CN114571037B - 焊接过程控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于焊接技术领域，提供了一种焊接过程控制方法，包括：在焊接的过程中，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定并应用第一目标函数，其中第一目标函数用于设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，和/或，根据燃弧期的时长，确定和应用第二目标函数，第二目标函数用于设定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，其中所述燃弧期与所述短路期在时间上相邻，且燃弧期位于短路期之前；根据第一目标函数，和/或，根据第二目标函数，控制焊接电流的变化。该方法可以有效地解决因焊接过程受到干扰而导致的过程不稳定和焊缝成形差的问题，显著地提高焊接质量和焊接效率。
Description
技术领域
本申请属于焊接技术领域，尤其涉及一种焊接过程控制方法及实现焊接过程控制方法的装置。
背景技术
在短路熔滴过渡的焊接过程中，焊丝相对于焊枪导电嘴的伸出长度有时相对于预设值会存在偏差，或，熔池金属发生浪涌现象，导致焊丝末端与熔池之间的距离，即：弧长，发生变化，从而导致焊接过程中由燃弧期与短路期所构成的周期的时长各不相同。例如，在一个周期内，由于熔池金属的浪涌现象而导致燃弧期的时长变长，因此在该燃弧期内生成的熔滴尺寸会变大，则在当前周期的短路期内传输尺寸较大的熔滴时，可能会使得短路期的时长随之增加。在这种情况下，不仅会由于熔滴尺寸的变大而可能导致焊接成形变差和焊接过程不稳定，而且可能导致焊丝顶丝。又例如，在一个周期内，由于熔池金属的浪涌现象而导致燃弧期的时长变短，因此在该燃弧期内生成的熔滴尺寸会变得较小，则在短路期内传输尺寸较小的熔滴时，会导致金属飞溅加重，进一步降低了焊接过程的稳定性和工作效率，并导致焊缝成形变差。
发明内容
本申请实施例提供了一种焊接过程控制方法，可以达到有效提高焊缝成形和焊接过程稳定性的技术效果。
第一方面，本申请实施例在焊接过程中，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，所述第一目标函数用于设定所述焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，和/或，根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，所述第二目标函数用于设定所述焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，所述燃弧期与所述短路期在时间上相邻，且所述燃弧期位于所述短路期之前。其中，所述焊接电流在燃弧期的初始电流值越大，所述第一目标函数使得所述焊接电流在燃弧期减小得越快，所述燃弧期的时长越长，所述第二目标函数使得焊接电流在所述短路期增大得越快；根据所述第一目标函数，控制所述焊接电流在燃弧期的变化，和/或，根据所述第二目标函数，控制所述焊接电流在短路期的变化。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，包括：根据所述焊接电流在所述燃弧期的初始电流值，以及预配置的多个所述初始电流值与多个用于确定所述焊接电流在燃弧期的电流大小的函数之间的对应关系，确定所述第一目标函数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：当所述焊接电流在所述燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，将所述焊接电流减小至第一电流值。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，包括：根据所述燃弧期的时长，以及预配置的多个燃弧期的时长与多个用于确定所述焊接电流在短路期的电流大小的函数之间的关系，确定所述第二目标函数。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述焊接电流在短路期的初始电流值在所述第二目标函数的作用下，增大至目标电流值，所述目标电流值是根据所述燃弧期的时长确定的。
应理解，在一次焊接过程中，如果根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势，则由于外界环境扰动造成焊接电流在各个燃弧期的初始电流值不同，会导致各个燃弧期的时长与熔滴的尺寸均不同。因此，本申请根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，用来设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，其中，焊接电流在燃弧期的初始电流值越大，第一目标函数使得焊接电流在燃弧期内减小得越快，因此当焊接电流在燃弧期的初始电流值较大时，焊接电流可以较快地减小至目标值，使得燃弧期的时长不会由于焊接电流在燃弧期的初始电流值的增大而变长，且使得焊丝在燃弧期内生成的熔滴的尺寸不会由于初始电流值的增大而增大，由此，使得熔滴的尺寸在各个周期都尽可能的保持一致。
