磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法技术

本发明专利技术涉及一种磁控电弧控制器铁芯磁化自动监测及消磁方法。针对磁控电弧控制器使用过程中其铁芯磁化严重影响电弧控制精度且难以实现自动监测及消磁的难题，本发明专利技术公开了一种磁控电弧控制器铁芯磁化自动监测及消磁方法。利用分体移动式磁控电弧控制器实现每个磁极铁芯分别磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯磁化监测方法实现磁极铁芯磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯消磁方法实现磁极铁芯消磁。芯消磁。

【技术实现步骤摘要】
磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法


[0001]本专利技术设计磁控电弧领域，是一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法。

技术介绍

[0002]焊接是制造领域中极为重要的材料成型和加工工艺，其中电弧焊接作为最传统的焊接方法之一，凭借其灵活性好、成本低、稳定性好等特点，广泛应用于航空航天、海工装备、核电建设等重要工业领域，尤其是近年来电弧增材制造技术的高速发展对电弧焊接的精度、质量和效率提出了更高的要求，利用磁场辅助电弧焊接技术是改善电弧焊接质量、提高焊接精度和效率的有效途径。
[0003]国内外学者针对轴向磁场、横向磁场、交变磁场以及尖角磁场进行了广泛的研究，通过实验和数值模拟都证明了这些类型的磁场通过改善电弧的形态和运动轨迹改善了焊接工艺，提高了焊接质量和效率，但是磁控电弧控制器使用过程中总是会出现铁芯磁化的现象，降低电弧控制精度，甚至严重影响电弧的稳定性，难以实现电弧的精确控制。针对这些难题本专利技术公开一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法。

