CN215468708U - 一种焊接过程中电弧异常检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种焊接过程中电弧异常检测装置，包括焊接组件、检测控制组件和上位机，所述焊接组件包括通过焊接电缆和焊丝相连的焊枪、送丝机构、焊接电源和运动机构，所述检测控制组件包括控制器、电流电压采集卡和模拟量输入单元；所述电流电压采集卡的电压采集端与焊接电源的正负极相连以采集实际焊接电压，在焊接电源的正极线缆上设有电流互感器，所述电流互感器通过控制线缆与电流电压采集卡的电流采集端相连；所述电流电压采集卡通过控制线缆与模拟量输入单元相连，所述模拟量输入单元通过控制线缆与控制器相连，所述控制器通过通讯线与上位机相连，在上位机上连接有计时器和声光报警器，所述控制器通过驱动器和控制线缆与运动机构相连。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接过程中电弧异常检测装置。
背景技术：
焊接，也称作熔接，是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。
现代焊接的能量来源有很多种，包括气体焰、电弧、激光、电子束、摩擦和超声波等；除了在工厂中使用外，焊接还可以在多种环境下进行，如野外、水下和太空；无论在何处，焊接都可能给操作者带来危险，所以在进行焊接时必须采取适当的防护措施。
目前，熔化极电弧焊是较为常见的一种焊接形式，实际应用过程中，熔化极电弧焊常常因为焊接参数设置不正确、焊机异常、送丝装置异常、收弧异常、熔池保护异常等因素出现粘丝现象，尤其在自动化焊接过程中，此种情况出现时绝大多数自动化焊接设备无法对其进行感知，运动机构会继续沿着焊接方向行走，很容易出现将焊枪拉弯甚至损坏以及导致焊缝出现质量问题，大大降低了焊接的生产效率和稳定性。
实用新型内容：
本实用新型实施例提供了一种焊接过程中电弧异常检测装置，结构设计合理，基于控制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件，能够实时检测焊接电流和焊接电压，继而通过对其数据进行处理，以判断是否出现了电弧异常状态，同时，当出现电弧异常状态时，能够第一时间响应发出声光报警信息，并停止运动机构的运行动作，对焊接设备提供保护，减少人工操作，提高焊接过程智能化水平，解决了现有技术中存在的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种焊接过程中电弧异常检测装置，包括焊接组件、检测控制组件和上位机，所述焊接组件包括通过焊接电缆和焊丝相连的焊枪、送丝机构、焊接电源和运动机构，所述检测控制组件包括控制器、电流电压采集卡和模拟量输入单元；所述电流电压采集卡的电压采集端与焊接电源的正负极相连以采集实际焊接电压，在焊接电源的正极线缆上设有电流互感器，所述电流互感器通过控制线缆与电流电压采集卡的电流采集端相连；所述电流电压采集卡通过控制线缆与模拟量输入单元相连，所述模拟量输入单元通过控制线缆与控制器相连，以将采集得到的焊接电压和焊接电流实时传输到控制器进行处理，所述控制器通过通讯线与上位机相连，在上位机上连接有计时器和声光报警器，所述计时器用于记录采集焊接电压和焊接电流对应的时间节点，所述声光报警器用于在出现电弧异常状态时发出声光报警信息；所述控制器通过驱动器和控制线缆与运动机构相连。
在电流电压采集卡上还设有模拟量输出引脚，所述电流电压采集卡通过模拟量输出引脚和控制线缆与模拟量输入单元相连。
在模拟量输入单元上设有10个引脚，所述模拟量输入单元通过AI0、AI1和AGND引脚与电流电压采集卡相连。
所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器相连，在驱动器的十六号引脚上设有第三电磁继电器，在第三电磁继电器上并联有第一二极管和第五电阻，在第三电磁继电器上还设有运动机构接口，以控制运动机构的启停。
所述声光报警器包括与上位机相并联的第一电磁继电器和第二电磁继电器，在第一电磁继电器上设有指示灯，在第二电磁继电器上设有扬声器。
所述计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第四电阻和第四电容，所述计时器的七号引脚与上位机相连。
