CN116441673B - 一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，首先实时采集焊接电流和保护气流速数据，接着进行焊接状态检测，并进行流速调整；长期未进行焊接时，关闭比例阀；当捕捉到焊接动作起始点后，进行默认气体流速计算，并与焊接时的气体流速控制阈值比较，进行控制；当捕捉到焊接动作结束点后，调整气体流速至非焊接时的气体流速控制阈值；接着检测起弧状态下气路的默认气体流速，并进行比较，判断是否进入保护机制；此外，本发明还提供了基于电流和气体检测的补充保护机制，有效防止实际焊接中由于比例阀过度控制导致保护气供应不足，直接影响焊接质量的问题。
Description
技术领域
本发明属于智慧焊接技术领域，特别涉及一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法。
背景技术
工业焊接过程中，无论是手工焊接还是大型机器人焊接现场，都广泛使用各种焊接保护气，实际在设置焊接保护气流速时，往往由技术人员根据以往经验进行人工设置调整，这种人工设置方法不可避免地会造成保护气的浪费，无形中增加了制造业企业的生产成本，同样也会增加企业碳排放，不符合节能减排的绿色发展理念。因此寻求更加精细化的焊接保护气体流速控制方法，可以有效实现企业成本节省、节能节碳的生产目标。
针对氩弧焊焊接过程，在焊接状态下需要在气路原有默认气体流速基础上需要进行合理减小气流，在非焊接状态下需要维持一个较低流速，以便后续焊接动作时快速提升至焊接所需流速。
发明内容
发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，针对不同焊接阶段进行实时状态捕捉，并基于默认气体流速进行保护气流速调节。此外针对各种气路中气体流速过低的情况，进行实时判断并加以保护，防止气路中由于比例阀过度调节导致气流速度过低，直接影响焊接质量。
技术方案：一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、数据采集；设置电流存储列表current_list和气体流速存储列表gasspeed_list，实时接收焊接电流及气体流速数据点；同时设置焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld和非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld；
步骤S2、基于焊接状态检测，通过调整安装在气路上的比例阀进行实时保护气流速调整；具体地，长期未进行焊接时，关闭比例阀；当捕捉到焊接动作起始点后，进行默认气体流速计算，并与fs_in_weld比较，进行实际控制；当捕捉到焊接动作结束点后，调整气体流速至fs_interval_weld；
步骤S3、检测起弧状态下气路的默认气体流速fs_default，判断是否进入保护机制；
步骤S4、设置检测阈值ws，当current_list中电流点数大于等于ws时，判断如果current_list中的最后ws个电流值的均值大于current_1且gasspeed_list中最后ws个气体流速值的均值小于gasspeed_1，则补充开启保护机制。
进一步地，所述步骤S2中焊接状态检测具体步骤包括：
步骤S2.1、current_list和gasspeed_list同时接收时序数据，当接收数据点长度达到x时，判断current_list中最大电流值是否小于current_1；当最大电流值小于current_1时，代表当前窗口内不存在起弧动作，此时窗口前移，同时剔除掉gasspeed_list中的第一个值和current_list中的第一个值；当上述前移动作重复n次时，则判断为长期未焊接，关闭比例阀；
步骤S2.2、当最大电流值大于current_1时，进一步判断current_list中前x-1个电流值均小于current_1。满足以上条件时，认为第x个电流点为焊接动作起始点；捕捉到焊接动作起始点后，判断当前气路是否存在默认气体流速fs_default，该气体流速是指未经比例阀控制时原始气路中的气体流速。当存在fs_default时，判断fs_default是否大于等于焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld；若成立，则减小比例阀开合度，直至气流速度降低至fs_in_weld，否则将比例阀开至最大；
完成比例阀控制后，电流窗口current_list和气体流速窗口gasspeed_list继续前移，剔除前x-1个数据点并继续接收新的数据点。
步骤S2.3、继续接收新数据点，当current_list中电流点个数大于y时，判断最后两个电流值是否均小于current_1；当连续两个新电流值均小于current_1时，代表焊接动作结束，此时减小比例阀开口，调整焊接气流，直至气体流速下降至非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld。
进一步地，所述步骤S3中判断是否需要进入保护机制具体步骤如下：
步骤S3.1、当gasspeed_list接收数据点长度大于等于L时，判断是否同时满足gasspeed_list中气体流速值的最大值大于等于gasspeed_2且current_list中的电流值的最大值大于等于current_1，若同时满足，则计算气体默认流速fs_default；
