CN117226329A - 一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法。本发明具体包括使用高速相机采集初始焊接数据；分析计算所述初始焊接数据并建立高效焊接控制模型；在高效焊接控制模型中外加控制磁场，得到实时焊接数据；建立实时焊接数据与外加控制磁场之间的数据匹配关系，通过外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化。本发明提供的基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，所得到的产品与不使用高效焊接设备相比，在相同情况下得到的产品焊接质量有所不同。其中本发明可以将焊接速度从48厘米/分提高到84厘米/分，整体焊接速度提高75%。用以克服常规焊接设备存在的未焊透与焊接质量不达标的问题。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法。
背景技术
随着数字化产业的发展，自动化焊接机器人逐渐代替传统的人工焊接的方式，应用于工厂化的生产加工环境中。自动化焊接虽然可以为高端焊，精密焊与特种设备焊接提供良好的技术支撑，但是同样也存在一定的焊接问题。现有的自动化焊接技术仅能在低速环境下进行焊接控制，当焊接速度提高时，对应的焊接参数也随之变化，从而可能会造成焊接稳定性的波动，导致所焊接的产品出现焊缝咬边，焊缝驼峰，焊缝呈鱼鳞纹与未焊透等问题。
公开号为CN104439650A的中国专利，提供了一种高效率焊接方法及应用，此专利中通过对焊接材料进行预热，并将预热后的焊接材料放置母材上进行焊接，以此提高了焊接的效率，此专利中提高焊接效率的方式是减少焊材加热的时间，但是此种方式却增加了产品焊接的工艺复杂度，反而降低了焊接的效率。
因此，针对现有的产品焊接过程中存在的问题，本发明中提供了一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明中提供了一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，具体包括S1、使用高速相机采集初始焊接数据；S2、分析计算所述初始焊接数据并建立高效焊接控制模型；S3、在高效焊接控制模型中外加控制磁场，得到实时焊接数据；S4、建立实时焊接数据与外加控制磁场之间的数据匹配关系，通过外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化。其中，首先采用初始焊接数据获取指定焊接环境下存在的焊接问题，之后再根据存在的焊接问题进行指定外加控制磁场的调控，避免出现外加控制磁场调控超范围，导致产品焊接损坏的问题。
优选的，所述初始焊接数据，包括：初始电弧数据与初始熔滴数据；其中，所述初始焊接数据通过焊接励磁电流与焊接励磁频率控制调整。本发明所述电弧数据与熔滴数据为同时采集，并通过控制焊接励磁电流与焊接励磁频率，控制电弧参数与熔滴参数，待电弧参数与熔滴参数无法通过初始控制保持其焊接稳定性时，通过外加控制磁场进行励磁频率的复合控制，通过人工干预的形式进行电弧参数与熔滴参数的辅助控制。
优选的，根据所述初始电弧数据与初始熔滴数据，建立电弧图像训练库与熔滴图像训练库，分别得到指定焊接条件下的电弧作用规律与溶滴作用规律。
优选的，所述高效焊接控制模型中，根据电弧作用规律计算外加控制磁场与实时电弧数据之间的实际作用关系，以此调整电弧分布稳定性。
优选的，所述实时电弧数据，包括：电弧偏转角，电弧发生周期，电弧摆动频率与熔池边缘电弧停留时间。
优选的，根据所述电弧分布稳定性，计算外加控制磁场与焊接热量分布之间的实际作用关系，以此调整熔池热量分布稳定性。
优选的，所述焊接热量分布中，对外加控制磁场的发生位置进行针对性调整，保持熔池边缘与熔池中心焊接温度一致性。其中，所述熔池中心温度向熔池边缘逐渐递减，从而影响熔池内部金属液体的流动性，若熔池周围流动性降低，则会影响熔池整体的拓展性，造成焊缝咬边问题。
优选的，根据所述熔池热量分布稳定性，根据溶滴作用规律计算熔池热量分布与实时熔滴数据之间的实际作用关系，以此调整熔滴的周期性过渡变化。
优选的，所述实时熔滴数据，包括：熔滴过渡形态与熔滴过渡时间。其中，所述溶滴过渡形态包括但是不限制于熔滴大小，所述熔滴过渡时间包括但是不限制熔滴生成，熔滴断落时间以及熔滴的滴落偏向角，从而计算实时熔滴数据的表面张力，以此计算熔池整体的铺展方向与熔池深度。
优选的，使用所述高速相机，进一步采集已焊接焊缝图像信息，并根据已焊接焊缝图像信息进行外加控制磁场的控制调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）本发明提供的基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，所得到的产品与不使用高效焊接设备相比，在相同情况下得到的产品焊接质量有所不同。其中本发明可以将焊接速度从48厘米/分提高到84厘米/分，整体焊接速度提高75%。用以克服常规焊接设备存在的未焊透与焊接质量不达标的问题。
