專利名稱：基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電焊分析系統(tǒng)，尤其涉及一種基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)及其使用方法。
背景技術(shù)：
焊接作業(yè)廣泛存在于工業(yè)領(lǐng)域，用機器實現(xiàn)自動焊接將逐步取代工人手工焊接。而且對于焊接的電流電壓分析，也有助于 分析焊材的焊接特性，但是現(xiàn)有的焊接作業(yè)均不具有自動焊接和分析系統(tǒng)，在焊接時容易產(chǎn)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供安裝方便且操作靈活的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)及其使用方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)，包括信號處理單元，其包括負(fù)責(zé)發(fā)送相關(guān)控制指令和接收相關(guān)信號的PLC、進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置和參數(shù)顯示的觸摸屏以及進(jìn)行電流電壓信號相關(guān)處理的PC，所述觸摸屏與所述PLC信息傳輸；執(zhí)行單元，其包括伺服驅(qū)動器、伺服電機以及機械滑臺，所述伺服驅(qū)動器從PLC接收控制命令并發(fā)送給伺服電機，所述伺服電機帶動機械滑臺進(jìn)行運動，以實現(xiàn)焊條的自動焊接和執(zhí)行相關(guān)的動作；信號采集單元，其包括數(shù)據(jù)采集卡和主要由電壓傳感器、電流傳感器以及位置傳感器組成的傳感器組，電壓、電流信號通過電壓傳感器、電流傳感器進(jìn)入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入PC進(jìn)行分析處理；位置信號經(jīng)過位置傳感器進(jìn)入PLC從而實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)；電流電壓信號經(jīng)過電壓傳感器、電流傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)入PLC，以實現(xiàn)相關(guān)的自動控制。所述伺服驅(qū)動器與伺服電機數(shù)量相同，均為三臺。所述機械滑臺與所述三臺伺服驅(qū)動器、伺服電機一一對應(yīng)設(shè)置，且該機械滑臺在垂直方向、水平方向和橫向三坐標(biāo)軸設(shè)置。一種使用自動電焊分析系統(tǒng)的方法，包括如下步驟(I)電弧電壓分析a、啟動自動電焊分析系統(tǒng)使其進(jìn)入工作狀態(tài)，焊接的電流和電壓分別通過電流傳感器和電壓傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流、電壓信號；b、接入數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將信號傳送進(jìn)入PC，通過PC內(nèi)部的分析軟件對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行分析和處理，當(dāng)位置傳感器檢測到伺服電機的位置信號后，將信號傳到PLC中，以實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)；(2)自動調(diào)整送絲根據(jù)焊接過程中弧長和其電壓值之間的線性關(guān)系，然后基于PI調(diào)節(jié)的基本原理，通過PLC對給定電壓值和實際的焊接電壓進(jìn)行實時的比較，對送絲長度進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，以達(dá)到自動送絲的目的；(3)、自動勻速焊接a、首先對自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)行零點標(biāo)定，標(biāo)定以后通過觸摸屏設(shè)置各個伺服電機的行走速度和行走位移以及其它相關(guān)參數(shù)；b、將控制柜上的按鈕調(diào)到自動位置，按下啟動按鈕，整個自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)入自動勻速焊接狀態(tài)，當(dāng)外部送絲完畢后，各個伺服電機自動回到初始位置。所述步驟(2)中在勻速送絲下， 是將觸摸屏設(shè)定的三臺伺服電機的行走長度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖數(shù)，送絲速度也轉(zhuǎn)化為脈沖速度，然后通過PLC發(fā)脈沖給伺服驅(qū)動器，伺服電機即可執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時帶動機械滑臺動作；擺動電機的擺動幅度和擺動頻率，以及擺動的停留時間均可以通過觸摸屏來設(shè)定。本發(fā)明的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且操作靈活；可應(yīng)用于常規(guī)的勻速焊接和自動調(diào)整送絲長度的焊接情況，同時又可以對焊接電流電壓進(jìn)行采樣分析，以實現(xiàn)焊條的自動焊接。本發(fā)明中的自動電焊分析系統(tǒng)給定值可以在觸摸屏上人工設(shè)定，在實際運行中，比較實際的電壓值與給定的電壓值，當(dāng)實際值大于給定值的時候，電壓偏高，要向下送絲；當(dāng)實際值小于給定值的時候，電壓偏低，向上抽絲，反應(yīng)到送絲的伺服電機上，即是將向下或者向上的脈沖數(shù)通過PLC發(fā)送給伺服驅(qū)動器，以達(dá)到自動送絲或抽絲的目的。


