一种多态双丝电弧焊接装置及其电弧稳定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种多态双丝电弧焊接装置及其电弧稳定方法，该装置包括第一直流电源、第二直流电源、可变焊接电源、图像采集器、第一导电嘴、第二导电嘴、第一送丝机构、第二送丝机构、信号处理电路、控制器和电压传感器，所述第一焊丝和第二焊丝上设有电压传感器，在与所述间接电弧M相平行的水平面上设置有图像采集器，且所述图像采集器的光入口朝向间接电弧M，所述电压传感器和图像采集器通过信号处理电路与控制器相连。本发明专利技术实时监测间接电弧M的长度，以及电弧输出的电弧电压信号，并根据间接电弧M的长度调整送丝速度或设定电压，当间接电弧M不稳定时，对送丝速度或设定电压进行调整，避免出现熔池坍塌、熔池面积增大的问题。熔池面积增大的问题。熔池面积增大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多态双丝电弧焊接装置及其电弧稳定方法


[0001]本专利技术涉及焊接
，具体而言，涉及一种多态双丝电弧焊接装置及其电弧稳定方法。

技术介绍

[0002]随着全球制造业竞争趋势的加剧，人们对于焊接质量以及焊接效率的要求越来越高，因此提高焊接效率和焊接质量，同时降低生产成本成为了众多焊接工作者追求的目标。对于焊接效率的提高主要有两种途径：其一是通过提高焊接速度，主要是针对薄板件焊接；另外一种是提高焊丝的熔敷率，主要是针对中、厚板焊接。双丝电弧焊技术由于其具有焊接速度高、焊接质量好以及高熔敷率等优点受到人们的关注。
[0003]多态双丝电弧焊接是一种新型双丝电弧焊接方法，该方法的典型特点是它的两根焊丝分别与工件之间产生两个电弧以外，还在两根焊丝之间产生了一个M弧，实现了两根焊丝起三个电弧的功能。该方法所产生的三个电弧是一种动态电弧，两个焊丝分别与工件产生的主电弧是交替存在的，主电弧A和B交替起弧和熄灭，通过恒压源进行供电，M弧在此过程中由方波交流电(恒流源)提供能量，用来调节流入工件的焊接电流大小。它从根本上解决了提高焊丝熔敷率与降低工件热输入之间的矛盾，有效提高焊丝熔敷率，有效降低工件热输入。但是，在实际使用中，发现该方法存在M弧不太稳定的问题，容易造成熔池坍塌、熔池面积增大和焊缝越来越宽的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种多态双丝电弧焊接装置及其电弧稳定方法，能够较好的控制间接电弧M的长度，从而保证焊缝成形的一致性。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种多态双丝电弧焊接装置，包括第一直流电源、第二直流电源、可变焊接电源、图像采集器、第一导电嘴、第二导电嘴、第一送丝机构、第二送丝机构、信号处理电路、控制器和电压传感器；所述第一直流电源的正极连接可变焊接电源的P极，所述可变焊接电源的N极连接第二直流电源的正极，所述第二直流电源的负极连接第一直流电源的负极后连接焊接工件的一侧面的中心，所述焊接工件的一侧面为与焊接面相对的侧面；所述第一送丝机构和第二送丝机构分别将第一焊丝和与第二焊丝送入第一导电嘴和第二导电嘴，所述第一导电嘴和第二导电嘴分别与第一直流电源和第二直流电源的正极连接，且第一焊丝和与第二焊丝的末端分别靠近待焊接工件的焊接面；所述第一直流电源、第一焊丝和焊接工件形成左回路，所述第一焊丝和焊接工件之间形成主电弧A；所述第二直流电源、第二焊丝和焊接工件形成右回路，所述第二焊丝和焊接工件形成主电弧B；所述可变焊接电源、第一焊丝和第二焊丝形成分流回路,所述第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M；所述第一焊丝和第二焊丝上设有电压传感器，在与所述间接电弧M相平行的水平面上设置有图像采集器，且所述图像采集器的光入口朝向间接电弧M，所述电压传感器和图像采集器通过信号处理电路与控制器相连。
[0006]作为优选方案，所述图像采集器包括镜头仓、光路仓、保护板、反射板和摄像机，所述摄像头和反射板设于镜头仓内部，且所述反射板位于摄像头上方，所述光路仓设于镜头仓侧部，且其内部开设有光路通道，所述光路通道一端与反射板相对应，另一端设置有保护板。
[0007]作为优选方案，所述信号处理电路包括依次连接的差分放大电路、隔离放大电路、低通滤波电路和数字化处理电路，用于将电压信号进行差分放大、隔离、滤波和数字化处理后发送至控制器进行运算和控制。
[0008]作为优选方案，所述多态双丝电弧焊接装置包括交替连续工作的焊接状态一和焊接状态二；处于焊接状态一时，所述第一焊丝和焊接工件之间形成主电弧A，同时在第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M；处于焊接状态二时，所述第二焊丝和焊接工件之间形成主电弧B，同时在第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M。
[0009]本专利技术还提供了一种如上任一项所述的多态双丝电弧焊接装置的电弧稳定方法，包括如下步骤：利用图像采集器和电压传感器实时获取M弧图像和电压信号；所述信号处理电路对电压信号进行差分放大、隔离、滤波和数字化处理后，送入控制器进行运算和控制；基于改进的Canny算法对所述M弧图像进行灰度和二值化处理，获得边缘二值图像；利用边缘连接算法连接所述边缘二值图像的边缘，计算获得间接电弧M的长度；判断所述间接电弧M的长度是否在设定范围内，若是，则根据默认送丝速度和设定电压进行焊接，反之进行下一步；根据所述电压信号与预设公式调整送丝速度或设定电压。