（2）在（1）的基础上，本发明中所述高效焊接设备，在高速焊接过程中，通过外加控制磁场，用以对波动的焊接参数进行动态调控，从而进一步保证产品焊接过程中的焊接稳定性，在提高焊接效率的同时进一步提高产品的焊接质量。
（3）在（2）的基础上，本发明对焊接过程中的电弧数据与熔滴数据进行初步分析计算，待总结指定环境下的电弧与熔滴规律后，再动态附加控制磁场，从而在保证外加的控制磁场适合当前的焊接状态的同时，又不会超出焊接需求，以此进一步保证焊接过程的稳定性。
（4）在（3）的基础上，本发明将热量分布控制与电弧数据控制，熔滴数据控制相结合，从而避免由于焊接过程中熔池热量分布不均匀影响熔池的流动性，在保持熔池热量分布稳定性的基础上，再进行熔滴控制以此减小焊接速度对熔池熔滴的影响。
（5）在（4）的基础上，本发明采用高速相机，进行已经焊接的焊缝图像信息的采集与分析，并将得到的焊缝图像信息与外加控制磁场数据相结合，对外加控制磁场数据进行辅助校正处理，提高外加空控制磁场的控制精度与控制稳定性。
附图说明
图1为基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法流程图；
图2为外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化的具体流程图；
图3（a）焊接效率对比焊接实物图，常规焊接方法（左），基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法（右）；
图3（b）焊接质量对比焊接实物图，常规焊接方法（左），基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法（右）。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中提供了一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，如图1所示，具体控制流程为：
S1、使用高速相机采集初始焊接数据；所述初始焊接数据，包括：初始电弧数据与初始熔滴数据；其中，所述初始焊接数据通过焊接励磁电流与焊接励磁频率控制调整，根据所述初始电弧数据与初始熔滴数据，建立电弧图像训练库与熔滴图像训练库，分别得到指定焊接条件下的电弧作用规律与溶滴作用规律；
S2、分析计算所述初始焊接数据并建立高效焊接控制模型；
S3、在高效焊接控制模型中外加控制磁场，得到实时焊接数据；
S4、建立实时焊接数据与外加控制磁场之间的数据匹配关系，通过外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化。
其中，如图2所示，所述通过外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化的具体流程为：
A1、在所述高效焊接控制模型中，根据电弧作用规律计算外加控制磁场与实时电弧数据之间的实际作用关系，以此调整电弧分布稳定性；所述实时电弧数据，包括：电弧偏转角，电弧发生周期，电弧摆动频率与熔池边缘电弧停留时间；
A2、根据所述电弧分布稳定性，计算外加控制磁场与焊接热量分布之间的实际作用关系，以此调整熔池热量分布稳定性；其中，所述焊接热量分布中，对外加控制磁场的发生位置进行针对性调整，保持熔池边缘与熔池中心焊接温度一致性；
A3、根据所述熔池热量分布稳定性，根据溶滴作用规律计算熔池热量分布与实时熔滴数据之间的实际作用关系，以此调整熔滴的周期性过渡变化；所述实时熔滴数据，包括：熔滴过渡形态与熔滴过渡时间。
在一种实施方式中，使用所述高速相机，进一步采集已焊接焊缝图像信息，并根据已焊接焊缝图像信息进行外加控制磁场的控制调整。
实施例2：
如图3（a）所示，在实施例1的基础上，本实施例中采用2mmX50mmX200mm碳钢薄板进行焊接实验控制，所述碳钢薄板无坡口，无顿边，无间隙，其焊接位置采用平焊位，其中，使用常规焊接方法下的焊接参数为电流130A，电压16.3V，速度48厘米/分，本发明中所述高效焊接设备的焊接缺陷控制方法下的焊接参数为电流164A，电压17.2V，速度84厘米/分。
其中，本发明所述的一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其焊接质量与常规焊接方法相同情况下，焊接速度从48厘米/分提高到84厘米/分，焊接速度提高75%。
实施例3：
如图3（b）所示，在实施例1的基础上，本实施例中采用2mmX50mmX200mm碳钢薄板进行焊接实验控制，所述碳钢薄板无坡口，无顿边，无间隙，其焊接位置采用平焊位，其中，使用常规焊接方法下的焊接参数为电流164A，电压17.2V，速度84厘米/分，本发明中所述高效焊接设备的焊接缺陷控制方法下的焊接参数为电流164A，电压17.2V，速度84厘米/分。
其中，本发明所述的一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，在高速焊接情况下，焊接质量优于常规焊接方法，达到质量要求；不使用基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法时，有接近一半焊缝没有焊透，质量达不到要求。
