CN204934933U - 一种焊枪控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种焊枪控制系统，包括：电压采集设备、运算设备及处理设备；电压采集设备的信号输出端与运算设备的信号输入端信号连接，电压采集设备对焊枪在各运动状态下的工作电压进行采集，运算设备计算焊枪在各运动状态下的工作电压平均值；运算设备的信号输出端与处理设备的信号输入端信号连接；处理设备通过比较焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对焊枪的姿态进行调整，使焊枪处于焊缝中心，摆脱了人工手动调整焊枪姿态的方式，实现了焊枪姿态的自动调整。与以往的自动焊技术相比，本实用新型提高了焊接过程的自动控制水平，不仅避免了人为干预，从而保证了焊接质量，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了焊接效率。

Description

一种焊枪控制系统

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种焊枪控制系统。

背景技术

随着科学技术的进步，自动焊产品也不断更新。但是，现有的自动焊系统，仅能实现不同位置焊接参数的自动选取和焊接速度、送丝速度的自动控制，而焊枪与焊缝中心位置的调整仍需要人工操作，这离真正的自动焊系统还有一定的差距。而且，人工调整焊枪姿态存在一定的误差和滞后性，从眼睛观察熔池到手动操作按键调整焊枪姿态需要时间。而焊接小车一直处于运动状态，容易造成焊接位置的偏离，从而导致焊机未熔合、未焊透等缺陷的产生，无法保证焊接质量和焊接效率。

实用新型内容

本实用新型实施例通过提供一种焊枪控制系统，解决了现有技术中无法自动调整焊枪姿态的技术问题，实现了保证焊接质量和焊接效率的技术效果。

本实用新型实施例提供了一种焊枪控制系统，包括：电压采集设备、运算设备及处理设备；所述电压采集设备的信号输出端与所述运算设备的信号输入端信号连接，所述电压采集设备对焊枪在各运动状态下的工作电压进行采集，所述运算设备计算所述焊枪在各运动状态下的工作电压平均值；所述运算设备的信号输出端与所述处理设备的信号输入端信号连接；所述处理设备通过比较所述焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对所述焊枪的姿态进行调整。

进一步地，还包括：低通滤波设备；所述低通滤波设备的信号输入端与所述电压采集设备的信号输出端信号连接，所述低通滤波设备的信号输出端与所述运算设备的信号输入端信号连接。

进一步地，所述低通滤波设备包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及运算放大器；所述第三电阻的一端接所述电压采集设备的信号输出端，所述第三电阻的另一端通过所述第四电阻接所述运算放大器的同相输入端；所述第一电容的一端接在所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一电容的另一端接地；所述第二电容的一端接在所述第四电阻和所述运算放大器的同相输入端之间，所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端接所述运算放大器的反相输入端；所述第二电阻的一端接所述运算放大器的反相输入端，所述第二电阻的另一端接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的输出端接所述运算设备的信号输入端。

进一步地，还包括：存储设备；所述存储设备的信号输入端与所述运算设备的信号输出端信号连接，所述存储设备还与所述处理设备信号连接。

进一步地，还包括：报警设备；所述报警设备的信号输入端与所述处理设备的信号输出端信号连接。

本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、采集焊枪在各运动状态下的工作电压，并计算焊枪在各运动状态下的工作电压平均值，通过比较焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对焊枪的姿态进行调整，使焊枪处于焊缝中心，摆脱了人工手动调整焊枪姿态的方式，实现了焊枪姿态的自动调整。与以往的自动焊控制技术相比，本实用新型实施例大幅提高了焊接过程的自动控制水平，不仅避免了人为干预，从而保证了焊接质量，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了焊接效率。

2、本实用新型实施例通过对低通滤波设备的应用，对采集到的电压进行低通滤波，得到焊枪的工作电压，避免了信号的干扰，从而提高了对焊枪姿态的调整准确性，进一步保证了焊接质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的焊枪控制系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的焊枪控制系统中低通滤波设备的电路图；