应理解，当燃弧期的时长过长或过短时，为了使得焊接过程的周期保持恒定，避免在短路期内无法及时地将熔滴过渡到熔池而导致顶丝，可以根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，用来设定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，其中，燃弧期与所述短路期相邻，且燃弧期在所述短路期之前。燃弧期的时长越长，第二目标函数使得焊接电流在短路期内增大得越快，则短路期的时长就越短；反之，燃弧期的时长越短，第二目标函数使得焊接电流在短路期内增大得越慢，则短路期的时长就越长。由此，使得各个周期的时长都尽可能地保持一致。
综上，本申请实施例使得熔滴的尺寸在各个焊接的周期保持一致，且因燃弧期和短路期各自的时长保持恒定而使得焊接的周期保持恒定，使得焊接过程的稳定性和焊缝成形质量，以及焊接效率得以提高，并有效地防止顶丝。
第二方面，本申请实施例提供了一种焊接过程控制装置，该装置用于执行上述第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的方法。具体地，该装置可以包括用于执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中焊接过程控制方法的模块。
第三方面，本申请实施例提供了一种设备，该设备包括存储器与处理器。该存储器用于存储指令；该处理器执行该存储器存储的指令，使得该设备执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的焊接过程控制方法。
第四方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的焊接过程控制方法。
第五方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当该指令在设备上运行时，使得设备执行第一方面或第一方面的任一可能的实现方式中的焊接过程控制方法。
可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的不同燃弧期初始电流值对应的焊接电流在不同时刻下的电流值大小的示意图；
图2是本申请实施例提供的焊接过程控制方法200的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的不同第一目标函数对应的焊接电流在不同时刻下的电流值大小示意图；
图4是本申请实施例提供的不同第二目标函数对应的焊接电流在不同时刻下的电流值大小示意图；
图5是本申请实施例提供的受到干扰后焊接电流在不同时刻下的电流值大小的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种焊接装置600的示意性框图；
图7是本申请实施例提供的一种设备700的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
短路熔滴过渡焊接过程通常包括短路期和燃弧期，且短路期与燃弧期在焊接过程中交替出现。在燃弧期内，焊丝的末端逐渐形成熔滴，在短路期内通过焊接电流产生的电磁作用力，使得焊丝端部的熔滴被过渡到熔池中，熔池在冷却后即变为焊缝，以完成两个分离工件的连接。其中，熔池为焊接过程中焊丝熔化后和工件自身熔化后在工件上形成的液态金属。
然而，焊接过程中容易受到外界的扰动，例如，在一次焊接过程中，焊丝相对焊枪导电嘴的伸出长度相对于预设的伸出长度存在偏差，或，在熔滴被过渡到熔池的过程中，熔池发生浪涌。这种扰动会导致在一次焊接过程中，受到干扰时的燃弧期相对于未受到扰动时的燃弧期时长发生变化，或者，在一次焊接过程中，受到干扰时的短路期相对于未受到干扰时的短路期时长发生变化。在这种情况下，如果焊接电流在不同燃弧期内随时间的变化趋势是相同的，则会导致在受到干扰时的燃弧期内生成的熔滴相对于未受到干扰动时的燃弧期内生成的熔滴尺寸偏大或偏小，进而导致在短路期内该熔滴被过渡到熔池的速度偏慢或偏快，且由于短路期内熔滴被过渡到熔池的速度偏慢或偏快，导致短路期的时长以及短路期的结束电流(即下一个燃弧期的初始电流)在各个短路期均不相同，进一步导致燃弧期的时长发生变化，从而造成焊缝不均匀，焊接质量较差。
应理解，在一次焊接过程中，通常根据同一个函数对不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势进行设定，因此在一次焊接过程中的不同燃弧期内，焊接电流随时间的变化趋势是相同的。
应理解，在根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势时，焊接电流在燃弧期的初始电流值越大，焊接电流从燃弧期的初始电流值减小至目标值所需要的时间越长，因此焊接电流在燃弧期内产生的热量越多，使得焊丝在燃弧期内生成熔滴的尺寸越大。在这种情况下，若焊接电流在燃弧期的初始电流值在每个周期均不相同，则会导致每个周期生成的熔滴的尺寸均不相同，使得焊缝成形不均匀。
例如，在一次焊接过程中，根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势时，如图1所示，图1中的横坐标代表时间，纵坐标代表电流，焊接电流在燃弧期的初始电流值1为100安培时，根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势，得到焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势如曲线a1所示。可以看到，从燃弧期的初始电流值1减小至焊接电流在燃弧期的目标电流值1所需要的时长为T1，例如，T1为0.01秒。
