CN114178653A - 焊接质量检测方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种焊接质量检测方法与系统，所述方法包括：持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形；对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理；以及依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别；本申请利于提高焊接异常的检测效率，并且在存在焊接异常时，能够确定具体的异常类别。

Description

焊接质量检测方法与系统
技术领域
本发明涉及机器人电弧焊接技术领域，具体地说，涉及一种焊接质量检测方法与系统。
背景技术
在熔化极气体保护焊中，焊接电流波形、焊接电压波形可以很好的反馈焊接异常。但由于焊接电流、焊接电压的采样波形数据量大，MCU(Micro controller Unit,微控制单元)处理波形时间较长，无法快速通过焊接波形进行焊接质量检测，以致影响焊接质量检测效率；以及现有技术只能判断是否存在焊接异常，不能判定具体的异常类别。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种焊接质量检测方法与系统，利于提高焊接质量检测效率。
根据本发明的一个方面，提供一种焊接质量检测方法，包括步骤：
S110，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形；
S120，对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理；以及
S130，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。
可选地，所述步骤S130包括：
当空载电压的持续时间大于第一预设阈值；或者空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在崩丝异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接电流小于第四预设阈值的采样点所占比例大于等于第五预设阈值，且焊接阶段中焊接电压为空载电压的采样点所占比例大于第六预设阈值，则确定存在烧导电嘴异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电压在第七预设阈值和第八预设阈值之间波动时，且焊接阶段中焊接电流存在下降幅度大于第九预设阈值，则确定存在烧穿异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电流大于第十预设阈值，且焊接电压小于第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏短异常；
当焊接阶段中焊接电流小于第十预设阈值，且焊接电压大于第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏长异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电流位于第十二预设阈值和第十三预设阈值之间，且焊接阶段中焊接电压大于第十四预设阈值的采样点数量大于第十五预设阈值，则确定存在地线不良异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第十六预设阈值，则确定存在导电嘴设置错误的异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中在第十七预设阈值和第十八预设阈值之间波动的焊接电压对应的采样点所占比例大于第十九预设阈值，且焊接阶段中焊接电流存在周期性的下降幅度大于第二十预设阈值的下降脉冲，则确定存在焊接拉弧异常。
可选地，所述步骤S130包括：
当空载电压的持续时间大于第一预设阈值，则确定存在回烧大熔球异常；
当空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在顶丝引弧异常。
根据本发明的另一个方面，提供一种焊接质量检测系统，用于实现上述焊接质量检测方法，所述系统包括：
焊接波形采样模块，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形；
滤波处理模块，对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理；以及
焊接异常确定模块，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：
本发明提供的焊接质量检测方法与系统通过将采集到的焊接电流波形和电压波形进行滤波处理，将得到的波形进行焊接质量检测，利于提高焊接异常的检测效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例公开的一种焊接质量检测方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例公开的一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图3为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图4为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图5为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图6为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图7为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图8为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图9为本发明一实施例公开的另一种焊接异常对应的滤波后焊接电流电压波形示意图；
图10为本发明一实施例公开的一种焊接质量检测系统的结构示意图。
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。