圖I為本發(fā)明中各個單元之間的連接示意圖；圖2為本發(fā)明中信號采集單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、技術(shù)特征、發(fā)明目的與技術(shù)效果易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖I所示，一種基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)，包括信號處理單元I、執(zhí)行單元2以及信號采集單元3。信號處理單元1，其包括負(fù)責(zé)發(fā)送相關(guān)控制指令和接收相關(guān)信號的PLC、進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置和參數(shù)顯示的觸摸屏11以及進(jìn)行電流電壓信號相關(guān)處理的PC，所述觸摸屏11與所述PLC信息傳輸；執(zhí)行單元2，其包括三臺伺服驅(qū)動器21、三臺伺服電機22以及三臺機械滑臺23，伺服驅(qū)動器21從PLC接收控制命令并發(fā)送給伺服電機22，所述伺服電機22帶動機械滑臺23進(jìn)行運動，以實現(xiàn)焊條的自動焊接和執(zhí)行相關(guān)的動作，三臺機械滑臺23與伺服驅(qū)動器21、伺服電機22 對應(yīng)設(shè)置，且該機械滑臺23在垂直方向、水平方向和橫向三坐標(biāo)軸設(shè)置；如圖2為信號采集單元3，其包括數(shù)據(jù)采集卡31和主要由電壓傳感器41、電流傳感器42以及位置傳感器43組成的傳感器組4，電壓、電流信號通過電壓傳感器41、電流傳感器42進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡31，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡31進(jìn)入PC進(jìn)行分析處理；位置信號經(jīng)過位置傳感器43進(jìn)入PLC從而實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)；電流電壓信號經(jīng)過電壓傳感器41、電流傳感器42轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)入PLC，以實現(xiàn)相關(guān)的自動控制。一種使用自動電焊分析系統(tǒng)的方法，包括如下步驟(I)電弧電壓分析a、啟動自動電焊分析系統(tǒng)使其進(jìn)入工作狀態(tài)，焊接的電流和電壓分別通過電流傳感器和電壓傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流、電壓信號；b、接入數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過數(shù) 據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將信號傳送進(jìn)入PC，通過PC內(nèi)部的分析軟件對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行分析和處理，當(dāng)位置傳感器檢測到伺服電機的位置信號后，將信號傳到PLC中，以實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)；(2)自動調(diào)整送絲根據(jù)焊接過程中弧長和其電壓值之間的線性關(guān)系，然后基于PI調(diào)節(jié)的基本原理，通過PLC對給定電壓值和實際的焊接電壓進(jìn)行實時的比較，對送絲長度進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，以達(dá)到自動送絲的目的；(3)、自動勻速焊接a、首先對自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)行零點標(biāo)定，標(biāo)定以后通過觸摸屏設(shè)置各個伺服電機的行走速度和行走位移以及其它相關(guān)參數(shù)；b、將控制柜上的按鈕調(diào)到自動位置，按下啟動按鈕，整個自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)入自動勻速焊接狀態(tài)，當(dāng)外部送絲完畢后，各個伺服電機自動回到初始位置。所述步驟(2)中在勻速送絲下，是將觸摸屏設(shè)定的三臺伺服電機的行走長度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖數(shù)，送絲速度也轉(zhuǎn)化為脈沖速度，然后通過PLC發(fā)脈沖給伺服驅(qū)動器，伺服電機即可執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時帶動機械滑臺動作；擺動電機的擺動幅度和擺動頻率，以及擺動的停留時間均可以通過觸摸屏來設(shè)定?；￠L與電壓之間的關(guān)系可以定義為L=K*V，其中L為弧長，K為比例系數(shù)，V表示焊接電壓，根據(jù)各種焊條的不同K值會有不同，其正常焊態(tài)下的電壓值也會有所不同，所以給定電壓值也會對應(yīng)不同。給定值可以在觸摸屏上進(jìn)行人工設(shè)定，在實際運行中，比較實際的電壓值與給定的電壓值，當(dāng)實際電壓值大于給定值電壓值的時候，電壓偏高，要向下送絲；當(dāng)實際電壓值小于給定電壓值的時候，電壓偏低，向上抽絲。從而將上述信息反應(yīng)到送絲的伺服電機上，即是將向下或者向上的脈沖數(shù)通過PLC發(fā)送給伺服驅(qū)動器，以達(dá)到自動送絲或抽絲的目的，在本發(fā)明中勻速送絲模式和自動調(diào)整送絲模式均可以在觸摸屏里進(jìn)行切換選擇。本發(fā)明的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且操作靈活；可應(yīng)用于常規(guī)的勻速焊接和自動調(diào)整送絲長度的焊接情況下，同時又可以對焊接電流電壓進(jìn)行采樣分析，以實現(xiàn)焊條的自動焊接。