钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法技术

一种钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法，它属于一种用于钨极氩弧焊的电弧长度控制方法。它主要是解决现有钨极氩弧焊电弧长度自动控制系统应用范围小、结构复杂、控制精度低、成本较高等技术问题。其技术方案要点是：运用自适应电感控制技术、交流整形技术、数字滤波技术和ＰＷＭ控制技术，利用焊机两输出端子的弧压信号，经信号处理电路后，ＡＤ对其进行采样再输出给单片机，单片机的ＤＡ信号输出接ＰＷＭ产生电路接步进电机驱动电路接步进电机。它通过采用８位通用工业单片机、外部硬件电路和ＰＷＭ控制技术，根据弧压变化计算弧长的偏差，进而实时调整弧长，以实现焊接时弧长的自动控制，填补了交流钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法的空白，并从根本上拓宽了现有弧长控制器的应用范围、简化了控制系统结构、控制精度高，运行稳定可靠。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接的自动控制装置，尤其是一种能同时用于交直流钨极氩弧焊进行电弧长度自动控制的装置。
技术介绍
在现代社会高速发展的今天，铝合金、不锈钢以及其它有色金属的焊接越来越多，对焊接质量要求也越来越高，钨极氩弧焊的应用范围不断扩大，仅仅依靠手工焊和手工调节弧长的半自动焊难以满足焊接质量和焊接效率的要求。目前，钨极氩弧焊电弧长度自动控制来说，实现这些功能的方法有CCD摄像和空气超声传感。CCD摄像的原理是利用CCD摄像机给合现代计算机图像处理技术来获取可直接分辩焊缝、熔池和钨极的清晰、放大的焊接区图像，从而识别焊缝中心线，提取钨极偏离焊缝中心线的方向和距离，从而实现高精度、实时性的控制。空气超声传感是利用声电匹配和聚焦声透镜技术来获取焊缝偏差信息。上述二种方法中，CCD摄像可以获取较多的焊缝信息，但是整个系统抗干能力差、体积大、操作不方便、价格昂贵。空气超声传感的灵敏度由超声传感器与空气介质声阻抗匹配决定，不同的保护气体将影响控制精度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电路简单、成本较低、灵敏度和精确度高、可靠性好的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是包括单片机、PWM电路，其特征是利用焊机两输出端子的弧压信号，经弧压信号处理电路处理后，AD对其进行采样再输出给单片机，单片机的DA信号输出接PWM产生电路接步进电机驱动电路接步进电机。所述在单片机与PWM电路之问连接控制面板，当偏差超过允许范围时，可通过控制面板在一定范围内设定，经过由控制面板设定的时间由单片机DA输出与之对应的偏差信号，同时由P口给出电机旋转方向信号；当偏差在允许范围之内时，单片机DA没有信号输出，电机不动作；当偏差超过允许范围时，根据偏差信号DA输出与之对应的电压，同时给定步进电机旋转方向信号；PWM电路根据DA输出的电压值产生与之相对应的脉冲信号；弧压信号经单片机数字滤波后，再与给定值进行比较并由D/A芯片输出弧长偏差信号。所述弧压信号处理电路对接焊机两输出端子的弧压信号由自适应电感电路进行预处理，得出弧长与输出电压的线性关系；经电流整形电路整形，经窗口电路判断电弧是处于引弧、熄弧还是正常焊接状态，再经积分电路对前级信号进行积分、滤波处理，增加对后续电路的驱动能力输出。所述自适应电感电路对接焊机两输出端子的弧压信号与给定电压进行比较放大后，接积分中值电路再控制电感。所述单片机采用8位、16位或32位通用工业单片机。既可用于直流钨极氩弧焊也可用于交流钨极氩弧焊。所述单片机信号处理包括对弧压信号进行采样以及运算，采用数字滤波确保交流跟踪的精度，①自学习参考值的算法在规定时间每次AD采样的个数为定值，当电弧正常燃弧后，由电弧智能判断电路给出信号AD开始采样，把第二个采样周期内的采样数值与最开始采样周期的平均值作比较，把大于平均值的数值置为平均值，再求出第二个采样周期的平均值，把这个值作为固定参考值。②每个采样周期的平均值的算法把后一个周期内AD采样的采样数值与前一个周期AD采样的平均值比较，当大于平均值的数值置为平均值，再求出采样周期内的平均值。③偏差值的算法把由②所求的平均值与①所求的固定参考值比较。本专利技术是针对
技术介绍