应理解，曲线a1表示未受到扰动时，焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势。下面结合图1中的曲线b1以及曲线c1，分别对在同一次焊接过程中，焊丝末端与熔池之间的距离忽然变长，以及焊丝末端与熔池之间的距离忽然变短的两种情况下，焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势进行详细说明。
情况1
若在同一次焊接过程中，焊丝末端与熔池之间的距离忽然变长，由于距离的变化导致焊接电流在燃弧期的初始电流值2变为120安培，在这种情况下，根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势，得到的焊接电流在燃弧期不同时刻下的电流的变化趋势如曲线b1所示。可以看到，从燃弧期的初始电流值2减小至焊接电流在燃弧期的目标电流值1所需要的时长为T2，例如，T2为0.011秒。
情况2
若在同一次焊接过程中，焊丝末端与熔池之间的距离忽然变短，由于距离的变化导致焊接电流在燃弧期的初始电流值3变为80安培，在这种情况下，根据同一个函数设定不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势，得到焊接电流在燃弧期内的变化趋势如曲线c1所示。可以看到，从燃弧期的初始电流值3减小至焊接电流在燃弧期的目标电流值1所需要的时长为T3，例如，T3为0.009秒。
应理解，曲线a1描述的焊接电流在燃弧期内的变化趋势、曲线b1描述的焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势、曲线c1描述的焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势是在同一次焊接过程中的不同燃弧期内，焊接电流随时间的变化趋势，这里为了更直观地对其进行比较，因此在图1中将不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势画在同一时刻下。
应理解，由于焊接电流在燃弧期内产生的热量越多，熔滴的尺寸越大，且在燃弧期内产生的热量与燃弧期的时长、电压、电流呈正相关的关系，因此焊接电流在燃弧期的初始电流为初始电流值2时生成的熔滴尺寸大于焊接电流在燃弧期的初始电流为初始电流值1时生成的熔滴尺寸，焊接电流在燃弧期的初始电流为初始电流值1时生成的熔滴尺寸大于焊接电流在燃弧期的初始电流为初始电流值3时生成的熔滴尺寸。在这种情况下，焊接电流在燃弧期的初始电流分别为初始电流值1、初始电流值2、初始电流值3时，生成的熔滴尺寸不同，从而导致焊缝成形不均匀，且焊接电流在燃弧期的初始电流值分别为初始电流值1、初始电流值2、初始电流值3时，由于燃弧期的时长不同，使得焊接过程不稳定。
进一步的，在根据同一个函数设定不同短路期内焊接电流随时间的变化趋势时，熔滴的尺寸越大，就越有可能导致顶丝，使得焊接质量变差，焊接效率越低。
下面结合图2对本申请的实施例提供的方法200进行详细描述。
S201、在焊接过程中，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，第一目标函数用于设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，和/或，根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，第二目标函数用于设定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，该燃弧期与短路期在时间上相邻，且该燃弧期位于短路期之前，其中，当焊接电流在燃弧期的初始电流值越大时，第一目标函数使得焊接电流在燃弧期减小得越快，当燃弧期的时长越长时，第二目标函数使得焊接电流在短路期增大得越快。
示例性地，焊接装置可以在燃弧期的初始时刻获取焊接电流值，即，燃弧期的初始电流值，并根据获取到的初始电流值，确定第一目标函数，以设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小。
例如，如图3所示，图3中的横坐标代表时间，纵坐标代表电流，当焊接电流在燃弧期的初始电流值5为120安培时，根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在燃弧期内随时间变化的趋势如曲线b3所示。
应理解，曲线b3表示未受到扰动时，焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势，下面结合图3中的曲线a3以及曲线c3，分别对同一次焊接过程中，由于扰动导致焊接电流在燃弧期的初始电流值变小，以及由于扰动导致焊接电流在燃弧期的初始电流值变大的两种情况下，焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势进行详细说明。
情况3
当由于扰动导致焊接电流在燃弧期内的初始电流值6变为90安培时，根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势如曲线a3所示，可以看到根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，使得焊接电流在该燃弧期内相较于未受到扰动时的燃弧期内减小得较慢，因此可以避免在该燃弧期内生成的熔滴尺寸相较于未受到扰动的燃弧期内生成的融滴尺寸较小。