本实用新型采用上述结构，通过焊接电缆和焊丝将焊接组件内的多个部件进行连接形成一个整体，以方便进行数据的采集和分析；通过电流电压采集卡与电流互感器相配合来检测焊接电流和焊接电压，同时通过模拟量输入单元传输到控制器内；通过上位机连接的计时器和声光报警器来记录相应的检测时间节点，并在电弧异常状态时发出声光报警信息；通过控制器和驱动器相配合来控制运动机构的启停动作，驱动器可以快速将控制器的指令传输给运动机构，响应速度快，具有安全实用、精准高效的优点。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的控制原理图。
图3为本实用新型的驱动器的电气原理图。
图4为本实用新型的声光报警器的电气原理图。
图5为本实用新型的计时器的电气原理图。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
如图1-5中所示，一种焊接过程中电弧异常检测装置，包括焊接组件、检测控制组件和上位机，所述焊接组件包括通过焊接电缆和焊丝相连的焊枪、送丝机构、焊接电源和运动机构，所述检测控制组件包括控制器、电流电压采集卡和模拟量输入单元；所述电流电压采集卡的电压采集端与焊接电源的正负极相连以采集实际焊接电压，在焊接电源的正极线缆上设有电流互感器，所述电流互感器通过控制线缆与电流电压采集卡的电流采集端相连；所述电流电压采集卡通过控制线缆与模拟量输入单元相连，所述模拟量输入单元通过控制线缆与控制器相连，以将采集得到的焊接电压和焊接电流实时传输到控制器进行处理，所述控制器通过通讯线与上位机相连，在上位机上连接有计时器和声光报警器，所述计时器用于记录采集焊接电压和焊接电流对应的时间节点，所述声光报警器用于在出现电弧异常状态时发出声光报警信息；所述控制器通过驱动器和控制线缆与运动机构相连。
在电流电压采集卡上还设有模拟量输出引脚，所述电流电压采集卡通过模拟量输出引脚和控制线缆与模拟量输入单元相连。
在模拟量输入单元上设有10个引脚，所述模拟量输入单元通过AI0、AI1和AGND引脚与电流电压采集卡相连。
所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器相连，在驱动器的十六号引脚上设有第三电磁继电器，在第三电磁继电器上并联有第一二极管和第五电阻，在第三电磁继电器上还设有运动机构接口，以控制运动机构的启停。
所述声光报警器包括与上位机相并联的第一电磁继电器和第二电磁继电器，在第一电磁继电器上设有指示灯，在第二电磁继电器上设有扬声器。
所述计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第四电阻和第四电容，所述计时器的七号引脚与上位机相连。
本实用新型实施例中的一种焊接过程中电弧异常检测装置的工作原理为：基于控制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件，能够实时检测焊接电流和焊接电压，继而通过对其数据进行处理，以判断是否出现了电弧异常状态，同时，当出现电弧异常状态时，能够第一时间响应发出声光报警信息，并停止运动机构的运行动作，对焊接设备提供保护，减少人工操作，提高焊接过程智能化水平，应用场景广泛；特别说明的是，当出现电弧异常状态时，焊接电流和焊接电压都会出现较大的改变，以此为依据，便可以判断焊接组件的使用状态。
在整体方案中，主要包括焊接组件、检测控制组件和上位机，焊接组件用来执行日常的焊接操作，检测控制组件来实时检测获取焊接组件的焊接电压和焊接电流，同时还能够通过通讯线将得到的数据传输到上位机进行显示，一旦出现电弧异常状态，上位机可以通过声光报警器发出声光报警信息，控制器通过驱动器来停止运动机构的动作；一般情况下，驱动器的通用性很强，可以驱动多种类型的运动机构启停，例如电机、传送带、推杆等。
实际获取焊接电压和焊接电流时，首先通过控制线缆将焊接电源正负极接入电流电压采集卡的电压采集端以采集实际焊接电压，然后焊接电压正极线缆穿过电流互感器，将电流互感器输出模拟量信号通过控制线缆连接至电流电压采集卡电流采集端，得到实际焊接电流；再经电流电压采集卡对实际焊接电流和实际焊接电压进行处理后输出模拟量输入单元可接收的模拟信号，使控制器获取相应的检测数据。
进一步的，在一些特定的应用场景下，焊接电源具备实际焊接电流和焊接电压输出功能时，可以直接将焊接电源处理过的信号直接接入到模拟量输入单元，无需使用电流电压采集卡和电流互感器。
控制器实时获取焊接电压和焊接电流之后，可以在内部进行检测算法处理，当检测的实际焊接电流和焊接电压数值远远偏离设定阈值并且持续超过检测时间后，控制器会判定电弧出现异常，首先通过驱动器来停止运动机构的动作，向焊接电源发出停弧命令，同时向上位机传输信息，上位机将异常状况显示出来，并通过声光报警器一直发出声光报警信息，直至人工干预处理完成焊接异常状态后，才允许清除报警信息继续进行后面的焊接过程。