图3为本实用新型实施例中焊枪摆动偏离焊缝轨迹示意图；

图4为本实用新型实施例中焊枪左右摆动运动轨迹与焊接电压的对应关系图；

图5为本实用新型实施例的焊缝跟踪效果图。

具体实施方式

本实用新型实施例通过提供一种焊枪控制系统，解决了现有技术中无法自动调整焊枪姿态的技术问题，实现了保证焊接质量和焊接效率的技术效果。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

采集焊枪在各运动状态下的工作电压，并计算焊枪在各运动状态下的工作电压平均值，通过比较焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对焊枪的姿态进行调整，使焊枪处于焊缝中心，摆脱了人工手动调整焊枪姿态的方式，实现了焊枪姿态的自动调整。与以往的自动焊控制技术相比，本实用新型实施例大幅提高了焊接过程的自动控制水平，不仅避免了人为干预，从而保证了焊接质量，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了焊接效率。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

参见图1，本实用新型实施例提供的焊枪控制系统，包括：电压采集设备、运算设备及处理设备；电压采集设备的信号输出端与运算设备的信号输入端信号连接，电压采集设备对焊枪在各运动状态下的工作电压进行采集，运算设备计算焊枪在各运动状态下的工作电压平均值；运算设备的信号输出端与处理设备的信号输入端信号连接；处理设备通过比较焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对焊枪的姿态进行调整。

在本实施例中，电压采集设备的信号输入端接焊枪的焊接电源，完成对焊枪的工作电压的实时采集。处理设备的信号输出端与焊枪的控制端的信号输入端信号连接。当焊枪的控制端接收到由处理设备输出的信号时，对焊枪的姿态进行调整。

为了避免信号的干扰，从而提高对焊枪姿态的调整准确性，进一步保证焊接质量，本实用新型实施例还包括：低通滤波设备；低通滤波设备的信号输入端与电压采集设备的信号输出端信号连接，低通滤波设备的信号输出端与运算设备的信号输入端信号连接。

对低通滤波设备的结构进行说明，参见图2，在本实施例中，低通滤波设备包括：第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及运算放大器；第三电阻R3的一端接电压采集设备的信号输出端，第三电阻R3的另一端通过第四电阻R4接运算放大器的同相输入端；第一电容C1的一端接在第三电阻R3和第四电阻R4之间，第一电容C1的另一端接地；第二电容C2的一端接在第四电阻R4和运算放大器的同相输入端之间，第二电容C2的另一端接地；第一电阻R1的一端接地，第一电阻R1的另一端接运算放大器的反相输入端；第二电阻R2的一端接运算放大器的反相输入端，第二电阻R2的另一端接运算放大器的输出端；运算放大器的输出端接运算设备的信号输入端。