情况4
当由于扰动导致焊接电流在燃弧期内的初始电流值4变为150安培时，根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势如曲线c3所示，可以看到根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，使得焊接电流在该燃弧期内相较于未受到扰动时的燃弧期内减小得较快，因此可以避免在该燃弧期内生成的熔滴尺寸相较于未受到扰动时的燃弧期内生成的融滴尺寸较大。
应理解，曲线a3描述的焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势、曲线b3描述的焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势、曲线c3描述的焊接电流在燃弧期内随时间的变化趋势是在同一次焊接过程中的不同燃弧期内焊接电流随时间的变化趋势，这里为了更直观的对其进行比较，因此在图3中将不同燃弧期的焊接电流随时间的变化趋势画在同一时刻下。
综上，可以看到，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值确定第一目标函数，并根据第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，可以通过控制焊接电流在燃弧期内的电流大小，进而控制燃弧期内生成熔滴的尺寸，避免因燃弧期的初始电流值不同而导致各个周期生成的熔滴尺寸不均匀。
示例性地，焊接电流在燃弧期的初始电流值不同，确定的第一目标函数的函数类型(例如，一次函数、二次函数、指数函数等)，和/或，函数的参数不同。
应理解，第一目标函数的函数类型不同或函数的参数不同时，函数在燃弧期内的斜率不同。换句话说，第一目标函数的函数类型不同或函数的参数不同时，根据第一目标函数设定的焊接电流在燃弧期内从初始电流值减小至目标电流值的平均速度不同。
应理解，由于焊接电流在燃弧期内的电流值与焊接电流在燃弧期内产生的热量呈正相关。因此，当焊接电流在燃弧期的初始电流值较大时，焊接电流在燃弧期的电流值减小得较快，可以减少燃弧期内产生的热量，避免生成尺寸较大的熔滴；反之，当焊接电流在燃弧期的初始电流值较小时，焊接电流在燃弧期的电流值减小得较慢，可以增加燃弧期内产生的热量，避免生成尺寸较小的熔滴。通过根据焊接电流在燃弧期的初始电流值的大小来确定不同的第一目标函数，并根据不同的第一目标函数设定焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小的技术手段，可以避免因燃弧期的初始电流值不同而导致在一次焊接过程中的不同燃弧期内，生成的熔滴尺寸不均匀。
示例性地，焊接装置在设定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小时，可以获取与短路期相邻，且位于短路期之前的燃弧期的时长，并根据该燃弧期的时长，确定第二目标函数，从而根据第二目标函数设定焊接电流在短路期的不同时刻的电流大小。
应理解，在短路期内，由于焊接电流所产生的电磁力的推动作用，熔滴在短路期被过渡到熔池中，且在熔滴尺寸相同，且弧长相同的情况下，短路期的焊接电流越大，熔滴受到的电磁力就越大，熔滴被过渡到熔池的速度就越快，短路期的时长就越短。因此，可以通过燃弧期的时长确定第二目标函数。当燃弧期的时长较短时，第二目标函数设定的焊接电流在短路期内增大地较慢，使得熔滴过渡到熔池的速度不会过快，从而避免短路期的时长变短；反之，当燃弧期的时长较长时，第二目标函数设定的焊接电流在短路期内增大地较快，使得熔滴的过渡速度不会过慢，从而避免短路期的时长变长。因此可以保证在一次焊接过程中，不同焊接周期的时长保持均匀，避免了顶丝或产生大量金属飞溅。
进一步地，当燃弧期的时长较长时，在燃弧期内生成的熔滴尺寸可能也较大。在这种情况下，若按照同一个函数设定不同短路期内焊接电流随时间的变化趋势，熔滴过渡到熔池的速度则会因为熔滴的尺寸较大而导致速度较慢，使得短路期的时长变长，极易导致顶丝、焊接过程不稳定和焊缝成形差。因此，应当通过燃弧期的时长确定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小。
例如，如图4所示，图4中的横坐标代表时间，纵坐标代表电流，当与短路期相邻，且位于短路期之前的燃弧期的时长为0.01秒时，应根据此时长确定第二目标函数，而根据第二目标函数设定的焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在短路期内随时间的变化趋势如曲线a4所示。
应理解，曲线a4表示未受到扰动时，焊接电流在短路期内随时间的变化趋势，下面结合图4中的曲线b4以及曲线c4，分别对在同一次焊接过程中，与短路期相邻，且位于短路期之前的燃弧期的时长变长，以及与短路期相邻，且位于短路期之前的燃弧期的时长变短的两种情况下，焊接电流在短路期内随时间的变化趋势进行详细说明。
情况5
当燃弧期的时长因受到扰动变为0.012秒时，应根据此时长确定第二目标函数，而根据第二目标函数设定的焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在短路期内随时间的变化趋势如曲线b4所示。