步骤S3.2、当fs_default小于fs_interval_weld时，则此时气路中保护气流速过低，影响正常起弧，此时启动protect保护机制，将用于控制保护气流速的比例阀开启至最大。
步骤S3.3、完成步骤S3.1-S3.2后，不再实时计算fs_default，直至t1时间后，重复步骤S3.1-S3.2，计算fs_default并进行相应保护模式判断。
进一步地，计算气体默认流速fs_default方法具体如下：
计算gasspeed_list中相邻两个数据点的一阶差分值；当所有一阶差分值均小于th1时，则认为气体流速趋于平稳，此时计算gasspeed_list中所有数据点均值，作为默认气体流速fs_default。
进一步地，所述步骤S3-步骤S4中，进入保护机制后，比例阀均开到最大，直至达到t2时间，此时重新开始默认流速检测，重复判断是否符合步骤S3-步骤S4中进入保护机制的条件。
本发明采用的技术方案与现有技术方案相比，具有以下有益效果：
（1）本发明提供的焊接保护气流速控制方法，通过实时状态捕捉，可以实现，非焊接状态下快速降低气体流速，焊接状态下快速调节至预设流速，在满足焊接时所需的气体流速要求之外，在非焊接时可以有效降低用气成本。
（2）本发明提供的控制方法针对实际调节过程中可能存在的气流过低情况提供了详细的保护机制，可以有效防止实际焊接中由于比例阀过度控制导致保护气供应不足，直接影响焊接质量的问题。
附图说明
图1为本发明提供的氩弧焊场景下焊接保护气流速控制方法原理图；
图2为本发明提供的事件检测原理图。
实施方式
本发明提供了一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，具体如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、数据采集；
分别设置电流存储列表current_list和气体流速存储列表gasspeed_list，实时接收焊接电流及气体流速数据点。同时设置焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld和非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld。由于氩弧焊焊接过程中相邻焊缝间间隙较短，在非焊接状态同样需要保护气流通，因此需要设置一个非焊接状态下的气体流速控制阈值，用于防止气路完全关闭。
步骤S2、基于焊接状态检测，调整相应气流速度。
步骤S2.1、current_list和gasspeed_list接收时序数据，当接收数据点长度达到x时，实施例中x=3，判断current_list中最大电流值是否小于current_1，实施例中current_1=10A；当最大电流值小于current_1时，代表当前窗口内不存在起弧动作，此时窗口前移，同时剔除掉gasspeed_list中的第一个值和current_list中的第一个值；当上述前移动作重复n次时，则判断为长期未焊接，关闭比例阀。
步骤S2.2、当最大电流值大于current_1时，进一步判断current_list中前2个电流值均小于current_1。满足以上条件时，认为第3个电流点为焊接动作起始点。捕捉到焊接动作起始点后，判断当前气路是否存在默认气体流速fs_default，该气体流速是指未经比例阀控制时原始气路中的气体流速。当存在fs_default时，判断fs_default是否大于等于焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld。若成立，则减小比例阀开合度，直至气流速度降低至fs_in_weld，否则将比例阀开至最大。
完成比例阀控制后，电流窗口current_list和气体流速窗口gasspeed_list继续前移，剔除前2个数据点并继续接收新的数据点。
步骤S2.3、继续接收新数据点，当current_list中电流点个数大于y时，实施例中y=6，判断最后两个电流值是否均小于10A；当连续两个新电流值均小于10A时，代表焊接动作结束，此时减小比例阀开口，调整焊接气流，直至气体流速下降至非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld。
步骤S3、检测起弧状态下的保护气气路的默认气体流速fs_default，并基于此判断是否需要进入保护机制。具体如图2所示，
步骤S3.1、当gasspeed_list接收数据点长度大于等于L时，实施例中L=3，判断是否同时满足gasspeed_list中气体流速值的最大值大于等于gasspeed_2，实施例中gasspeed_2=3L/min且current_list中的电流值的最大值大于等于10A，若同时满足，则进行气体默认流速计算，具体方法如下：
计算gasspeed_list中相邻两个数据点的一阶差分值。当各一阶差分值均小于th1，实施例中th1=1时，则认为气体流速趋于平稳，此时计算gasspeed_list中所有数据点均值，作为默认气体流速fs_default。
步骤S3.2、当fs_default小于fs_interval_weld时，则此时气路中保护气流速过低，影响正常起弧，此时启动protect保护机制，将用于控制保护气流速的比例阀开启至最大。