[0010]作为优选方案，所述改进的Canny算法的计算公式如下：
[0011][0012][0013][0014]其中，dx和dy分别为x，y两个方向上的梯度幅值，D1和D2为x，y两个方向上高斯平滑滤波后的图像，G(x)为一维高斯滤波内核函数，σ为高斯滤波器的标准差，
[0015]作为优选方案，所述边缘连接算法为Hough变换算法，Hough变换算法的公式如下：
[0016]x cos(θ)+ysin(θ)＝ρ；
[0017]上式中，x、y分别表示原图像空间坐标系中某直线上像素的横坐标和纵坐标，ρ和θ分别表示该直线离原点的法线距离和该法线相对于x轴的角度。
[0018]作为优选方案，根据所述电压信号与预设公式调整送丝速度，包括：
[0019]S
RV
’
＝S
RV
+(L
M
‑
L
std
)K1；
[0020]上式中，S
RV
’
为调整后的送丝速度，S
RV
为默认送丝速度，L
M
为当前间接电弧M的长度，L
std
为间接电弧M的标准长度，K1为系数。
[0021]作为优选方案，根据所述电压信号与预设公式调整设定电压，包括：
[0022]V
RV
'＝V
RV
+(L
M
‑
L
std
)K2；
[0023]上式中，V
RV
'为调整后的设定电压，V
RV
为调整前的设定电压，L
M
为当前间接电弧M的长度，L
std
为间接电弧M的标准长度，K2为系数。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：通过在多态双丝电弧焊接装置上安装图像采集器和电压传感器，实时监测间接电弧M的长度，以及电弧输出的电弧电压信号，并根据间接电弧M的长度调整送丝速度或设定电压，当间接电弧M的长度处于设定范围内时，使该装置以默认送丝速度和设定电压进行焊接，保证焊接的连续性和稳定性；只有在间接电弧M不稳定时，才对送丝速度或设定电压进行调整，避免出现熔池坍塌、熔池面积增大的问题。采用基于改进的Canny算法对M弧图像进行灰度和二值化处理，消除了无用横条纹边缘的同时大大减少了伪边缘，能够实现对电弧弧长的准确监测，间接电弧M的边缘识别结果较准确。
附图说明
[0025]参照附图来说明本专利技术的公开内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多态双丝电弧焊接装置，其特征在于，包括第一直流电源、第二直流电源、可变焊接电源、图像采集器、第一导电嘴、第二导电嘴、第一送丝机构、第二送丝机构、信号处理电路、控制器和电压传感器；所述第一直流电源的正极连接可变焊接电源的P极，所述可变焊接电源的N极连接第二直流电源的正极，所述第二直流电源的负极连接第一直流电源的负极后连接焊接工件的一侧面的中心，所述焊接工件的一侧面为与焊接面相对的侧面；所述第一送丝机构和第二送丝机构分别将第一焊丝和与第二焊丝送入第一导电嘴和第二导电嘴，所述第一导电嘴和第二导电嘴分别与第一直流电源和第二直流电源的正极连接，且第一焊丝和与第二焊丝的末端分别靠近待焊接工件的焊接面；所述第一直流电源、第一焊丝和焊接工件形成左回路，所述第一焊丝和焊接工件之间形成主电弧A；所述第二直流电源、第二焊丝和焊接工件形成右回路，所述第二焊丝和焊接工件形成主电弧B；所述可变焊接电源、第一焊丝和第二焊丝形成分流回路,所述第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M；所述第一焊丝和第二焊丝上设有电压传感器，在与所述间接电弧M相平行的水平面上设置有图像采集器，且所述图像采集器的光入口朝向间接电弧M，所述电压传感器和图像采集器通过信号处理电路与控制器相连。2.根据权利要求1所述的多态双丝电弧焊接装置，其特征在于，所述图像采集器包括镜头仓、光路仓、保护板、反射板和摄像机，所述摄像头和反射板设于镜头仓内部，且所述反射板位于摄像头上方，所述光路仓设于镜头仓侧部，且其内部开设有光路通道，所述光路通道一端与反射板相对应，另一端设置有保护板。3.根据权利要求1所述的多态双丝电弧焊接装置，其特征在于，所述信号处理电路包括依次连接的差分放大电路、隔离放大电路、低通滤波电路和数字化处理电路，用于将电压信号进行差分放大、隔离、滤波和数字化处理后发送至控制器进行运算和控制。4.根据权利要求1所述的多态双丝电弧焊接装置，其特征在于，所述多态双丝电弧焊接装置包括交替连续工作的焊接状态一和焊接状态二；处于焊接状态一时，所述第一焊丝和焊接工件之间形成主电弧A，同时在第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M；处于焊接状态二时，所述第二焊丝和焊接工件之间形成主电弧B，同时在第一焊丝和第二焊丝的末端之间形成间接电弧M。5.一种根据权利要求1至4任一项所述的多态双丝电弧焊接装置的电弧稳定方法，其特征在于，包括如下步骤：利用图像采集器和电压传感器实时获取M弧图像和电压信号；所述信号处理电路对电压信号进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功，马俞瑞，杜博枝，戚明喆，
申请(专利权)人：东南大学南京江北新区创新研究院，
类型：发明
国别省市：