CN114619123B - 一种窄间隙焊接方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接技术领域，公开了一种窄间隙焊接方法、装置及系统，获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；根据第一差值、第二差值和第一阈值的关系，增加或降低焊丝的锥形摆动幅度；根据第一差值、第二差值、第一阈值和第二阈值的关系，横向移动焊枪的位置。有益效果：通过焊接过程中的左右侧壁的电流平均值和阈值进行比较，可知晓焊丝的摆动是否能适应焊缝宽度，可知晓焊枪左右摆动的距离是否相等，进而根据比较结果调整焊丝的摆动幅度以及焊枪的位置，使焊丝的摆动能够适应当前焊缝的宽度，使焊枪的左右摆动均匀。

Description

一种窄间隙焊接方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是涉及一种窄间隙焊接方法、装置及系统。

背景技术

窄间隙MAG焊接具有焊接效率高、金属填充量少等优势，在海工、压力容器及核电等领域应用广泛。

但是现有技术中的焊接方法在追踪焊接过程不能对焊接过程进行调节，造成焊接后的工件不能满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是：对现有的窄间隙坡口的焊接方法进行改进，追踪焊缝的焊接过程并进行动态调节，提高焊接精度以使工件满足使用要求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

进一步的，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

进一步的，将采集到的电流与时间的对应信息、脉冲信号降噪后通过数据采集卡输入到控制器，通过控制器建立电流与时间的对应信息和脉冲信号的对应关系。

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度。

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接装置，包括：第一采集模块、第二采集模块、第一判断模块和第二判断模块；

所述第一采集模块，用于获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

所述第二采集模块，用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

所述第一判断模块，用于若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

所述第二判断模块，用于若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

进一步的，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接系统，包括：横向摆动机构、锥形摆动结构、电流传感器和控制器；

所述横向摆动机构用于根据控制系统的第一命令调整焊枪的横向位置；

所述锥形摆动机构用于根据控制系统的第二控制命令调整焊丝的锥形摆动幅度；锥形摆动机构的伺服电机反馈脉冲信号到控制器以使控制器根据脉冲信号确定焊丝位置；

所述电流传感器用于采集焊接过程中电流与时间的对应信息，并将采集到的电流与时间的对应信息反馈到控制器；

所述控制器用于根据电流与时间的对应信息和焊丝位置得到焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；控制器还用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则通过锥形摆动机构降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则通过锥形摆动机构增加焊丝的锥形摆动幅度；若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第二方向平行移动焊枪。

进一步的，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度。

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

本发明实施例一种窄间隙焊接方法、装置及系统与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)由于窄间隙坡口的加工精度、装配问题、或变形会导致焊缝过大或过小，此时若不能对焊丝的摆动幅度和焊枪的位置进行调节，则会导致焊接不到位的问题。本发明中，通过焊接过程中的左右侧壁的电流平均值和阈值进行比较，可以知晓焊丝的摆动是否能适应焊缝宽度，也可以知晓焊枪左右摆动的距离是否相等，进而根据比较结果调整焊丝的摆动幅度以及焊枪的位置，以使焊丝的摆动能够适应当前焊缝的宽度，使焊枪的左右摆动均匀。

(2)焊枪由于焊接过程中的变形、加工误差等原因导致焊枪不对中，会造成焊接的工件不达标，而通过本发明的横向摆动机构，可以对焊枪的位置进行调节，解决焊枪的不对中的问题。

(3)保证侧壁熔合稳定，提升焊缝质量，降低缺陷发生几率。

附图说明

图1是本发明一种窄间隙坡口的焊接方法的第一流程示意图；

图2是本发明一种窄间隙坡口的焊接方法的第二流程示意图；

图3是本发明一种窄间隙坡口的焊接方法的第三流程示意图；

图4是本发明一种窄间隙坡口的焊接方法中第三流程示意图的放大示意图；

图5是本发明一种窄间隙坡口的焊接装置的结构示意图；

图6是本发明一种窄间隙坡口的焊接系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

本领域技术人员知晓，窄间隙焊接对装配精度要求高，装配误差容易引起侧壁未熔合、焊偏及侧壁起弧等缺陷。因此若采用窄间隙焊接的方法对工件进行焊接，则需要配套使用相应的焊缝追踪方法。

现有的焊缝跟踪方法包括结构光、电弧传感等方式，但均适用于常规坡口，对于窄间隙坡口还未有效的焊缝跟踪方式。

为了解决窄间隙坡口的焊接问题，申请人对窄间隙坡口的焊接过程进行了大量试验发现电弧在窄间隙坡口内部摆动时焊接电流会呈现周期性的变化，该变化规律与电弧位置具有一定的联系，电弧距离侧壁越近，焊接电流越高，电弧处于坡口中间位置时，焊接电流最小。因此建立电流与焊丝位置的关系，可以根据焊接电流获得焊丝与侧壁的距离，进而实现焊缝跟踪及坡口宽度自适应。

