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专利名称：基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法及装置、存储介质

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202111618698.X

专利申请（专利权）人：唐山松下产业机器有限公司
权利人地址：河北省唐山市高新技术开发区庆南道9号

专利发明（设计）人：孙永涛,王伟

专利摘要：本申请的实施例揭示了基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法及装置、存储介质。该方法包括获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率；若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制所述直流电弧焊机输出脉冲电流，所述脉冲电流的电流值大于所述初始燃弧阶段的电流值，且所述脉冲电流的频率高于所述初始燃弧阶段的电流频率。本申请技术方案能稳定熔池，避免熔池震荡，从而达到稳定焊接的目的。

主权利要求：
1.一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法，其特征在于，包括：根据所述直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段，所述初始周期包括至少两个初始子周期；
获取所述初始燃弧阶段的电流值和电流频率；
若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制所述直流电弧焊机在所述燃弧阶段的电流下降过程中输出脉冲电流，所述脉冲电流的电流值大于所述初始燃弧阶段的电流值，且所述脉冲电流的频率高于所述初始燃弧阶段的电流频率；
若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，则停止输出所述脉冲电流。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和所述初始燃弧阶段，包括：根据所述电流波形查找到电流的值呈内曲线型下降的阶段，则将所述电流的值呈内曲线型下降的阶段作为所述初始燃弧阶段。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述控制所述直流电弧焊机在所述燃弧阶段的电流下降过程中输出脉冲电流之后，所述方法还包括：若检测到所述脉冲电流的持续输出时间长度达到预设时间长度，则停止输出所述脉冲电流。
4.一种直流电弧焊机的控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，配置为根据所述直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段，所述初始周期包括至少两个初始子周期；
所述获取模块，还配置为获取所述初始燃弧阶段的电流值和电流频率；
比较控制模块，配置为若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制所述直流电弧焊机在所述燃弧阶段的电流下降过程中输出脉冲电流，所述脉冲电流的电流值大于所述初始燃弧阶段的电流值，且所述脉冲电流的频率高于所述初始燃弧阶段的电流频率；
所述比较控制模块，还配置为若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，则停止输出所述脉冲电流。
5.一种直流电弧焊机，其特征在于，包括：
焊枪，用于焊接工作；
交直流电转换器，用于转换电源的交直流电；
控制器，与所述交直流电转换器和所述焊枪电连接，以执行权利要求1?3中的任一项所述的控制方法；
焊箱主体，用于装载所述交直流电转换器和所述控制器，电连接所述焊枪。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至3中任一项所述的控制方法。 说明书 : 基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法及装置、存储介质技术领域[0001] 本申请涉及电弧焊领域，具体涉及一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法及装置、存储介质。背景技术[0002] 实际生产中，碳钢、不锈钢、铝合金直流电弧焊接过程中由于熔池的震荡，引起焊丝端部的熔融物与熔池没有规律的接触而发生的不规律的短路现象；在直流焊接过程中，焊接过程为：焊丝熔化→接触熔池并过渡→缩颈并脱离熔池→脱离后形成电弧→熔化焊丝，循环该过程，如果每次过渡的熔融物量是一致的，则熔池也是稳定的，过渡频率稳定，飞溅也较。页尚兔拦畚薏ㄎ，但是如果熔池不稳定，上下震荡，则焊丝会频繁的接触熔池发生短路，短路时间时而长时而短，过渡不均匀，进而又会加剧该现象的发生。[0003] 因此，技术人员需要找到一个能够稳定熔池的方法，使得过渡频率稳定，熔球大小一致性稳定，达到控制熔池震荡的目的。发明内容[0004] 为解决上述技术问题，本申请的实施例分别提供了一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法及装置、直流电弧焊机和计算机可读存储介质，利用该方法稳定熔池，避免熔池震荡。