本發(fā)明中的自動電焊分析系統(tǒng)給定值可以在觸摸屏上人工設(shè)定，在實際運行中，比較實際的電壓值與給定的電壓值，當(dāng)實際值大于給定值的時候，電壓偏高，要向下送絲；當(dāng)實際值小于給定值的時候，電壓偏低，向上抽絲，反應(yīng)到送絲的伺服電機上，即是將向下或者向上的脈沖數(shù)通過PLC發(fā)送給伺服驅(qū)動器，以達(dá)到自動送絲或抽絲的目的。綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)，其特征在于包括 信號處理單元，其包括負(fù)責(zé)發(fā)送相關(guān)控制指令和接收相關(guān)信號的PLC、進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置和參數(shù)顯示的觸摸屏以及進(jìn)行電流電壓信號相關(guān)處理的PC，所述觸摸屏與所述PLC信息傳輸； 執(zhí)行單元，其包括伺服驅(qū)動器、伺服電機以及機械滑臺，所述伺服驅(qū)動器從PLC接收控制命令并發(fā)送給伺服電機，所述伺服電機帶動機械滑臺進(jìn)行運動，以實現(xiàn)焊條的自動焊接和執(zhí)行相關(guān)的動作； 信號采集單元，其包括數(shù)據(jù)采集卡和主要由電壓傳感器、電流傳感器以及位置傳感器組成的傳感器組，電壓、電流信號通過電壓傳感器、電流傳感器進(jìn)入所述數(shù)據(jù)采集卡，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入PC進(jìn)行分析處理；位置信號經(jīng)過位置傳感器進(jìn)入PLC從而實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)；電流電壓信號經(jīng)過電壓傳感器、電流傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)入PLC，以實現(xiàn)相關(guān)的自動控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)，其特征在于所述伺服驅(qū)動器與伺服電機數(shù)量相同，均為三臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)，其特征在于所述機械滑臺與所述三臺伺服驅(qū)動器、伺服電機一一對應(yīng)設(shè)置，且該機械滑臺在垂直方向、水平方向和橫向三坐標(biāo)軸設(shè)置。
4.ー種使用如權(quán)利要求I所述自動電焊分析系統(tǒng)的方法，包括如下步驟 (1)電弧電壓分析 a、啟動自動電焊分析系統(tǒng)使其進(jìn)入工作狀態(tài)，焊接的電流和電壓分別通過電流傳感器和電壓傳感器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流、電壓信號； b、接入數(shù)據(jù)采集卡，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將信號傳送進(jìn)入PC，通過PC內(nèi)部的分析軟件對采集到的電流、電壓信號進(jìn)行分析和處理，當(dāng)位置傳感器檢測到伺服電機的位置信號后，將信號傳到PLC中，以實現(xiàn)零點標(biāo)定和限位保護(hù)； (2)自動調(diào)整送絲 根據(jù)焊接過程中弧長和其電壓值之間的線性關(guān)系，然后基于PI調(diào)節(jié)的基本原理，通過PLC對給定電壓值和實際的焊接電壓進(jìn)行實時的比較，對送絲長度進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，以達(dá)到自動送絲的目的； (3)、自動勻速焊接 a、首先對自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)行零點標(biāo)定，標(biāo)定以后通過觸摸屏設(shè)置各個伺服電機的行走速度和行走位移以及其它相關(guān)參數(shù)； b、將控制柜上的按鈕調(diào)到自動位置，按下啟動按鈕，整個自動電焊分析系統(tǒng)進(jìn)入自動勻速焊接狀態(tài)，當(dāng)外部送絲完畢后，各個伺服電機自動回到初始位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述使用自動電焊分析系統(tǒng)的方法，其特征在于所述步驟(2)中在勻速送絲下，是將觸摸屏設(shè)定的三臺伺服電機的行走長度轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脈沖數(shù)，送絲速度也轉(zhuǎn)化為脈沖速度，然后通過PLC發(fā)脈沖給伺服驅(qū)動器，伺服電機即可執(zhí)行相應(yīng)的動作，同時帶動機械滑臺動作；擺動電機的擺動幅度和擺動頻率，以及擺動的停留時間均可以通過觸摸屏來設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)及其使用方法，包括信號處理單元、執(zhí)行單元以及信號采集單元。本發(fā)明的基于伺服控制的自動電焊分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便且操作靈活；可應(yīng)用于常規(guī)的勻速焊接和自動調(diào)整送絲長度的焊接情況，同時又可以對焊接電流電壓進(jìn)行采樣分析，以實現(xiàn)焊條的自動焊接。
文檔編號B23K9/095GK102764928SQ20121028535
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者匡俊, 張春暉, 楊迪, 汪健, 王立剛, 秦海瑞, 馬玉順 申請人:上海市東方海事工程技術(shù)有限公司