情况6
当燃弧期的时长因受到扰动变为0.008秒时，应根据此时长确定第二目标函数，而根据第二目标函数设定的焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，得到焊接电流在短路期内随时间变化的趋势如曲线c4所示。
应理解，曲线a4描述的焊接电流在短路期内随时间的变化趋势、曲线b4描述的焊接电流在短路期内随时间的变化趋势、曲线c4描述的焊接电流在短路期内随时间的变化趋势是在同一次焊接过程中的不同短路期内焊接电流随时间的变化趋势，这里为了更直观地对其进行比较，因此在图4中将不同短路期的焊接电流随时间的变化趋势画在同一时刻下。
综上，焊接装置在设定焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小时，获取与短路期相邻，且位于短路期之前的燃弧期的时长，并根据该燃弧期的时长，确定第二目标函数，从而设定焊接电流在短路期的不同时刻的电流大小，可以通过控制焊接电流在短路期内的电流大小，进而控制短路期的时长，避免因短路期的时长变长或变短，导致焊接过程的不稳定以及焊丝顶丝。
示例性地，焊接电流在燃弧期的时长不同，则确定的第二目标函数的函数类型(例如，一次函数、二次函数、指数函数等)，和/或，函数的参数不同。
应理解，第二目标函数的函数类型或函数的参数不同，则函数在短路期的斜率不同。换句话说，根据第二目标函数设定的焊接电流在短路期内从初始电流值增大至目标电流值的平均速度不同。
S202、根据第一目标函数，控制焊接电流在燃弧期的变化，和/或，根据第二目标函数，控制焊接电流在短路期的变化。
可选地，在对焊接电流进行控制的时候，可以仅根据第一目标函数，控制焊接电流在燃弧期的变化。
可选地，在对焊接电流进行控制的时候，也可以仅根据第二目标函数，控制焊接电流在短路期的变化。
可选地，在对焊接电流进行控制的时候，也可以根据第一目标函数，对燃弧期的焊接电流进行控制，并根据第二目标函数，对短路期的焊接电流进行控制。
在本申请的一些实施例中，在根据焊接电流在燃弧期的初始电流值确定第一目标函数时，可以通过以下方式确定第一目标函数：
示例性地，可以预配置多个焊接电流在燃弧期的初始电流值与多个用于设定焊接电流在燃弧期内电流大小的函数之间的对应关系，其中一个初始电流值对应一个函数，则在焊接过程中，可以根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，将其对应的函数确定为第一目标函数。
在本申请的一种可能的实现方式中，该对应的关系可以如表一所示：
表一
| 初始电流值 | 函数 |
| 80安培 | 函数1 |
| 100安培 | 函数2 |
| 110安培 | 函数3 |
| 120安培 | 函数4 |
示例性地，在根据表一确定第一目标函数时，可以通过以下两种方式确定第一目标函数：
方式1
根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，从表一中确定一个与该电流值相同的初始电流值，并将其对应的函数确定为第一目标函数。
例如，当焊接电流在燃弧期的初始电流值为80安培时，对应的函数为函数1，则将函数1确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为100安培时，对应的函数为函数2，则将函数2确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为110安培时，对应的函数为函数3，则将函数3确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为120安培时，对应的函数为函数4，则将函数4确定为第一目标函数。
方式2
根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，从表一中确定一个最接近该电流值的初始电流值，并将其对应的函数确定为第一目标函数。
例如，当焊接电流在燃弧期的初始电流值为81安培时，表一中最接近81安培的初始电流值为80安培，其对应的函数为函数1，则将函数1确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为101安培时，表一中最接近101安培的初始电流值为100安培，其对应的函数为函数2，则将函数2确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为112安培时，表一中最接近112安培的初始电流值为110安培，其对应的函数为函数3，则将函数3确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值为119安培时，表一中最接近119安培的初始电流值的电流值为120安培，其对应的函数为函数4，则将函数4确定为第一目标函数。
在本申请的另一种可能的实现方式中，该对应的关系也可以如表二所示：
表二
示例性地，在根据表二确定第一目标函数时，可以通过以下方式确定第一目标函数：
根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，从表一中确定一个该电流值所在的初始电流值的范围，并将其范围对应的函数确定为第一目标函数。