如图1所示，本发明公开了一种焊接质量检测方法，包括以下步骤：
S110，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形。也即，采集焊接电源输出的焊接电流和焊接电压。该步骤可利用现有技术实现，本申请不再赘述。
S120，对上述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理。本实施例中，该滤波处理可以为毫秒级均值滤波。比如将焊接电流电压波形每间隔X ms进行一次均值滤波。X的取值区间可以为1～1000，本申请对滤波处理类型以及X的取值范围均不作限制。
S130，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。其中，熔化极气体保护焊的焊接过程可以分为两个阶段或三个阶段。两个阶段即为起弧阶段和焊接阶段(即正常焊接阶段)。三个阶段即为起弧阶段、焊接阶段和收弧阶段。
本实施例中，步骤S130包括：
S131，当空载电压的持续时间大于第一预设阈值；或者空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在崩丝异常。
具体来说，当空载电压的持续时间大于第一预设阈值，则确定存在回烧大熔球异常。
当空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在顶丝引弧异常。
其中，图2至图9的横坐标均表示采样点序列数，左侧纵坐标均表示焊接电流，单位为A。右侧纵坐标均表示焊接电压，单位为V。
比如，参考图2，曲线21为焊接电压波形，曲线22为焊接电流波形。由曲线21可知：采样点2、3、4、5对应的电压均为空载电压，若采样间隔即采样周期为T，那么图2中空载电压的持续时间就为3T，若空载电压的持续时间大于第一预设阈值，则确定图2对应的焊接质量存在回烧大熔球异常。其中，第一预设阈值可以为2T。本申请不以此为限。
参考图3，曲线31为焊接电压波形，曲线32为焊接电流波形。由曲线31可知：采样点2对应的电压为空载电压。由曲线32可知：采样点2、3、4对应的焊接电流均处于起弧阶段，那么焊接电流处于起弧阶段的持续时间为3T，若采样间隔即采样周期为T，那么图3中空载电压的持续时间就为T，当空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定图3对应的焊接质量存在顶丝引弧异常。第二预设阈值和第三预设阈值可以均为2T，本申请不以此为限。
S132，当焊接电流小于第四预设阈值的采样点所占比例大于等于第五预设阈值，且焊接阶段中焊接电压为空载电压的采样点所占比例大于第六预设阈值，则确定存在烧导电嘴异常。
参考图4，曲线41为焊接电压波形，曲线42为焊接电流波形。由曲线41可知：采样点1、2、5-9对应的电压为空载电压。由曲线42可知：除了采样点3和4以外的其他采样点对应的焊接电流均在0附近波动，此时当焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S132中的条件时，则确定图4对应的焊接质量存在烧导电嘴异常。第五预设阈值可以为3A，第六预设阈值可以为50％。本申请不以此为限。
S133，当焊接阶段中焊接电压在第七预设阈值和第八预设阈值之间波动时，且焊接阶段中焊接电流存在下降幅度大于第九预设阈值，则确定存在烧穿异常。
参考图5，曲线51为焊接电压波形，曲线52为焊接电流波形。由曲线51可知：采样点4-26之间的阶段均处于正常焊接阶段，都在18V上下波动，比如在18V的90％和18V的110％倍数之间波动。由曲线52可知：采样点11和13处的焊接电流产生较大幅度的下降，比如采样点13处从180V左右下降到30V左右，此时下降幅度约为83％。此时当焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S133中的条件时，则确定图5对应的焊接质量存在烧穿异常。
第七预设阈值可以为第一预设电压的90％，第八预设阈值可以为第一预设电压的110％，第九预设阈值可以为60％，第一预设电压可以为18V，本申请不以此为限。
S134，当焊接阶段中焊接电流大于第十预设阈值，且焊接电压小于第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏短异常。
参考图6，曲线61为焊接电压波形，曲线62为焊接电流波形。由曲线61和曲线62可知：采样点6-30之间的阶段处于正常焊接阶段。当图6的焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S134中的条件时，则确定图6对应的焊接质量存在干伸长偏短异常。
第十预设阈值可以为220A，第十一预设阈值可以为30V，本申请不以此为限。第十预设阈值也可以为第一预设电流的100％-500％倍数之间的一个值，第十一预设阈值也可以为第二预设电压的20％-100％倍数之间的一个值。
S135，当焊接阶段中焊接电流小于上述第十预设阈值，且焊接电压大于上述第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏长异常。
S136，当焊接阶段中焊接电流位于第十二预设阈值和第十三预设阈值之间，且焊接阶段中焊接电压大于第十四预设阈值的采样点数量大于第十五预设阈值，则确定存在地线不良异常。
参考图7，曲线71为焊接电压波形，曲线72为焊接电流波形。由曲线71和曲线72可知：采样点3-70之间的阶段处于正常焊接阶段。由曲线71可知：采样点28、29、38-40和70对应的焊接电压均大于21V，由曲线72可知：焊接电流均在140A上下波动。当图7的焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S136中的条件时，则确定图7对应的焊接质量存在地线不良异常。
第十二预设阈值可以为130A，第十三预设阈值可以为150A，第十四预设阈值可以为21V，第十五预设阈值可以为3个，本申请不以此为限。
S137，当焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第十六预设阈值，则确定存在导电嘴设置错误的异常。