步骤S3.3、完成步骤S3.1-S3.2后，不再实时计算fs_default，直至t1时间后，本实施例中t1=240s。重复步骤S3.1-S3.2，计算fs_default并进行相应保护模式判断。
步骤S4、保护机制补充。
设置检测阈值ws，实施例中ws=2，当current_list中电流点数大于等于ws时，判断如果current_list中的最后ws个电流值的均值大于current_1且gasspeed_list中最后ws个气体流速值的均值小于gasspeed_1，实施例中gasspeed_1=1L/min，则开启保护机制，将比例阀开至最大。
步骤S3-步骤S4中，进入保护机制时，比例阀均开到最大，直至达到t2时间，本实施例中t2=120s。此时重新开始默认流速检测，重复判断是否符合步骤S3-步骤S4中进入保护机制的条件。
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、数据采集；设置电流存储列表current_list和气体流速存储列表gasspeed_list，实时接收焊接电流及气体流速数据点；同时设置焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld和非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld；
步骤S2、基于焊接状态检测，通过调整安装在气路上的比例阀进行实时保护气流速调整；焊接状态检测具体步骤包括：
步骤S2.1、current_list和gasspeed_list同时接收时序数据，当接收数据点长度达到x时，判断current_list中最大电流值是否小于current_1；当最大电流值小于current_1时，代表当前窗口内不存在起弧动作，此时窗口前移，同时剔除掉gasspeed_list中的第一个值和current_list中的第一个值；当上述前移动作重复n次时，则判断为长期未焊接，关闭比例阀；
步骤S2.2、当最大电流值大于current_1时，进一步判断current_list中前x-1个电流值是否均小于current_1；满足以上条件时，认为第x个电流点为焊接动作起始点；捕捉到焊接动作起始点后，判断当前气路是否存在默认气体流速fs_default，该气体流速是指未经比例阀控制时原始气路中的气体流速；当存在fs_default时，判断fs_default是否大于等于焊接时的气体流速控制阈值fs_in_weld；若成立，则减小比例阀开合度，直至气流速度降低至fs_in_weld，否则将比例阀开至最大；
完成比例阀控制后，电流窗口current_list和气体流速窗口gasspeed_list继续前移，剔除前x-1个数据点并继续接收新的数据点；
步骤S2.3、继续接收新数据点，当current_list中电流点个数大于y时，判断最后两个电流值是否均小于current_1；当连续两个新电流值均小于current_1时，代表焊接动作结束，此时减小比例阀开口，调整焊接气流，直至气体流速下降至非焊接时的气体流速控制阈值fs_interval_weld；
步骤S3、检测起弧状态下气路的默认气体流速fs_default，判断是否进入保护机制；具体地，
步骤S3.1、当gasspeed_list接收数据点长度大于等于L时，判断是否同时满足gasspeed_list中气体流速值的最大值大于等于gasspeed_2且current_list中的电流值的最大值大于等于current_1，若同时满足，则计算气体默认流速fs_default；
步骤S3.2、当fs_default小于fs_interval_weld时，则此时气路中保护气流速过低，影响正常起弧，此时启动保护机制，将用于控制保护气流速的比例阀开启至最大；
步骤S3.3、完成步骤S3.1-S3.2后，不再实时计算fs_default，直至t1时间后，重复步骤S3.1-S3.2，计算fs_default并进行相应保护模式判断；
步骤S4、设置检测阈值ws，当current_list中电流点数大于等于ws时，判断如果current_list中的最后ws个电流值的均值大于current_1且gasspeed_list中最后ws个气体流速值的均值小于gasspeed_1，则补充开启保护机制。
2.根据权利要求1所述的一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，其特征在于，计算气体默认流速fs_default方法具体如下：
计算gasspeed_list中相邻两个数据点的一阶差分值；当所有一阶差分值均小于th1时，则认为气体流速趋于平稳，此时计算gasspeed_list中所有数据点均值，作为默认气体流速fs_default。
3.根据权利要求1所述的一种氩弧焊场景下焊接保护气流速智能动态控制方法，其特征在于，所述步骤S3-步骤S4中，进入保护机制后，比例阀均开到最大，直至达到t2时间，此时重新开始默认流速检测，重复判断是否符合步骤S3和步骤S4中进入保护机制的条件。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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