综上所述，本发明提供的一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，应用于自动焊接机器人中，通过建立外加控制磁场进行高速焊接过程中相关参数的焊接稳定性调控，用以进一步提高自动焊接机器人的焊机效率。其中，本发明中使用外加控制磁场对高速焊接缺陷进行抑制，并通过调节控制实现实施焊接数据与控制磁场数据的最优匹配。另外，本发明中所述高效焊接设备可以在高温，高压以及有毒害的环境中进行自动焊接使用，从而进一步提高产品焊接质量与企业的生产效益。
Claims (10)
1.一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，具体包括S1、使用高速相机采集初始焊接数据；S2、分析计算所述初始焊接数据并建立高效焊接控制模型；S3、在高效焊接控制模型中外加控制磁场，得到实时焊接数据；S4、建立实时焊接数据与外加控制磁场之间的数据匹配关系，通过外加控制磁场调节焊接行为并进行焊缝质量成型优化。
2.根据权利要求1所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，所述初始焊接数据，包括：初始电弧数据与初始熔滴数据；其中，所述初始焊接数据通过焊接励磁电流与焊接励磁频率控制调整。
3.根据权利要求2所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，根据所述初始电弧数据与初始熔滴数据，建立电弧图像训练库与熔滴图像训练库，分别得到指定焊接条件下的电弧作用规律与溶滴作用规律。
4.根据权利要求1所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，所述高效焊接控制模型中，根据电弧作用规律计算外加控制磁场与实时电弧数据之间的实际作用关系，以此调整电弧分布稳定性。
5.根据权利要求4所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，所述实时电弧数据，包括：电弧偏转角，电弧发生周期，电弧摆动频率与熔池边缘电弧停留时间。
6.根据权利要求5所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，根据所述电弧分布稳定性，计算外加控制磁场与焊接热量分布之间的实际作用关系，以此调整熔池热量分布稳定性。
7.根据权利要求5所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，所述焊接热量分布中，对外加控制磁场的发生位置进行针对性调整，保持熔池边缘与熔池中心焊接温度一致性。
8.根据权利要求6所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，根据所述熔池热量分布稳定性，根据溶滴作用规律计算熔池热量分布与实时熔滴数据之间的实际作用关系，以此调整熔滴的周期性过渡变化。
9.根据权利要求8所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，所述实时熔滴数据，包括：熔滴过渡形态与熔滴过渡时间。
10.根据权利要求1-9任一项所述基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法，其特征在于，使用所述高速相机，进一步采集已焊接焊缝图像信息，并根据已焊接焊缝图像信息进行外加控制磁场的控制调整。
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| CN202311480876.6A CN117226329A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 一种基于高效焊接设备的焊接缺陷控制方法 |
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| CN (1) | CN117226329A (zh) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117548928A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 杭州峰景科技有限公司 | 一种焊机物联设备的芯片调度方法及装置 |
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2023
- 2023-11-08 CN CN202311480876.6A patent/CN117226329A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN117548928A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 杭州峰景科技有限公司 | 一种焊机物联设备的芯片调度方法及装置 |
| CN117548928B (zh) * | 2024-01-12 | 2024-04-12 | 杭州峰景科技有限公司 | 一种焊机物联设备的芯片调度方法及装置 |
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