例如，当焊接电流在燃弧期的初始电流值在小于或等于80安培时，对应的函数为函数1，则将函数1确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值大于80安培，且小于或等于100安培时，对应的函数为函数2，则将函数2确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值大于100安培，且小于或等于110安培时，对应的函数为函数3，则将函数3确定为第一目标函数；当焊接电流在燃弧期的初始电流值大于110安培，且小于或等于120安培时，对应的函数为函数4，则将函数4确定为第一目标函数。
应理解，不同函数之间，函数的类型不同，和/或，函数的参数不同。
在本申请的一些实施例中，在根据燃弧期的时长，确定第二目标函数时，可以通过以下方式确定第二目标函数：
示例性地，可以预配置多个燃弧期的时长与多个用于确定焊接电流在短路期内电流大小的函数之间的对应关系，其中一个燃弧期的时长对应一个函数，则在焊接过程中，可以根据燃弧期的时长，将其对应的函数确定为第二目标函数。
在本申请的一种可能的实现方式中，该对应的关系可以如表三所示：
表三
示例性地，在根据表三确定第二目标函数时，可以通过以下两种方式确定第二目标函数：
方式3
根据焊接电流在燃弧期的时长，从表三中确定一个与该时长相同的燃弧期的时长，并将其对应的函数确定为第二目标函数。
当焊接电流在燃弧期的时长为0.007秒时，对应的函数为函数5，则将函数5确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长为0.009秒时，对应的函数为函数6，则将函数6确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长为0.010秒时，对应的函数为函数7，则将函数7确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长为0.012秒时，对应的函数为函数8，则将函数8确定为第二目标函数。
方式4
根据燃弧期的时长，从表三中确定一个最接近该时长的燃弧期时长，并将其对应的函数确定为第二目标函数。
例如，当燃弧期的时长为0.0073秒时，表三中最接近0.0073秒的燃弧期时长为0.007秒，其对应的函数为函数5，则将函数5确定为第二目标函数；当燃弧期的时长为0.0092秒时，表三中最接近0.0092秒的燃弧期时长为0.009秒，其对应的函数为函数6，则将函数6确定为第二目标函数；当燃弧期的时长为0.0103秒时，表三中最接近0.0103秒的燃弧期时长为0.01秒，其对应的函数为函数7，则将函数7确定为第二目标函数；当燃弧期的时长为0.0121秒时，表三中最接近0.0121秒的燃弧期时长为0.012秒，其对应的函数为函数8，则将函数8确定为第二目标函数。
在本申请的另一种可能的实现方式中，该对应的关系可以如表四所示：
表四
| 燃弧期的时长 | 函数 |
| 小于或等于0.007秒 | 函数5 |
| 大于0.007秒，且小于或等于0.009秒 | 函数6 |
| 大于0.009秒，且小于或等于0.010秒 | 函数7 |
| 大于0.010秒，且小于或等于0.012秒 | 函数8 |
示例性的，在根据表四确定第二目标函数时，可以通过以下方式确定第二目标函数：
根据燃弧期的时长，从表四中确定一个该时长所在的燃弧期的时长范围，并将其范围对应的函数确定为第二目标函数。
例如，当焊接电流在燃弧期的时长小于或等于0.007秒时，对应的函数为函数5，则将函数5确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长大于0.007秒，且小于或等于0.009秒时，对应的函数为函数6，则将函数6确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长大于0.009秒，且小于或等于0.010秒时，对应的函数为函数7，则将函数7确定为第二目标函数；当焊接电流在燃弧期的时长大于0.010秒，且小于或等于0.012秒时，对应的函数为函数8，则将函数8确定为第二目标函数。
应理解，不同函数之间，函数的类型不同，和/或，函数的参数不同。
在一些实施例中，本申请实施例提供的方法还可以包括以下步骤：
当焊接电流在燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，将焊接电流减小至第一电流值。
应理解，由于在燃弧期内产生的热量越大，则生成的熔滴尺寸越大。因此，为了使得在焊接过程中生成的熔滴的尺寸保持均匀，需要在每一个燃弧期内保证电弧产热量均匀，而因焊接电流在燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，说明此时的熔滴已经达到了预设的尺寸。在这种情况下，通过将焊接电流减小至第一电流值，使得焊丝不再继续熔化，从而控制熔滴生长的尺寸。
具体地，第一电流可以是维弧电流，在维弧电流下，焊丝不再继续熔化，故熔滴的尺寸不再变化。
在一些实施例中，焊接电流在短路期的初始电流值在所述第二目标函数的作用下，增大至目标电流值，所述目标电流值是根据所述燃弧期的时长确定的。
具体地，在确定出第二目标函数之后，焊接电流在短路期的初始电流值可以在第二目标函数的作用下，增大至目标电流值。在熔滴的尺寸以及弧长不变时，短路期的焊接电流的数值越大，熔滴过渡到熔池所需要的时间越短。因此，当燃弧期的时长较长时，焊接电流在短路期的初始电流值可以在第二目标函数的作用下，增大至较大的目标电流值，使得焊接电流在短路期达到较大的电流值，迫使熔滴快速过渡到熔池中去；反之，当燃弧期的时长较短时，焊接电流在短路期的初始电流值可以在第二目标函数的作用下，增大至较小的目标电流值，使得焊接电流在短路期达到较小的电流值，迫使熔滴缓速过渡到熔池中去。
