[發(fā)明專利]熔化極氣體保護焊磁控電弧傳感焊縫實時跟蹤技術

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810031270.3
• 申請日: 2008-05-12
• 公開（公告）號: CN101327545A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 洪波;來鑫;洪宇翔;尹力;魏復理
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127;B23K9/173
• 代理公司: 湘潭市雨湖區(qū)創(chuàng)匯知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 左祝安

技術領域

本發(fā)明涉及焊接控制技術，特別是一種用于熔化極氣體保護焊的焊縫自動跟蹤技術。

背景技術

熔化極氣體保護焊以其高效、節(jié)能、操作簡單方便，在實際生產(chǎn)中得到廣泛的應用， 并已經(jīng)成為手工電弧焊的替代工藝。實現(xiàn)焊接過程自動化控制所要解決的主要問題是焊縫自 動跟蹤。目前用于熔化極氣體保護焊的焊縫跟蹤傳感器大多是機械式電弧傳感器和激光式傳 感器，機械式電弧傳感器利用電弧自身作為傳感器，實時性強，焊槍運動的靈活性和可達性 好，制造成本低，但體積大、噪聲大、易磨損、控制精度不高。激光式傳感器雖然控制精度 比較高，但它的成本高，實時性差。

對磁控電弧的研究，主要集中在改善焊縫成形方面，現(xiàn)在也有用于焊縫跟蹤的報道， 但都是非熔化極焊接。對熔化極焊接，現(xiàn)有報道的方法是采用一套雙滑塊結構：該結構包括 兩套十字滑塊，焊接系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)相對獨立，前置的十字滑塊用磁控電弧傳感器作用于小 電流的TIG焊來構成跟蹤系統(tǒng)，后面的由熔化極氣保焊構成的接焊接系統(tǒng)按一定的時間差重 復前置的十字滑塊的動作，這樣來完成跟蹤。該系統(tǒng)的體積大、成本高，由于控制系統(tǒng)存在 一個延遲時間，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實時性受到了很大影響。

對于熔化極氣體保護焊磁控電弧傳感焊縫實時跟蹤，目前尚未發(fā)現(xiàn)別人開展過這方面 的研究，重要原因是熔化極氣體保護焊的電弧較短、飛濺大，用磁場控制電弧就出現(xiàn)了很多 問題。但是要真正實現(xiàn)熔化極氣體保護焊的磁控電弧傳感焊縫實時跟蹤，必須實現(xiàn)實時跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種成本低、實時性好、靈敏度和精確度高、穩(wěn)定性好的熔化極 氣體保護焊磁控電弧傳感焊縫實時跟蹤控制方法。

本發(fā)明主要是為了解決目前熔化極氣體保護焊焊縫自動跟蹤控制系統(tǒng)結構復雜、控制 精度低、實時性不好等問題。其技術方案要點是：它包括由焊槍和焊接電源組成的焊接系統(tǒng)、 焊縫跟蹤傳感器、控制系統(tǒng)、一套十字滑架和輪式機器人組成的跟蹤執(zhí)行機構，焊縫跟蹤傳 感器采用磁控電弧傳感器并安裝熔化極氣體保護焊的焊槍上，焊槍安裝在跟蹤執(zhí)行機構上； 控制系統(tǒng)包括信號采集與處理電路、控制器、驅動控制電路、顯示電路；焊接電弧在磁控電 弧傳感器的作用下運動，掃描焊縫得到焊縫橫向與高低偏差信息，經(jīng)信號處理電路后，送入 微機系統(tǒng)進行數(shù)字濾波和軟件處理，運算結果控制跟蹤執(zhí)行機構自動跟蹤焊縫，完成自動化 焊接。磁控電弧傳感器安裝在熔化極氣體保護焊的焊槍上，焊接點即為信號采集點。磁控電 弧傳感器包括勵磁電源、磁場發(fā)生裝置、霍爾傳感器，其掃描頻率和掃描寬度均線性可調(diào)。 磁控電弧傳感器的掃描頻率范圍為3HZ-15HZ。用于熔化極氣體保護焊的氣體包括CO₂等。 磁控電弧傳感器采用包括勵磁電源、磁場發(fā)生裝置、霍爾傳感器構成，所述磁場發(fā)生裝置安 裝在熔化極氣體保護焊的焊槍上，所述磁場發(fā)生裝置的一對磁極用耐高溫材料制作。所述勵 磁電源提供可產(chǎn)生的頻率和幅值可調(diào)的激勵電流和兩個與勵磁電流同頻率的中斷脈沖信號。 濾波電路采用2個串聯(lián)的巴特沃思低通濾波器進行硬件濾波。

本發(fā)明的有益效果是：把磁控電弧傳感器用于熔化極氣體保護焊焊縫自動跟蹤上，具 有實時性好、控制精度高、成本低等優(yōu)點，解決了目前熔化極氣體保護焊焊縫自動跟蹤的一 系列問題。通過實際焊接工藝試驗證明：跟蹤效果好，運行穩(wěn)定可靠，實用性強。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的磁控電弧傳感器的磁場發(fā)生裝置結構示意圖。

圖3是本發(fā)明的磁控電弧傳感器的勵磁電源結構示意圖。

圖4是本發(fā)明的濾波電路原理圖。

圖5是本發(fā)明的采樣區(qū)間示意圖。

具體實施方式

實施例1，本發(fā)明由磁控電弧傳感器、焊槍和焊接電源等組成的焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、 跟蹤執(zhí)行機構等構成。磁控電弧傳感器安裝在焊槍上，焊槍安裝在跟蹤執(zhí)行機構上。磁控電 弧傳感器產(chǎn)生交變磁場，驅動熔化極氣體保護焊焊電弧按一定的頻率和幅度擺動，從而掃描 焊縫，得到焊縫的信息，經(jīng)過濾波電路濾波放大后送入控制系統(tǒng)進行處理，控制系統(tǒng)實時的 對滑塊執(zhí)行結構和焊接小車進行調(diào)整，從而進行焊縫跟蹤。該系統(tǒng)焊接點即為偏差信號采集 點，邊焊接邊跟蹤，實時性非常好。參閱圖1。