[0005] 根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法，包括：获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率；若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制所述直流电弧焊机输出脉冲电流，所述脉冲电流的电流值大于所述初始燃弧阶段的电流值，且所述脉冲电流的频率高于所述初始燃弧阶段的电流频率。[0006] 在另一示例性实施例中，所述获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率，包括：根据所述直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和所述初始燃弧阶段；获取所述初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0007] 在另一示例性实施例中，所述根据所述直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和所述初始燃弧阶段，包括：根据所述电流波形查找到电流的值呈内曲线型下降的阶段，则将所述阶段作为所述初始燃弧阶段。[0008] 在另一示例性实施例中，所述初始周期包括至少两个初始子周期，在所述控制所述直流电弧焊机输出脉冲电流之后，所述方法还包括：若至检测到所述直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，则停止输出所述脉冲电流。[0009] 在另一示例性实施例中，在所述控制所述直流电弧焊机输出脉冲电流之后，所述方法还包括：若检测到所述脉冲电流的持续输出时间长度达到预设时间长度，则停止输出所述脉冲电流。[0010] 根据本申请实施例的一个方面，提供了一种直流电弧焊机的控制装置，包括：获取模块，配置为获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率；比较控制模块，配置为若检测到所述直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制所述直流电弧焊机输出脉冲电流，所述脉冲电流的电流值大于所述初始燃弧阶段的电流值，且所述脉冲电流的频率高于所述初始燃弧阶段的电流频率。[0011] 根据本申请实施例的一个方面，提供了一种直流电弧焊机，包括：焊枪，用于焊接工作；交直流电转换器，用于转换电源的交直流电；控制器，与所述交直流电转换器和所述焊枪电连接，以执行上述的控制方法；焊箱主体，用于装载所述交直流电转换器和所述控制器，电连接所述焊枪。[0012] 根据本申请实施例的一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的控制方法。[0013] 在本申请的实施例提供的技术方案中，获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率，为了能够尽快促使熔池稳定，在燃弧阶段电流下降过程中输出一定频率的脉冲电流，脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率；该方法可以产生类似的脉冲形式的电压波形，电压的变化可以近似理解为电弧等离子体的变化，在燃弧阶段产生高频率的电。玫缁〉壤胱犹謇囱怪迫鄢氐恼鸬，迫使熔池能够很快平静下来，为一下次过渡的熔滴长大留足空间，等到下一熔滴短路接触→缩颈分离→再燃弧时，同样输出类似的脉冲效果，这样熔滴过渡频率就是稳定的，熔池也就稳定了，避免熔池震荡，从而达到稳定焊接的目的。附图说明[0014] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：[0015] 图1是本申请的一示例性实施例示出的一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法的流程图；[0016] 图2是本申请的一示例性实施例示出的燃弧阶段的电压和电流波形图；[0017] 图3是本申请的另一示例性实施例示出的一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法的流程图；[0018] 图4是本申请的另一示例性实施例示出的直流电弧焊机正常短路焊接过程中的电流和电压波形图；[0019] 图5是本申请的一示例性实施例示出的一种直流电弧焊机的控制装置的结构示意图；[0020] 图6是本申请的一示例性实施例示出的一种直流电弧焊机的结构示意图。具体实施方式[0021] 这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。[0022] 附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。[0023] 附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。[0024] 在本申请中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。[0025] 首先请参阅图1，图1是本申请的一示例性实施例示出的一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法的流程图。