例如，焊接电流在t1时刻到t7时刻之间的不同时刻下的电流大小如图5所示，图5中的横坐标代表时间，纵坐标代表电流。在焊接的过程中，t1时刻到t2时刻的短路期未受到外界环境的影响，在t2时刻到t4时刻的燃弧期内生成熔滴，且焊接电流在t2时刻到t4时刻的燃弧期内产生的热量在t3时刻达到预设热量值，因此在t3时刻将焊接电流减小至第一电流值，使得熔滴的尺寸不再继续增大，静待与熔池接触。由于在t2时刻到t4时刻的燃弧期内，熔池发生浪涌，使得t2时刻到t4时刻的燃弧期的时长较长，则根据t2时刻到t4时刻的燃弧期的时长确定第二目标函数，用于设定焊接电流在t4时刻到t5时刻的电流大小，可以看到用于设定t4时刻到t5时刻的电流大小的第二目标函数相较于用于设定t1时刻到t2时刻的电流大小的第二目标函数，可使得焊接电流增大的速度明显加快，且焊接电流在短路期的目标值也有所增大。因此，在t4时刻到t5时刻加快熔滴被过渡到熔池的速度，从而缩短了t4到t5时刻的短路期的时长，避免短路期的时长变长。由于t5时刻的焊接电流值增大，因此根据t5时刻的焊接电流值(即，t5时刻到t7时刻的燃弧期的初始电流值)，确定第一目标函数，用于设定焊接电流在t5时刻到t7时刻的电流大小，可以看到用于设定t5时刻到t7时刻的电流大小的第一目标函数相较于用于设定t2时刻到t3时刻的电流大小的第一目标函数，使得焊接电流的减小速度明显较快。且焊接电流在t5时刻到t7时刻的燃弧期内产生的热量在t6时刻达到预设值，因此在t6时刻将焊接电流减小至第一电流值，使得熔滴的尺寸不再继续增大，静待与熔池接触，使得t5时刻到t7时刻的燃弧期的时长恢复到接近于被干扰前的燃弧期的时长，且使得t5时刻到t7时刻期间生成的熔滴的尺寸接近于被干扰前的熔滴尺寸。由此，焊接过程中每个周期的时长都保持一致，因此可以实现恒频控制。且生成的熔滴尺寸均匀，使得焊缝成形一致，并防止顶丝，显著地提高焊接质量和焊接效率。
图6为本申请实施例提供的装置600的示意性框图，包括确定模块601和控制模块602。
确定模块601，用于在焊接的过程中根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数。所述第一目标函数用于设定所述焊接电流在燃弧期的不同时刻下的电流大小，和/或，根据燃弧期的时长，确定第二目标函数。所述第二目标函数用于设定所述焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小。所述燃弧期与所述短路期在时间上相邻，且所述燃弧期位于所述短路期之前，其中，所述焊接电流在燃弧期的初始电流值越大，所述第一目标函数使得所述焊接电流在燃弧期减小得越快，所述燃弧期的时长越长，所述第二目标函数使得焊接电流在所述短路期增大得越快。
控制模块602，用于根据所述第一目标函数，控制所述焊接电流在燃弧期的变化，和/或，根据所述第二目标函数，控制所述焊接电流在短路期的变化。
可选地，确定模块601，还用于根据所述焊接电流在燃弧期的初始电流值，以及预配置的多个所述初始电流值与多个用于确定所述焊接电流在燃弧期的电流大小的函数之间的对应关系，确定所述第一目标函数。
可选地，控制模块602，还用于当所述焊接电流在燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，将所述焊接电流减小至第一电流值。
可选地，确定模块601，还用于根据所述燃弧期的时长，以及预配置的多个燃弧期的时长与多个用于确定所述焊接电流在短路期的电流大小的函数之间的关系，确定所述第二目标函数。
可选地，所述焊接电流在短路期的初始电流值在所述第二目标函数的作用下，增大至目标电流值，所述目标电流值是根据所述燃弧期的时长确定的。
应理解的是，本申请实施例的装置600可以通过专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)实现，或可编程逻辑器件(programmable logicdevice，PLD)实现，上述PLD可以是复杂程序逻辑器件(complex programmable logicaldevice，CPLD)，现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。也可以通过软件实现图2所示的焊接过程控制方法，当通过软件实现图2所示的焊接过程控制方法时，装置600及其各个模块也可以为软件模块。
图7为本申请实施例提供的一种设备的结构示意图。如图7所示，其中设备700包括处理器701、存储器702、通信接口703和总线704。其中，处理器701、存储器702、通信接口703通过总线704进行通信，也可以通过无线传输等其他手段实现通信。该存储器702用于存储指令，该处理器701用于执行该存储器702存储的指令。该存储器702存储程序代码7021，且处理器701可以调用存储器702中存储的程序代码7021执行图2所示的焊接过程控制方法。
应理解，在本申请实施例中，处理器701可以是CPU，处理器701还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者是任何常规的处理器等。