对本实用新型实施例的结构进行进一步的说明，还包括：存储设备；存储设备的信号输入端与运算设备的信号输出端信号连接，存储设备还与处理设备信号连接。

当焊枪发生偏移时，为了实现报警功能，还包括：报警设备；报警设备的信号输入端与处理设备的信号输出端信号连接。

在本实施例中，电压采集设备可以是但不限于电压传感器、电压测量仪等。

在这里对本实用新型实施例的原理进行说明：

将焊枪的左右摆动时间记为T0，将电压采集设备的采集频率记为F0。处理设备通过变量P2显示焊枪的摆动方向。当焊枪在左行时，P2＝1；当焊枪在右行时，P2＝0。

首先，假设焊枪从坡口右端向左端运动，单程摆动时间T0＝20ms，采集频率F0＝10，电压采集设备采集在0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值。在存储设备中，建立数组记为：DIR[]，BuF0[]，BuF1[]。按照数组序号累加方法，DIR[]用于存储P2的值，BuF0[]用于存储焊枪左行采集的电弧电压值，BuF1[]用于存储焊枪右行采集的电弧电压值。参见图3，过程①中，焊枪左行，此时DIR[0]＝1，BuF0[0]-BuF0[9]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值。过程②，焊枪右行，此时DIR[1]＝0，BuF1[0]-BuF1[9]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值。过程③，焊枪左行，此时DIR[2]＝1，BuF0[10]-BuF0[19]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值，过程④，焊枪右行，此时DIR[3]＝0，BuF1[10]-BuF1[19]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值。过程⑤中，焊枪左行，此时DIR[4]＝1，BuF0[20]-BuF0[29]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值。过程⑥，焊枪右行，此时DIR[5]＝0，BuF1[20]-BuF1[29]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值，按照上述方法进行数据的采集和存储。

然后，按照焊枪摆动单程前半程采集的电弧电压与后半程采集的电弧电压进行比较，如图3所示，在过程④时，开始出现焊缝偏离，而在处理设备没有检测到偏离产生的时候，焊枪仍然会按照虚拟的焊缝轨迹进行摆动，所以出现一种规律，参见图4，在过程①中，因为焊缝和焊枪摆动相对位置未发生偏离，所以BuF0[0]-BuF0[9]存储0ms、2ms、4ms...20ms的10次电弧电压值，前5次采集的电弧电压数据与后5次采集的电弧电压数据按照焊缝中心对等划分，前半程的电压平均值与后半程的电压平均值相减为零，过程②、过程③同理。在过程④中，由于焊缝位置向右偏离，焊缝中心线也向右偏离，因此前5次采集的电弧电压数据与后5次采集的电弧电压数据就不是按照焊缝中心对等划分。从图4中能够看出在焊缝中心线上的电弧电压最大，由于过程④中焊缝中心线向右偏离，因此电弧电压的最大值也向右移动，但是电弧电压数据采集仍然按照0ms、2ms、4ms...20ms进行采集存储，所以前半程的电压平均值与后半程的电压平均值相减为负。同理过程⑤中，前半程的电压平均值与后半程的电压平均值相减为正。

总结规律：

参见表1，当DIR[]＝0时，焊枪右行，右行前半程的电压平均值减右行后半程的电压平均值为负。接着下一个过程，DIR[]＝1，焊枪左行，左行前半程的电压平均值减左行后半程的电压平均值为正，则可以说明焊缝向右偏离，需要将焊枪向右调整。

当DIR[]＝0时，焊枪右行，右行前半程的电压平均值减右行后半程的电压平均值为正。接着下一个过程，DIR[]＝1，焊枪左行，左行前半程的电压平均值减左行后半程的电压平均值为负，则可以说明焊缝向左偏离，需要将焊枪向左调整。

当DIR[]＝1时，焊枪左行，左行前半程的电压平均值减左行后半程的电压平均值为负。接着下一个过程，DIR[]＝0，焊枪右行，右行前半程的电压平均值减右行后半程的电压平均值为正，则可以说明焊缝向左偏离，需要将焊枪向左调整。

当DIR[]＝1时，焊枪左行，左行前半程的电压平均值减左行后半程的电压平均值为正。接着下一个过程，DIR[]＝0，焊枪右行，右行前半程的电压平均值减右行后半程的电压平均值为负，则可以说明焊缝向右偏离，需要将焊枪向右调整。

表1焊枪左右偏离真值表

最后，在判断出焊枪的偏离方向后，处理设备提供2路输出信号，分别记为G1和G2。以编码形式将偏离信号传送至焊枪的控制端，由焊枪的控制端完成对焊枪姿态的自动调整。偏移方向编码真值表如表2所示。