该方法至少包括S110至S120，详细介绍如下：[0026] S110：获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0027] 初始燃弧阶段理解为电弧焊机正：附庸讨械娜蓟〗锥，其可以通过现有的方法识别出初始燃弧阶段，从而获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0028] 举例说明现有方法判断电弧焊机的燃弧阶段：采集直流电弧焊机的输出电流；确定直流电弧焊机的给定电压；控制给定电压不大于第一阈值；判断直流电弧焊机的输出电流是否下降；在输出电流下降时，判定直流电弧焊机进入燃弧阶段，详细判断步骤可参考中国专利CN201710835448.9，这里的举例并不限制初始燃弧阶段的判断方式，本实施例还包括其他判断初始燃弧阶段的方法，从而获得初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0029] S120：若检测到直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制直流电弧焊机输出脉冲电流，脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率。[0030] 如图2所示，图2是本申请的一示例性实施例示出的燃弧阶段的电压和电流波形图。其中，包括初始燃弧阶段的电流值的波形，即虚线的电流曲线，阶梯状的实线为控制输入的脉冲电流，可明显看出脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率。[0031] 该步骤阐述了检测到直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，便控制输出脉冲电流，本实施例记载的脉冲电流是以周期重复出现的电流或电压脉冲，因为本实施例是基于直流电弧焊机的焊接过程，所以脉冲电流是以同一方向出现，并不是以正、负交替变换方向出现，这里需要说明的是本申请的方法并不能基于交流电弧脉冲焊机实现。[0032] 举例说明S120：若检测到直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制直流电弧焊机输出电流值为100A，频率为800Hz的脉冲电流，而初始燃弧阶段的电流值为80A，频率为0Hz，即初始燃弧阶段是没有脉冲，控制输出的脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率。[0033] 本申请实施例获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率，为了能够尽快促使熔池稳定，在燃弧阶段电流下降过程中输出一定频率的脉冲电流，脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率；该方法可以产生类似的脉冲形式的电压波形，电压的变化可以近似理解为电弧等离子体的变化，在燃弧阶段产生高频率的电。玫缁〉壤胱犹謇囱怪迫鄢氐恼鸬，迫使熔池能够很快平静下来，为一下次过渡的熔滴长大留足空间，等到下一熔滴短路接触→缩颈分离→再燃弧时，同样输出类似的脉冲效果，这样熔滴过渡频率就是稳定的，熔池也就稳定了，避免熔池震荡，从而达到稳定焊接的目的。[0034] 在另一示例性实施例中，参考图3，图3是本申请的另一示例性实施例示出的一种基于直流电弧焊机稳定熔池的控制方法的流程图，对S110的进一步说明，其至少包括S310至S320，详细介绍如下：[0035] S310：根据直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段。[0036] 参考图4，图4是本申请的另一示例性实施例示出的直流电弧焊机正常短路焊接过程中的电流和电压波形图。其中，电流和电压波形都呈周期性的变化，根据两者波形可获得周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段，参见图4中的阶段标注，即在一个周期内先出现短路阶段，然后出现缩颈阶段，最后出现燃弧阶段，紧接着下一个周期内又出现短路阶段，如此循环。[0037] S320：获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0038] 通过初始燃弧阶段直流电弧焊机正常短路焊接过程中的电流或电压波形图得到初始燃弧阶段后，根据波形图得到对应的初始燃弧阶段内的电流值和电流频率。[0039] 本申请实施例进一步说明了可通过直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形确定初始燃弧阶段，更加方便直观的确定初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0040] 在另一示例性实施例中，基于上述实施例中S310，根据电流波形查找到电流的值呈内曲线型下降的阶段，则将阶段作为初始燃弧阶段。进一步说明了如何查找初始燃弧阶段，即初始燃弧阶段的电流值变化，这里需要说明的是，本申请实施例并不是只能以电流值得变化查找到初始燃弧阶段，还可通过电压值得变化查找到。如图4所示，电压和电流的波形呈周期性的对应，上述实施例中的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段无论是在电流波形或电压波形中都能一一对应并查找到。[0041] 本实施例进一步阐明了如何具体通过电流波形查找到初始燃弧阶段，即通过电流变化的特点确定初始燃弧阶段，变相的说明了初始燃弧阶段内电流的值呈内曲线型下降。[0042] 在另一示例性实施例中，初始周期包括至少两个初始子周期，在上述S310之后，若至检测到直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，则停止输出脉冲电流。