本领域技术人员具备相应的常规试验能力，可以依据本发明公开的技术内容，重复上述的试验过程，以得到上述的结论。或者本领域技术人员可从以公开的技术文献验证上述结论的可靠性。

基于试验得到的结论，参照图1，本发明提供了如下的窄间隙坡口的焊接方法，包括如下的步骤：

步骤S1，获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

步骤S2，获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

步骤S3，若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

步骤S4，若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

在步骤S1中，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

本领域技术人员知晓如何使用相应的传感器采集相应的数据，并且知晓传感器可以与具备数据处理能力的控制器连接，进而得到所需的数据。由于焊接过程是一个周期性摆动过程，现有技术的焊接方案在设定好初始的摆动参数后，焊接系统可以按照预设的参数进行工作，直道焊接的完成。一个摆动周期内，必然包括焊枪在左侧壁的焊接和焊枪下右侧壁的焊接，因此优先的技术方案为一个摆动周期或两个摆动周期，也可以是一个摆动周期的整数倍，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

本领域技术人员知晓，焊接过程中焊丝摆动到侧壁是需要停留一定的时间，停留时间的起止有锥形摆动机构所带动的焊丝的位置确定，即焊丝的角度，焊丝的角度和锥形摆动机构的伺服电机的脉冲信号具备周期性联系。本申请中的左侧壁电流平均值为焊丝在左侧壁停留时的电流平均值，右侧壁电流平均值为焊丝在右侧壁停留时的电流平均值。电流平均值等于焊丝在侧壁停留时的平均电流(电流之和/停留时间)。

在本实施例中，伺服电机带动焊丝做锥形摆动，伺服电机在旋转过程中反馈脉冲信号，一个脉冲信号对应一定角度(一般为1.8°)，从反馈到的脉冲信号获得焊丝锥形摆动的角度，进而计算出焊丝锥形摆动的角度，这就是焊丝的位置，根据焊丝位置确定侧壁电流平均值的计算起止时间，利用该时间段内采集的电流之和除以时间段，获得侧壁停留电流平均值。

在本实施例中，设定采集频率，一般为v＝3000Hz，计算焊丝在侧壁停留时的电流信号，比如侧壁停留时间t＝0.5s，当设定在侧壁停留0.5s时，根据停留时间占摆动周期的比例，可以确定焊丝的多少角度时认为焊丝停留在侧壁。锥形摆动机构的伺服电机每经过一个脉冲信号，其摆动的角度是确定的。在此之间电流的求和为∑I_n，其中n＝1，2，3，4……[v＊t]，获得电流在侧壁的电流平均值为∑I_n/t；电弧电流与焊丝到侧壁的距离d成正相关，通过调用前期获得的焊接试验数据，建立了焊接电流与侧壁距离的模型，其中I＝I₀－a＊d，从而利用获得的电流值，得到焊缝与侧壁的距离实际值；焊缝偏差信号指的是左侧电流平均值与右侧电流平均值的差值，提取过程就是计算的过程，焊缝侧壁距离信号提取是根据伺服电机反馈的脉冲信号，起始位置焊丝在中心，那么根据伺服电机反馈的脉冲信号，计算焊丝距离侧壁的距离。

在本实施例中，将采集到的电流与时间的对应信息、脉冲信号降噪后通过数据采集卡输入到控制器，通过控制器建立电流与时间的对应信息和脉冲信号的对应关系。

在本实施例中，本领域技术人员可以调整焊丝与两侧壁的距离，使焊丝与侧壁的距离与设定值保持基本一致：通过电流传感器采集焊接过程电流信号，通过伺服电机的编码器获取焊丝的旋转位置信号，后经数据采集卡将信号传输至上位机(或PLC)，在上位机上对电信号进行提取，并与焊丝位置信号一一对应，从而获得焊丝位置与电信号的关系，设定算法，建立焊丝到侧壁的距离与焊接电流之间的关系。