通过电弧异常检测装置和方法可以有效避免焊接过程出现电弧异常后，运动机构继续向前行走，保护设备安全，减少人工操作，提高焊接过程智能化水平。
优选的，驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，驱动器通过一号引脚与控制器相连，在驱动器的十六号引脚上设有第三电磁继电器，在第三电磁继电器上并联有第一二极管和第五电阻，在第三电磁继电器上还设有运动机构接口，以控制运动机构的启停，运动结构接口可以适用于不同种类的机构和装置，响应速度快，可以根据控制器的指令瞬间启停运动机构。
优选的，声光报警器包括与上位机相并联的第一电磁继电器和第二电磁继电器，在第一电磁继电器上设有指示灯，在第二电磁继电器上设有扬声器，在两个电磁继电器的作用下，当有电弧异常状态时，指示灯和扬声器同时快速响应，为用户提供持续的声光报警信息。
优选的，计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第四电阻和第四电容，计时器的七号引脚与上位机相连，能够记录采集焊接电压和焊接电流对应的时间节点，当出现异常情况时，也能记录相应的时间，方便进行查询。
综上所述，本实用新型实施例中的一种焊接过程中电弧异常检测装置基于控制器的集成控制作用，配合多类型的电气元件，能够实时检测焊接电流和焊接电压，继而通过对其数据进行处理，以判断是否出现了电弧异常状态，同时，当出现电弧异常状态时，能够第一时间响应发出声光报警信息，并停止运动机构的运行动作，对焊接设备提供保护，减少人工操作，提高焊接过程智能化水平，应用场景广泛；特别说明的是，当出现电弧异常状态时，焊接电流和焊接电压都会出现较大的改变，以此为依据，便可以判断焊接组件的使用状态。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (6)
1.一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：包括焊接组件、检测控制组件和上位机，所述焊接组件包括通过焊接电缆和焊丝相连的焊枪、送丝机构、焊接电源和运动机构，所述检测控制组件包括控制器、电流电压采集卡和模拟量输入单元；所述电流电压采集卡的电压采集端与焊接电源的正负极相连以采集实际焊接电压，在焊接电源的正极线缆上设有电流互感器，所述电流互感器通过控制线缆与电流电压采集卡的电流采集端相连；所述电流电压采集卡通过控制线缆与模拟量输入单元相连，所述模拟量输入单元通过控制线缆与控制器相连，以将采集得到的焊接电压和焊接电流实时传输到控制器进行处理，所述控制器通过通讯线与上位机相连，在上位机上连接有计时器和声光报警器，所述计时器用于记录采集焊接电压和焊接电流对应的时间节点，所述声光报警器用于在出现电弧异常状态时发出声光报警信息；所述控制器通过驱动器和控制线缆与运动机构相连。
2.根据权利要求1所述的一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：在电流电压采集卡上还设有模拟量输出引脚，所述电流电压采集卡通过模拟量输出引脚和控制线缆与模拟量输入单元相连。
3.根据权利要求1所述的一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：在模拟量输入单元上设有10个引脚，所述模拟量输入单元通过AI 0、AI 1和AGND引脚与电流电压采集卡相连。
4.根据权利要求1所述的一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器通过一号引脚与控制器相连，在驱动器的十六号引脚上设有第三电磁继电器，在第三电磁继电器上并联有第一二极管和第五电阻，在第三电磁继电器上还设有运动机构接口，以控制运动机构的启停。
5.根据权利要求1所述的一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：所述声光报警器包括与上位机相并联的第一电磁继电器和第二电磁继电器，在第一电磁继电器上设有指示灯，在第二电磁继电器上设有扬声器。
6.根据权利要求1所述的一种焊接过程中电弧异常检测装置，其特征在于：所述计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有相并联的第四电阻和第四电容，所述计时器的七号引脚与上位机相连。
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