CN106425026B - 电弧焊接设备、电弧焊接控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种电弧焊接控制方法，用于电弧焊接设备，所述电弧焊接控制方法包括：根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；根据实际电压和实际电流确定第二临界电压；比较第一临界电压和第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；判断实际电压是否小于临界稳定电压；当实际电压小于临界稳定电压时，增大设定电流，直至实际电压大于或等于临界稳定电压后，恢复设定电流。

Description

电弧焊接设备、电弧焊接控制方法及装置

技术领域

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种电弧焊接设备、电弧焊接控制方法及电弧控制装置。

背景技术

焊接，作为一种十分常用的连接工艺，在工业生产和制造中发挥重要作用。其中，电弧焊接是较为常见的一种焊接类型。其通常是利用电弧放电所产生的热量将焊料与工件互相熔化，工件和焊料熔化形成熔池，该熔池冷却凝固后便形成焊缝，从而获得牢固接头。

随着焊接工艺的精细化发展，越来越多的加工制造场合需要更高质量的焊接。为了适应不同的需求，需要对焊接熔池的形态进行控制。一般情况下，可通过控制电弧的弧长来控制熔池形态，保证焊接质量。如果弧长过大，会造成电弧燃烧不稳定，焊缝质量较差，焊缝的熔深较小而熔宽较大，焊缝产生气孔等问题；因此，通常需要将电弧的弧长控制在较短范围内，即采用短弧焊接的方式以避免上述问题的出现。但在进行短弧焊接时，电弧的弧长也不宜过短，否则可能会出现熔池震荡或临界短路的现象，从而使电弧不稳定，造成焊接缺陷。因此，在进行短弧焊接时，需要控制弧长，以防止弧长过小。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种电弧焊接控制方法，用于电弧焊接设备，包括：

根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；

根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

在本公开的一种示例性实施例中，确定所述第一临界电压包括：

对当前时刻的所述设定电压和所述实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

对当前时刻的所述设定电流和所述实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

计算一预设历史时段的平均电压；

根据所述第一比对结果和所述第二比对结果通过模糊处理确定所述第一临界电压，并对所述平均电压进行补偿处理。

在本公开的一种示例性实施例中，确定所述第二临界电压包括：

根据所述实际电压确定其变化率；

根据所述实际电流确定其变化率；

根据所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

在本公开的一种示例性实施例中，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

在本公开的一种示例性实施例中，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

根据本公开的另一个方面，提供一种电弧焊接控制装置，包括：

第一计算单元，用于根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；

第二计算单元，用于根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

比较单元，用于比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

判断单元，用于判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

在本公开的一种示例性实施例中，确定所述第一临界电压包括：

对当前时刻的所述设定电压和所述实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

对当前时刻的所述设定电流和所述实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

计算一预设历史时段的平均电压；

根据所述第一比对结果和所述第二比对结果通过模糊处理确定所述第一临界电压，并对所述平均电压进行补偿处理。

在本公开的一种示例性实施例中，确定所述第二临界电压包括：

根据所述实际电压确定其变化率；

根据所述实际电流确定其变化率；

所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

在本公开的一种示例性实施例中，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

在本公开的一种示例性实施例中，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

根据本公开的再一个方面，提供一种电弧焊接设备，包括上述任意一项所述的电弧焊接控制装置。

本公开的电弧焊接设备、电弧焊接控制方法及装置，在进行短弧焊接时，可利用实际电压衡量电弧的弧长，并根据对临界稳定电压和当前的实际电压进行比较的结果，对焊接的设定电流进行增大或恢复，从而调节电弧的弧长。即当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，则说明弧长过小；此时，可增大所述设定电流，使焊料熔化速度加快，增大焊料与工件间的距离，以使弧长增加，防止短路或熔池震荡；直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，说明弧长已经处于增大至适合的范围并处于稳定状态，此时，可恢复所述设定电流，不再增大弧长。由此，实现对弧长的控制，在进行短弧长焊接时，可防止弧长过小造成的焊接缺陷。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示意性示出本公开电弧焊接控制方法的流程图。