参考图8，曲线81为焊接电压波形，曲线82为焊接电流波形。由曲线82可知：采样点1-8处的焊接电流均处于起弧阶段。当图8的焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S137中的条件时，则确定图8对应的焊接质量存在导电嘴设置错误。
第十六预设阈值可以为2T，本申请不以此为限。
S138，当焊接阶段中在第十七预设阈值和第十八预设阈值之间波动的焊接电压对应的采样点所占比例大于第十九预设阈值，且焊接阶段中焊接电流存在周期性的下降幅度大于第二十预设阈值的下降脉冲，则确定存在焊接拉弧异常。
参考图9，曲线91为焊接电压波形，曲线92为焊接电流波形。由曲线91可知：焊接电压比较稳定，大部分采样点均在18V左右波动，由曲线92可知：采样点12、24、36处焊接电流存在较大幅度的下降脉冲，下降周期可以视为12T，并且下降之后回升到下降之前的波动区间。比如，下降之前在120A左右波动，回升之后依然在120A左右波动。也即，从一波动区间以一个周期地产生较大幅度的下降脉冲之后，会回升到下降之前的波动区间。当图9的焊接电流波形和焊接电压波形满足步骤S138中的条件时，则确定图9对应的焊接质量存在焊接拉弧异常。
第十七预设阈值可以为16V，第十八预设阈值可以为19V，第十九预设阈值可以为85％，第二十预设阈值可以为40％，本申请不以此为限。
当得到的焊接电流波形和焊接电压波形不满足步骤S131-S138中的任一条件时，则确定对应的焊接质量不存在异常。
需要说明的是，本申请中图2至图9的波形采样周期是相同的。
本申请对上述所有的预设阈值(第一预设阈值至第二十预设阈值)、各个预设电压、各个预设电流均不作限制，本领域技术人员可根据需要进行设置。
如图10所示，本发明实施例还公开了一种焊接质量检测系统10，该系统包括：
焊接波形采样模块101，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形。
滤波处理模块102，对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理。
焊接异常确定模块103，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。
综上，本发明的焊接质量检测方法与系统至少具有如下优势：
本实施例公开的焊接质量检测方法与系统通过将采集到的焊接电流波形和电压波形进行滤波处理，将得到的波形进行焊接质量检测，利于提高焊接异常的检测效率；并且当存在焊接异常时，能够确定具体的异常类别。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或者示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或者示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或者示例中以合适的方式结合。
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 (10)

1.一种焊接质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形；
S120，对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理；以及
S130，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。
2.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当空载电压的持续时间大于第一预设阈值；或者空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在崩丝异常。
3.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接电流小于第四预设阈值的采样点所占比例大于等于第五预设阈值，且焊接阶段中焊接电压为空载电压的采样点所占比例大于第六预设阈值，则确定存在烧导电嘴异常。
4.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电压在第七预设阈值和第八预设阈值之间波动时，且焊接阶段中焊接电流存在下降幅度大于第九预设阈值，则确定存在烧穿异常。
5.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电流大于第十预设阈值，且焊接电压小于第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏短异常；
当焊接阶段中焊接电流小于第十预设阈值，且焊接电压大于第十一预设阈值，则确定存在干伸长偏长异常。
6.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中焊接电流位于第十二预设阈值和第十三预设阈值之间，且焊接阶段中焊接电压大于第十四预设阈值的采样点数量大于第十五预设阈值，则确定存在地线不良异常。
7.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第十六预设阈值，则确定存在导电嘴设置错误的异常。
8.如权利要求1所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当焊接阶段中在第十七预设阈值和第十八预设阈值之间波动的焊接电压对应的采样点所占比例大于第十九预设阈值，且焊接阶段中焊接电流存在周期性的下降幅度大于第二十预设阈值的下降脉冲，则确定存在焊接拉弧异常。
9.如权利要求2所述的焊接质量检测方法，其特征在于，所述步骤S130包括：
当空载电压的持续时间大于第一预设阈值，则确定存在回烧大熔球异常；
当空载电压的持续时间小于第二预设阈值且焊接电流处于起弧阶段的持续时间大于第三预设阈值，则确定存在顶丝引弧异常。
10.一种焊接质量检测系统，其特征在于，用于实现如权利要求1所述的焊接质量检测方法，所述系统包括：
焊接波形采样模块，持续采集焊接电流和焊接电压，获得焊接电流波形和焊接电压波形；
滤波处理模块，对所述焊接电流波形和焊接电压波形分别进行滤波处理；以及
焊接异常确定模块，依据滤波后的焊接电流波形和焊接电压波形，确定焊接异常类别。
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