该存储器702可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器701提供指令和数据。存储器702还可以包括非易失性随机存取存储器。该存储器702可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double datarateSDRAM，DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambus RAM，DR RAM)。
该总线704除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图7中将各种总线都标为总线704。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在设备上运行时，使得设备执行时实现上述各个方法实施例中的步骤。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种焊接过程控制方法，其特征在于，包括：
在焊接过程中，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，所述第一目标函数用于设定所述焊接电流在所述燃弧期的不同时刻下的电流大小，以及，根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，所述第二目标函数用于设定所述焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，所述燃弧期与所述短路期在时间上相邻，且所述燃弧期位于所述短路期之前，其中，所述焊接电流在所述燃弧期的初始电流值越大，所述第一目标函数使得所述焊接电流在所述燃弧期减小的速度越快，所述燃弧期的时长越长，所述第二目标函数使得所述焊接电流在所述短路期增大得越快；
根据所述第一目标函数，控制所述焊接电流在所述燃弧期的变化，以及，根据所述第二目标函数，控制所述焊接电流在所述短路期的变化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述焊接电流在所述燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，将所述焊接电流减小至第一电流值；所述第一电流值是使焊丝不再继续熔化，实现控制熔滴生长的尺寸的电流值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述焊接电流在所述短路期的初始电流值在所述第二目标函数的作用下，增大至目标电流值，所述目标电流值是根据所述燃弧期的时长确定的。
4.一种焊接装置，其特征在于，所述焊接装置包括：
确定模块，用于在焊接的过程中，根据焊接电流在燃弧期的初始电流值，确定第一目标函数，所述第一目标函数用于设定所述焊接电流在所述燃弧期的不同时刻下的电流大小，以及，根据燃弧期的时长，确定第二目标函数，所述第二目标函数用于设定所述焊接电流在短路期的不同时刻下的电流大小，所述燃弧期与所述短路期在时间上相邻，且所述燃弧期位于所述短路期之前，其中，所述焊接电流在所述燃弧期的初始电流值越大，所述第一目标函数使得所述焊接电流在所述燃弧期的减小速度越快，所述燃弧期的时长越长，所述第二目标函数使得所述焊接电流在所述短路期的增大速度越快；
控制模块，用于根据所述第一目标函数，控制所述焊接电流在所述燃弧期的变化，以及，根据所述第二目标函数，控制所述焊接电流在所述短路期的变化。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于当所述焊接电流在燃弧期内产生的热量达到预设热量值时，将所述焊接电流减小至第一电流值；所述第一电流值是使焊丝不再继续熔化，实现控制熔滴生长的尺寸的电流值。
6.一种设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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| CO_2弧焊电流波形的多参数自寻优智能控制;俞建荣, 蒋力培, 史耀武;焊接学报(第04期);全文 * |
| CO_2气体保护焊电弧稳定性评价指标研究;李慧敏;凌泽民;何建;;热加工工艺;20101031(第09期);第110页 * |
| CO_2焊短路过渡过程控制策略及实施方案探讨(二);王伟, 曹阳, 朱六妹;电焊机(第04期);全文 * |
| 基于电流变异系数的CO2焊短路过渡稳定性分析;张如星等;焊接技术;第48卷(第5期);第12-16页 * |
| 安藤弘平等.焊接电弧现象.机械工业出版社,1985,(增补版),第280页. * |
| 数字化控制的埋弧自动焊装备的研制;黄石生等;华南理工大学学报;第36卷(第8期);第69-74页 * |
| 短路过渡CO_2焊接熔滴尺寸控制;朱志明;吴文楷;陈强;;焊接学报(第04期);全文 * |
| 自适应恒频短路过渡焊接过程的控制系统;吴文楷, 朱志明, 罗小锋, 陈强, 张人豪;焊接学报(第04期);全文 * |
| 邹劲等.计算机辅助船舶制造.哈尔滨工程大学出版社,2003,(第1版),第155页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114571037A (zh) | 2022-06-03 |
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