[0043] 举例说明本实施例的情况，例如初始周期包括第一初始子周期和第二初始子周期，第一初始子周期包括第一初始短路阶段、第一初始缩颈阶段和第一初始燃弧阶段；第二初始子周期包括第二初始短路阶段、第二初始缩颈阶段和第二初始燃弧阶段；第一初始子周期和第二初始子周期的阶段排序：第一初始短路阶段→第一初始缩颈阶段→第一初始燃弧阶段→第二初始短路阶段→第二初始缩颈阶段→第二初始燃弧阶段。若直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，即直流电弧焊机的焊接过程从第一初始燃弧阶段进入第二初始短路阶段后，则停止输出脉冲电流。[0044] 本实施例对初始周期的组成进行的定义，更加方便的说明了初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段是周期性紧邻的，且说明了停止输出脉冲电流的时间点，解决了何时停止输出脉冲电流的技术问题，使得控制输出脉冲电流更加的智能且能对其进行周期性的控制。[0045] 在另一示例性实施例中，在上述步骤S120之后，若检测到脉冲电流的持续输出时间长度达到预设时间长度，则停止输出脉冲电流。即本实施例通过按照预设时间持续控制输出脉冲电流，例如预设时间为10秒，则持续输出脉冲电流10秒，即持续输出脉冲电流10秒后，停止输出。[0046] 本申请实施例提供了另外一种解决合适停止输出脉冲电流的技术问题的方法，通过设定预设时间的持续控制输出脉冲电流，使得输出脉冲电流的时间固定，方便且利于控制。[0047] 本申请实施例还提供了一种直流电弧焊机的控制装置，如图5所示，图5是本申请的一示例性实施例示出的一种直流电弧焊机的控制装置的结构示意图。直流电弧焊机的控制装置包括：获取模块510，配置为获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率；比较控制模块520，配置为若检测到直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制直流电弧焊机输出脉冲电流，脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率。[0048] 在另一实施例中，获取模块510配置为根据直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段；获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0049] 在另一实施例中，获取模块510配置为根据电流波形查找到电流的值呈内曲线型下降的阶段，则将阶段作为初始燃弧阶段；获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率。[0050] 在另一实施例中，比较控制模块520配置为根据直流电弧焊机的正常短路焊接的电流波形，得到初始周期内依次紧邻的初始短路阶段、初始缩颈阶段和初始燃弧阶段；获取初始燃弧阶段的电流值和电流频率；初始周期包括至少两个初始子周期，若至检测到直流电弧焊机的焊接过程进入下一个初始子周期的初始短路阶段，则停止输出脉冲电流。[0051] 在另一实施例中，比较控制模块520配置为若检测到直流电弧焊机的焊接过程处于燃弧阶段，控制直流电弧焊机输出脉冲电流，脉冲电流的电流值大于初始燃弧阶段的电流值，且脉冲电流的频率高于初始燃弧阶段的电流频率；若检测到脉冲电流的持续输出时间长度达到预设时间长度，则停止输出脉冲电流。[0052] 本申请实施例还提供了一种直流电弧焊机，如图6所示，图6是本申请的一示例性实施例示出的一种直流电弧焊机的结构示意图。直流电弧焊机包括：焊枪610，用于焊接工作；交直流电转换器620，用于转换电源的交直流电；控制器630，与交直流电转换器620和焊枪610电连接，以执行上述的控制方法；焊箱主体600，用于装载交直流电转换器620和控制器630，电连接焊枪610。[0053] 本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行如上述的控制方法。[0054] 需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable ProgrammableReadOnlyMemory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CompactDiscRead?OnlyMemory，CD?ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。[0055] 还需要说明的是，本申请附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。[0056] 描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。[0057] 上述内容，仅为本申请的较佳示例性实施例，并非用于限制本申请的实施方案，本领域普通技术人员根据本申请的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本申请的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

专利地区：河北

专利申请日期：2021-12-27

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114367720B