技术实现思路

[0004]一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法，用于磁控电弧过程中磁极铁芯的磁化监测及消磁，其特征在于：利用分体移动式磁控电弧控制器实现每个磁极铁芯分别磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯磁化监测方法实现磁极铁芯磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯消磁方法实现磁极铁芯消磁。
[0005]所述的分体移动式磁控电弧控制器，如图1所示，由磁控电弧控制器主控系统、励磁电源系统、电弧监测系统和分体式磁场发生器组成；所述的磁控电弧控制器主控系统通过通讯总线获取电弧监测系统实时监测到的电弧信号并对电弧信号进行信号分析，通过通讯总线与励磁电源系统实现通讯进而实现对励磁电流的实时控制，通过控制总线实现对分体式磁场发生器的运动控制；所述的励磁电源系统通过通讯总线获取磁控电弧控制器主控系统的控制指令，进而通过励磁电源线给分体式磁场发生器提供励磁电流；所述的电弧监测系统实时监测电弧电压信号并通过通讯总线实现与磁控电弧控制器主控系统通讯；所述的分体式磁场发生器由分体式磁极安装机构、磁极1移动轴、磁极1复位定位开关、磁极1工件定位开关、磁极1、磁极2移动轴、磁极2、磁极2复位定位开关和磁极2工件定位开关组成；所述的分体式磁极安装机构与焊枪固连，一端与磁极1移动轴固连，另一端与磁极2移动轴固连；所述的磁极1移动轴和磁极2移动轴分别与磁极1和磁极2固连并分别控制磁极1和磁极2在焊枪轴线方向上移动；所述的磁极1和磁极2用于产生磁场；所述的磁极1复位定位开关和磁极2复位定位开关分别用于监测磁极1和磁极2的复位位置；所述的磁极1工件定位开关和磁极2工位定位开关分别用于监测磁极1和磁极2与工件的相对位置。
[0006]所述的基于电弧传感的磁极铁芯磁化监测方法利用分体式磁场发生器磁极1和磁
极2分体式移动动作和磁极铁芯磁化电弧监测方法实现；所述的分体式磁场发生器磁极1和磁极2分体式移动动作是在磁极铁芯磁化监测过程中磁控电弧控制器主控系统分别控制磁极1和磁极2从复位位置移动到工件位置再回到复位位置的过程；所述的复位位置是磁极1和磁极2分别在磁极1复位定位开关和磁极2复位定位开关的监测范围内时的位置；所述的工件位置是磁极1和磁极2分别在磁极1工件定位开关和磁极2工件定位开关的监测范围内时的位置；所述的磁极铁芯磁化电弧监测方法是利用磁极铁芯磁化度与磁极铁芯磁化度阈值的关系判断磁极铁芯是否被磁化，若磁极铁芯磁化度大于磁极铁芯磁化度阈值则认为磁极铁芯被磁化，若磁极铁芯磁化度小于磁极铁芯磁化度阈值则认为磁极铁芯未被磁化；所述的磁极铁芯磁化度是磁极铁芯磁化感应电弧信号值与电弧信号初始值的比值；所述的电弧信号初始值为磁极1和磁极2在复位位置时电弧监测系统获取的100个电弧信号值的平均值；所述的磁极铁芯磁化感应电弧信号值为分体式磁场发生器磁极1和磁极2分别在工件位置时电弧监测系统获取的100个电弧信号的均值。
[0007]所述的基于电弧传感的磁极铁芯消磁方法利用自适应反向磁场消磁方法和消磁度监测方法实现；所述的自适应反向磁场消磁方法利用基于电弧传感的消磁电流方向自适应方法自适应消磁电流的方向；所述的消磁度监测方法根据消磁度与消磁度阈值的大小关系判断是否消磁完成，若消磁度大于消磁度阈值则消磁完成，若消磁度小于消磁度阈值则消磁未完成；所述的消磁度为电弧信号初始值与消磁电弧信号值的比值；所述的消磁电弧信号值为消磁过程中电弧信号监测系统实时获取的电弧信号的平均值。
[0008]专利技术的有益效果：
[0009]本专利技术涉及一种磁控电弧控制器铁芯磁化自动监测及消磁方法。利用分体移动式磁控电弧控制器实现每个磁极铁芯分别磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯磁化监测方法实现磁极铁芯磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯消磁方法实现磁极铁芯消磁。本专利技术克服了磁控电弧控制器使用过程中其铁芯磁化严重影响电弧控制精度且难以实现自动监测及消磁的难题。
附图说明
[0010]图1为分体移动式磁控电弧控制器系统图。
[0011]图2为磁极铁芯磁化监测流程图。
[0012]图3为自适应反向磁场消磁方法流程图。
[0013]图4为励磁电流波形。
[0014]图中，(a)为检测励磁电流波形；(b)为正向励磁电流波形；(c)为反向励磁电流波形；A
max
为励磁电流绝对值的最大值；T为励磁电流波形的周期。
具体实施方式
[0015]为了更好地表达整个专利技术的技术方案与有益效果，下面结合附图和实施案例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的实施方式不限于此。
[0016]步骤1：磁极铁芯磁化监测
[0017]磁控电弧焊接开始前，监测磁控电弧控制器磁极铁芯磁化情况，磁极铁芯磁化监测流程图如图2所示。磁极铁芯磁化监测过程中，首先利用电弧监测系统获取电弧信号初始
值U
s1
，U
s1
通过式(1)计算。
[0018][0019]其中，U
s1
为磁极1铁芯磁化监测过程中电弧信号初始值；U11、U12、...、U1
100
为磁极1铁芯磁化监测过程中获取电弧信号初始值时电弧监测系统获取的100个电弧信号值。
[0020]利用磁控电弧控制器主控系统控制磁极1向工件位置移动，直到磁极1工件定位开关监测到工件，电弧监测系统获取磁极铁芯磁化感应电弧信号值U
g1
，U
g1
通过式(2)计算。
[0021][0022]其中，U
g1
为磁极1铁芯磁化监测过程中磁极铁芯磁化感应电弧信号值；Ug11、Ug12、...、Ug1
100
为磁极1铁芯磁化监测过程中获取磁极铁芯磁化感应电弧信号值时电弧监测系统获取的100个电弧信号值。
[0023]利用磁控电弧控制器主控系统控制磁极1向复位位置移动，直到磁极1复位定位开关监测到磁极。磁极2获取电弧信号初始值U...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法，用于磁控电弧过程中磁极铁芯的磁化监测及消磁，其特征在于：利用分体移动式磁控电弧控制器实现每个磁极铁芯分别磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯磁化监测方法实现磁极铁芯磁化监测；利用基于电弧传感的磁极铁芯消磁方法实现磁极铁芯消磁。2.根据权利要求1所述的一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法，其特征在于：所述的分体移动式磁控电弧控制器由磁控电弧控制器主控系统、励磁电源系统、电弧监测系统和分体式磁场发生器组成；所述的磁控电弧控制器主控系统通过通讯总线获取电弧监测系统实时监测到的电弧信号并对电弧信号进行信号分析，通过通讯总线与励磁电源系统实现通讯进而实现对励磁电流的实时控制，通过控制总线实现对分体式磁场发生器的运动控制；所述的励磁电源系统通过通讯总线获取磁控电弧控制器主控系统的控制指令，进而通过励磁电源线给分体式磁场发生器提供励磁电流；所述的电弧监测系统实时监测电弧电压信号并通过通讯总线实现与磁控电弧控制器主控系统通讯；所述的分体式磁场发生器由分体式磁极安装机构、磁极1移动轴、磁极1复位定位开关、磁极1工件定位开关、磁极1、磁极2移动轴、磁极2、磁极2复位定位开关和磁极2工件定位开关组成；所述的分体式磁极安装机构与焊枪固连，一端与磁极1移动轴固连，另一端与磁极2移动轴固连；所述的磁极1移动轴和磁极2移动轴分别与磁极1和磁极2固连并分别控制磁极1和磁极2在焊枪轴线方向上移动；所述的磁极1和磁极2用于产生磁场；所述的磁极1复位定位开关和磁极2复位定位开关分别用于监测磁极1和磁极2的复位位置；所述的磁极1工件定位开关和磁极2工位定位开关分别用于监测磁极1和磁极2与工件的相对位置。3.根据权利要求1所述的一种磁控电弧控制器磁极铁芯磁化自动监测及消磁方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾爱亭，王东前，夏秀艳，张亚茜，马佳乐，洪波，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：