表2偏移方向编码真值表

这里需要指出的是，为了避免干扰，可以进行3个周期的比较(1个周期包括2个单程，如图3)，要求连续2个周期或以上出现同样趋势，才认为焊枪偏离焊缝中心。例如，图3中，进行过程④与过程⑤的比较，通过读取DIR[]的值，判断偏离时DIR[3]＝0焊枪右行，再分别进行焊枪单程电弧电压的差值计算，过程④中为负，过程⑤中为正。同样进行过程⑥与过程⑦的比较，通过计算得出过程⑥为负，过程⑦为正，因此连续2个周期内的电弧电压具有同样的趋势(先负值后正值)，并且焊枪出现偏离的方向信号DIR[]＝0，由此可以断定，焊缝向右偏离。将先负值后正值记为“0”，先正值后负值记为“1”，3周期焊枪左右偏离真值表如表3所示。

表33周期焊枪左右偏离真值表

实施例二

通过本实用新型实施例提供的系统对焊枪进行控制的步骤包括：

电压采集设备将焊枪的工作电压从焊枪的焊接电源中实时采集，并将采集到的电压发送到低通滤波设备中，由低通滤波设备完成电压信号的滤波和提取。低通滤波设备再将提取到的工作电压发送到运算设备。运算设备对接收到的电压进行取平均值运算，并将运算得到的工作电压平均值发送到存储设备进行存储。处理设备从存储设备中提取出焊枪各摆动周期内的工作电压平均值，通过比较焊枪在各摆动周期内的工作电压平均值的大小输出信号到焊枪的控制端，完成对焊枪的姿态的调整。

如图5所示，左边是专门加工的“S”型坡口槽，右边是实际焊缝焊接效果图，从图中能够看出焊接跟踪效果非常好。

【技术效果】

1、采集焊枪在各运动状态下的工作电压，并计算焊枪在各运动状态下的工作电压平均值，通过比较焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对焊枪的姿态进行调整，使焊枪处于焊缝中心，摆脱了人工手动调整焊枪姿态的方式，实现了焊枪姿态的自动调整。与以往的自动焊控制技术相比，本实用新型实施例大幅提高了焊接过程的自动控制水平，不仅避免了人为干预，从而保证了焊接质量，而且降低了操作人员的劳动强度，提高了焊接效率。

2、本实用新型实施例通过对低通滤波设备的应用，对采集到的电压进行低通滤波，得到焊枪的工作电压，避免了信号的干扰，从而提高了对焊枪姿态的调整准确性，进一步保证了焊接质量。

本实用新型实施例摆脱了人工干预，真正实现了焊接过程的完全自动化和智能化，大大拉近了与国际自动焊设备的距离。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种焊枪控制系统，其特征在于，包括：电压采集设备、运算设备及处理设备；所述电压采集设备的信号输出端与所述运算设备的信号输入端信号连接，所述电压采集设备对焊枪在各运动状态下的工作电压进行采集，所述运算设备计算所述焊枪在各运动状态下的工作电压平均值；所述运算设备的信号输出端与所述处理设备的信号输入端信号连接；所述处理设备通过比较所述焊枪在各运动状态下的工作电压平均值的大小输出信号对所述焊枪的姿态进行调整。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：低通滤波设备；所述低通滤波设备的信号输入端与所述电压采集设备的信号输出端信号连接，所述低通滤波设备的信号输出端与所述运算设备的信号输入端信号连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述低通滤波设备包括：第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻及运算放大器；所述第三电阻的一端接所述电压采集设备的信号输出端，所述第三电阻的另一端通过所述第四电阻接所述运算放大器的同相输入端；所述第一电容的一端接在所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一电容的另一端接地；所述第二电容的一端接在所述第四电阻和所述运算放大器的同相输入端之间，所述第二电容的另一端接地；所述第一电阻的一端接地，所述第一电阻的另一端接所述运算放大器的反相输入端；所述第二电阻的一端接所述运算放大器的反相输入端，所述第二电阻的另一端接所述运算放大器的输出端；所述运算放大器的输出端接所述运算设备的信号输入端。

4.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：存储设备；所述存储设备的信号输入端与所述运算设备的信号输出端信号连接，所述存储设备还与所述处理设备信号连接。

5.如权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：报警设备；所述报警设备的信号输入端与所述处理设备的信号输出端信号连接。