在本实施例中，本领域技术人员可以预先建立某种窄间隙坡口焊接过程中的电流、焊丝位置的数据库，进而通过比对知晓焊丝和侧壁的相对位置关系。

当判断出焊丝在侧壁时，可以根据采集到的电流数据得到相应的平均值。

在步骤S2中，获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值。

本领域技术人员，可以根据需要设定预设的焊接电流、以及用于比较的第一阈值和第二阈值。

在步骤S3中，若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度。

在本实施中，对焊丝在左、右两侧壁的电流平均值(I_左、I_右)进行对比，若I_左、I_右与设定的焊接电流I_焊接的差值(#I_左＝I_左－I_焊接、#I_右＝I_右－I_焊接)均大于设定的阈值I_阈值1，则调整锥形摆动机构，减小焊丝摆动幅度；若－#I_左、－#I_右均大于I_阈值1，则调整锥形摆动机构，增大焊丝摆动幅度。若差值不大于设定的阈值，则说明此时焊丝的摆动是合适的，无需进行调整。

在步骤S4中，若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

在本实施例中，若#I_左大于I_阈值1且#I_右小于I_阈值1且|I_左－I_右|≥I_阈值2或者#I_左小于I_阈值1且#I_右大于I_阈值1且|I_左－I_右|≥I_阈值2，则通过横向摆动机构使焊枪整体移动，具体移动方向根据差值的正负来确定。本领域技术人员可以根据差值的正负设定第一方向和第二方向的移动方向。

母材为高强钢，坡口深度80mm，坡口宽度下10mm，上16mm，以此窄间隙坡口进行进一步的举例说明：

(1)利用控制器设定焊丝摆动幅度＝4mm，侧壁停留时间＝500ms，焊接电流I_焊接＝250A，I_阈值1＝20A，I_阈值2＝5A；

(2)设定调整步长，横向摆动调整步长为0.5mm，锥形摆动调整步长为0.5mm；

(3)设定电源参数后开始焊接，电流、电压传感器采集焊接电弧的电流、电压参数，采集频率为2000Hz，然后利用滤波算法对原始信号进行滤波降噪处理；

(4)PLC控制系统结合电机反馈的位置信号，得到焊丝在左右侧壁停留时的电流平均值(I_左、I_右)，若I_左、I_右与设定的焊接电流I_焊接的差值(#I_左＝I_左－I_焊接、#I_右＝I_右－I_焊接)均大于设定的阈值I_阈值1，则调整锥形摆动机构，减小焊丝摆动幅度；若－#I_左、－#I_右均大于I_阈值1，则调整锥形摆动机构，增大焊丝摆动幅度；若#I_左大于I_阈值1且#I_右小于I_阈值1且|I_左－I_右|≥I_阈值2或者#I_左小于I_阈值1且#I_右大于I_阈值1且|I_左－I_右|≥I_阈值2，则通过横向摆动机构使焊枪整体移动，具体移动方向根据差值的正负来确定。

实施例2：

参照图2，本发明中步骤3和步骤4的执行顺序可以进行调整，可以先执行步骤4后执行步骤3。

在实施例1说明的基础上，本发明公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度。

由于实施例2和实施例1相比，仅调整了步骤的先后顺序，因此对于其解释说明不再赘述。

实施例3：

参照图3和图4，本发明公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

根据窄间隙坡口设定横向摆动机构的摆动参数、锥形摆动机构的摆动参数和焊接参数，所述焊接参数包括：焊接电流、第一阈值、第二阈值；

采集焊接过程的电流信号和伺服电机的脉冲信号；(对数据进行降噪处理后输入到控制器)；

控制器根据电流信号和脉冲信号得到左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

控制器根据左侧壁电流平均值、右侧壁电流平均值、焊接电流、第一阈值和第二阈值进行数据处理、判断以及指令发送，具体包括：

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

实施例4：

参照图5，本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接装置，包括：第一采集模块101、第二采集模块102、第一判断模块103和第二判断模块104。

所述第一采集模块101，用于获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

所述第二采集模块102，用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

所述第一判断模块103，用于若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

所述第二判断模块104，用于若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

在本实施例中，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

在本实施例中，将采集到的电流与时间的对应信息、脉冲信号降噪后通过数据采集卡输入到控制器，通过控制器建立电流与时间的对应信息和脉冲信号的对应关系。

实施例4是在实施例1的基础上进行撰写的，本领域技术人员可以依照实施例1的说明实施实施例4的技术方案，因此不再赘述对技术方案的说明和限定。

实施例5：

参照图6，本发明公开了一种窄间隙坡口的焊接系统，包括：横向摆动机构、锥形摆动结构、电流传感器和控制器；

所述横向摆动机构用于根据控制系统的第一命令调整焊枪的横向位置；

所述锥形摆动机构用于根据控制系统的第二控制命令调整焊丝的锥形摆动幅度；锥形摆动机构的伺服电机反馈脉冲信号到控制器以使控制器根据脉冲信号确定焊丝位置；

所述电流传感器用于采集焊接过程中电流与时间的对应信息，并将采集到的电流与时间的对应信息反馈到控制器；

所述控制器用于根据电流与时间的对应信息和焊丝位置得到焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；控制器还用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则通过锥形摆动机构降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则通过锥形摆动机构增加焊丝的锥形摆动幅度；若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第二方向平行移动焊枪。