图2示意性示出本公开中确定确定第一临界电压的流程图。

图3示意性示出确定确定第二临界电压的流程图。

图4示意性示出本公开电弧焊接控制装置的方框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

本示例实施方式中提供了一种方法，如图1，所述电弧焊接控制方法，可以包括：

步骤S10、根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；

步骤S20、根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

步骤S30、比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

步骤S40、判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

本公开的电弧焊接设备、电弧焊接控制方法及装置，在进行短弧焊接时，可利用实际电压衡量电弧的弧长，并根据对临界稳定电压和当前的实际电压进行比较的结果，对焊接的设定电流进行增大或恢复，从而调节电弧的弧长。即当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，则说明弧长过小；此时，可增大所述设定电流，使焊料熔化速度加快，增大焊料与工件间的距离，以使弧长增加，防止短路或熔池震荡；直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，说明弧长已经处于增大至适合的范围并处于稳定状态，此时，可恢复所述设定电流，不再增大弧长。由此，实现对弧长的控制，在进行短弧长焊接时，可防止弧长过小造成的焊接缺陷。

下面，将对本示例实施方式中的内容分享方法的各步骤进行进一步的说明。

在步骤S10中，根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压。

在本公开示例实施方式中，该设定电压可为预设的电弧焊接设备的输出电压；该实际电压可为当前时刻的电弧的电压；该设定电流可为预设的电弧焊接设备的输出电流；该实际电流可为当前时刻的电弧的电流。可直接从电弧焊接设备获取上述个参数，也可利用检测装置实时检测上述参数。

在本公开示例实施方式中，第一临界电压可为电弧处于稳定状态的临界值，其中，如图2，确定所述第一临界电压可以包括：

步骤S110、对当前时刻的设定电压和实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

该第一比对结果可为当前时刻的设定电压和实际电压的差值，即第一比对结果＝实际电压－设定电压；

步骤S120、对当前时刻的设定电流和实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

该第二比对结果可为当前时刻的设定电流和实际电流的差值，即第二比对结果＝实际电流－设定电流；

步骤S130、计算一预设历史时段的平均电压；

该预设历史时段可为在工作状态下的任意一段时间，例如1秒钟、2秒钟、5秒钟等，平均电压可为在该段时间内的实际电压的平均值。

举例而言，可实时获取2秒钟内不同时刻的实际电压，计算各个时刻的实际电压的平均值，从而得到该时段的平均电压。

步骤S140、根据第二比对结果和第一比对结果通过模糊处理确定所述第一临界电压，并对平均电压进行补偿处理。

在进行模糊处理时，可先预设模糊对应规则，该模糊对应规则可包含第一比对结果、第二比对结果、平均电压叠加补偿和第一临界电压的对应关系，其中，第一比对结果和第二比对结果可包括大、合适、小三档；第一临界电压可包括升高和降低。

举例而言，如果第一比对结果为大，第二比对结果为大，则说明当前焊接规范整体偏大，此时，可结合第一比对结果，进行平均电压叠加补偿，以调整能量输出；

如果第一比对结果为小，第二比对结果为小，则说明当前焊接规范整体偏小，此时，可结合第一比对结果，进行平均电压叠加补偿；

如果第一比对结果为大，第二比对结果为小，则说明电弧的弧长变长，造成电弧不稳定的原因可能是熔池震荡，此时，可使第一临界电压升高；

如果第一比对结果为小，第二比对结果为大，则说明弧长变短，发生不稳定状态可能是由临近短路导致的，此时，可使第一临界电压降低。

需要说明的是，上述预设模糊对应规则仅为示例性说明，并不唯一，在本公开的其它示例实施方式中，还可以采用其它对应规则。

在步骤S20中，根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

在本公开示例实施方式中，如图3，确定所述第二临界电压可以包括：

步骤S210、根据所述实际电压确定其变化率；

步骤S220、根据所述实际电流确定其变化率；

步骤S230、根据所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

在步骤S230中，当实际电流的变化率大于等于第一预定值时，即实际电流发生剧烈变化时，若此时的实际电压的变化率超过第二预定值，则可判断：当前时刻的电弧处于发生短路的临界状态，故可将此时的实际电压作为第二临界电压。从而可提高判断临界短路状态的准确性，避免单纯依靠实际电压判断临界短路状态的误差。其中，上述预定电压、第一预定值、第二预定值视具体设备和工况而定，在此不作特殊限定。