所存在的问题，通过采用单片机和外部硬件电路，结合PWM控制技术，对交直流两用钨极氩弧焊电弧长度自动控制技术进行了系统研究，以该方法为基础的弧长自动控制系统可以直接利用焊接电源输出的电弧电压线性地反映弧长的变化，并对弧长的变化进行精确控制。它通过采用单片机对表征焊炬与焊缝相对位置的特性参数进行软件处理，得出弧长偏差信息，采用软件与硬件相结合对弧长偏差信息进行比较运算，采用PWM电路，根据弧长偏差大小输出相对应的电压信号再输出相应的脉冲矩形波，驱动步进电机使弧长保持一定，从而实现对弧长控制速度优化匹配，使得弧长自动控制过程控制系统结构简单，控制精度高。它主要解决了现有钨极氩弧焊电弧长度自动控制时，控制系统结构复杂、控制精度低、成本较高等技术问题，这种自动控制器适应性强、控制方法简单、控制精度和灵敏度高且分别可调。实际焊接工艺试验证明该控制器电弧长度自动控制效果好，运行稳定可靠，实用性强。附图说明图1是本专利技术的基本结构示意图。图2是本专利技术的弧压信号处理电路原理图。图3是本专利技术的自适应电感电路原理图。具体实施例方式实施例1，本专利技术的基本结构可分为4个部分弧压信号处理电路、单片机信号处理、PWM产生电路、步进电机驱动电路。接焊机两输出端子的弧压信号处理电路的AD输出接单片机，单片机的DA信号输出接PWM产生电路接步进电机驱动电路接步进电机。它采用硬件和软件相结合的方法，通过利用焊机的外特性，即弧长与弧压成线性关系，通过判断弧压偏差来判断弧长变化，从而，实现对电弧长度的自动控制。由硬件电路检测弧压变化，当其变化幅度超过设定范围时，则调整电弧长度。在保证引弧性能的前提下，既可用于直流钨极氩弧焊，也可用于交流钨极氩弧焊。弧压信号经单片机数字滤波后，再与给定值进行比较并由D/A芯片输出弧长偏差信号。给定值可人为设定，也可由系统自动学习给出。采用PWM电路，根据D/A芯片输出的电压信号输出相应的脉冲矩形波。参阅图1所示工作原理图。所述单片机信号处理包括对弧压信号进行采样以及运算。为了保证交流跟踪的精度采用了数字滤波，原理如下①自学习参考值的算法在规定时间每次AD采样的个数为定值，当电弧正常燃弧后，由电弧智能判断电路给出信号AD开始采样，把第二个采样周期内的采样数值与最开始采样周期的平均值作比较，把大于平均值的数值置为平均值，再求出第二个采样周期的平均值，把这个值作为固定参考值。②每个采样周期的平均值的算法把后一个周期内AD采样的采样数值与前一个周期AD采样的平均值比较，当大于平均值的数值置为平均值，再求出这个采样周期内的平均值。③偏差值的算法把由②所求的平均值与①所求的固定参考值比较。当偏差超过允许范围(可通过键盘在一定范围内设定)时，经过一定的时间(可由键盘设定)由单片机DA输出与之对应的偏差信号，同时由P口给出电机旋转方向信号；当偏差在允许范围之内时，单片机DA没有信号输出，电机不动作。PWM产生电路，可根据DA输出的电压值产生与之相对就用的脉冲信号，同时给定步进电机旋转方向信号。步进电机驱动电路主要是用来驱动步进电机的运动。本专利技术通过采用8位通用工业单片机、外部硬件电路和PWM控制技术，根据弧压变化计算弧长的偏差，进而实时调整弧长，以实现焊接时弧长的自动控制。该控制器从根本上拓宽了现有弧长控制器的应用范围、简化了控制系统结构。实际焊接工艺试验证明该弧长自动控制器适用范围广、控制精度高，运行稳定可靠，实用性强实施例2，所述弧压信号处理电路对接焊机两输出端子的弧压信号由自适应电感电路进行预处理，得出弧长与输出电压的线性关系；经电流整形电路整形，经窗口电路判断电弧是处于引弧、熄弧还是正常焊接状态，再经积分电路对前级信号进行积分、滤波处理，增加对后续电路的驱动能力输出。所述自适应电感电路对接焊机两输出端子的弧压信号与给定电压进行比较放大后，接微分中值电路再控制电感。高频引弧时，电感处于强饱和状态，避免高频高压对后面电路的影响，同时保证了引弧的可靠性。没有高频高压时，电感处于线性状态，保证弧压信号正常供给后面的控制电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钨极氩弧焊电弧长度自动控制方法。包括单片机、ＰＷＭ电路，其特征是：利用焊机两输出端子的弧压信号，经弧压信号处理电路处理后，ＡＤ对其进行采样再输出给单片机，单片机的ＤＡ信号输出接ＰＷＭ产生电路接步进电机驱动电路接步进电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，袁灿，屈岳波，尹懿，黄俊，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]