应关系，并建立新脉冲周期与所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期之间的匹配关系；

电流模块，用于获取所述主机的设定电流值和所述从机的设定电流值；

脉冲周期模块，用于根据所述对应关系得到所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期，并按照所述匹配关系计算得到新脉冲周期，将所述主机的脉冲周期和所述从机的脉冲周期均更新为所述新脉冲周期。

8.一种脉冲双丝焊错相位控制设备，其特征在于，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至6中任一项所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，用于存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现权利要求1至6中任一项所述的脉冲双丝焊错相位控制方法的步骤。