在步骤S30中，比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

在步骤S40中，判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

在本公开示例实施方式中，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

在本公开示例实施方式中，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

下述为本公开装置实施方式，可以用于执行本公开方法实施方式。对于公开装置实施方式中未披露的细节，请参照本公开方法实施方式。

本示例实施方式中还提供了一种电弧焊接控制装置，如图4，所述电弧焊接控制装置可以包括第一计算单元1、第二计算单元2、比较单元3和判断单元4，其中：

第一计算单元1可用于根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压。

在本公开示例性实施例中，确定所述第一临界电压可以包括：

对当前时刻的所述设定电压和所述实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

计算一历史时段的平均电压；

根据所述第一比对结果对所述平均电压进行补偿处理；

对所述设定电流和所述实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

所述第二比对结果和补偿处理后的所述平均电压通过模糊处理确定所述第一临界电压。

第二计算单元2可用于根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

在本公开的示例性实施例中，确定所述第二临界电压可以包括：

根据所述实际电压确定其变化率；

根据所述实际电流确定其变化率；

所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

比较单元3可用于比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

判断单元4可用于判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

在本公开的一种示例性实施例中，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

在本公开的一种示例性实施例中，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

本示例实施方式中还提供了一种电弧焊接设备，所述电弧焊接设备可以包括上述任一示例实施方式所述的电弧焊接控制装置。

上述电弧焊接控制装置中各模块的具体细节已经在对应的电弧焊接控制方法中进行了详细的描述，因此此处不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种电弧焊接控制方法，用于电弧焊接设备，其特征在于，包括：

根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；

根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，确定所述第一临界电压包括：

对当前时刻的所述设定电压和所述实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

对当前时刻的所述设定电流和所述实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

计算一预设历史时段的平均电压；

根据所述第一比对结果和所述第二比对结果通过模糊处理确定所述第一临界电压，并对所述平均电压进行补偿处理。

3.根据权利要求1或2所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，确定所述第二临界电压包括：

根据所述实际电压确定其变化率；

根据所述实际电流确定其变化率；

根据所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

4.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

5.根据权利要求1或4所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

6.一种电弧焊接控制装置，其特征在于，包括：

第一计算单元，用于根据当前时刻的设定电压、实际电压、设定电流和实际电流确定第一临界电压；

第二计算单元，用于根据所述实际电压和所述实际电流确定第二临界电压；

比较单元，用于比较所述第一临界电压和所述第二临界电压，并以其中较大的一个作为临界稳定电压；

判断单元，用于判断所述实际电压是否小于所述临界稳定电压；

当所述实际电压小于所述临界稳定电压时，增大所述设定电流，直至所述实际电压大于或等于所述临界稳定电压后，恢复所述设定电流。

7.根据权利要求6所述的电弧焊接控制装置，其特征在于，确定所述第一临界电压包括：

对当前时刻的所述设定电压和所述实际电压进行比对处理，得到第一比对结果；

对当前时刻的所述设定电流和所述实际电流进行比对处理，得到第二比对结果；

计算一预设历史时段的平均电压；

根据所述第一比对结果和所述第二比对结果通过模糊处理确定所述第一临界电压，并对所述平均电压进行补偿处理。

8.根据权利要求6或7所述的电弧焊接控制装置，其特征在于，确定所述第二临界电压包括：

根据所述实际电压确定其变化率；

根据所述实际电流确定其变化率；

所述实际电压、所述实际电流及其各自的变化率确定所述第二临界电压。

9.根据权利要求6所述的电弧焊接控制装置，其特征在于，增大所述设定电流包括：

根据第一公式增大所述设定电流；

所述第一公式为：x_n＝x_n-1+b，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数。

10.根据权利要求6或9所述的电弧焊接控制装置，其特征在于，恢复所述设定电流包括：

根据第二公式恢复所述设定电流；

所述第二公式为：x_n＝(x_n-1·k+b)/(k+1)，其中，其中，x_n为当前时刻的设定电流，x_n-1为上一时刻的设定电流，b为常数，k为设定电流降低的系数。

11.一种电弧焊接设备，其特征在于，包括权利要求6-10任一项所述的电弧焊接控制装置。