在本实施例中，横向摆动机构、锥形摆动结构、电流传感器和电压传感器均和控制器连接。

在本实施例中，所述焊接系统还包括竖向电机，所述竖向电机用于牵引横向摆动机构和锥形摆动机构沿焊缝方向移动。

在本实施例中，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

实施例6：

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度。

实施例7：

本发明还公开了一种窄间隙坡口的焊接方法，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

综上，本发明实施例提供一种窄间隙焊接方法、装置及系统，有益效果在于：

(1)由于窄间隙坡口的加工精度、装配问题、或变形会导致焊缝过大或过小，此时若不能对焊丝的摆动幅度和焊枪的位置进行调节，则会导致焊接不到位的问题。本发明中，通过焊接过程中的左右侧壁的电流平均值和阈值进行比较，可以知晓焊丝的摆动是否能适应焊缝宽度，也可以知晓焊枪左右摆动的距离是否相等，进而根据比较结果调整焊丝的摆动幅度以及焊枪的位置，以使焊丝的摆动能够适应当前焊缝的宽度，使焊枪的左右摆动均匀。

(2)焊枪由于焊接过程中的变形、加工误差等原因导致焊枪不对中，会造成焊接的工件不达标，而通过本发明的横向摆动机构，可以对焊枪的位置进行调节，解决焊枪的不对中的问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种窄间隙坡口的焊接方法，其特征在于，包括：

获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

2.根据权利要求1所述的一种窄间隙坡口的焊接方法，其特征在于，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

3.根据权利要求2所述的一种窄间隙坡口的焊接方法，其特征在于，将采集到的电流与时间的对应信息、脉冲信号降噪后通过数据采集卡输入到控制器，通过控制器建立电流与时间的对应信息和脉冲信号的对应关系。

4.一种窄间隙坡口的焊接装置，其特征在于，包括：第一采集模块、第二采集模块、第一判断模块和第二判断模块；

所述第一采集模块，用于获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；

所述第二采集模块，用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；

所述第一判断模块，用于若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则增加焊丝的锥形摆动幅度；

所述第二判断模块，用于若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则向第二方向平行移动焊枪。

5.根据权利要求4所述的一种窄间隙坡口的焊接装置，其特征在于，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

6.一种窄间隙坡口的焊接系统，其特征在于，包括：横向摆动机构、锥形摆动结构、电流传感器和控制器；

所述横向摆动机构用于根据控制系统的第一命令调整焊枪的横向位置；

所述锥形摆动机构用于根据控制系统的第二控制命令调整焊丝的锥形摆动幅度；锥形摆动机构的伺服电机反馈脉冲信号到控制器以使控制器根据脉冲信号确定焊丝位置；

所述电流传感器用于采集焊接过程中电流与时间的对应信息，并将采集到的电流与时间的对应信息反馈到控制器；

所述控制器用于根据电流与时间的对应信息和焊丝位置得到焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值；控制器还用于获取左侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第一差值，获取右侧壁电流平均值和预设的焊接电流的第二差值；若第一差值和第二差值均大于预设的第一阈值，则通过锥形摆动机构降低焊丝的锥形摆动幅度；若负的第一差值和负的第二差值均大于第一阈值，则通过锥形摆动机构增加焊丝的锥形摆动幅度；若第一差值大于第一阈值，第二差值小于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第一方向平行移动焊枪；若第一差值小于第一阈值，第二差值大于第一阈值，且左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值的差值的绝对值大于第二阈值，则通过横向摆动机构向第二方向平行移动焊枪。

7.根据权利要求6所述的一种窄间隙坡口的焊接系统，其特征在于，所述获取焊丝若干个摆动周期内的左侧壁电流平均值和右侧壁电流平均值，具体为：

通过电流传感器获取焊接过程中电流与时间的对应信息；

通过锥形摆动机构的伺服电机反馈的脉冲信号确定焊丝锥形摆动的角度，根据焊丝的角度确定焊丝的位置；

根据焊丝的位置确定左侧电流平均值和右侧电流平均值计算的开始时间和结束时间；

根据开始时间、结束时间以及电流与时间的对应信息得到若干个摆动周期内的左侧壁电流评价值和右侧壁电流平均值。

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