可視化高效管板焊接系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可視化高效管板焊接系統(tǒng)，包括主電路、焊接過程控制系統(tǒng)、可視化人機交互系統(tǒng)、管板焊接機頭、高頻引弧電路、水冷卻裝置、保護氣體供氣裝置和與管板焊接機頭連接的電弧負載；焊接過程控制系統(tǒng)分別與交流輸入電源、主電路、可視化人機交互系統(tǒng)和管板焊接機頭連接；高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)連接，輸出端均與管板焊接機頭連接；主電路的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭連接。本實用新型實現了可視化人機交互，參數設置更為精確，操作更為直觀便利；通過基于Cortex-M4的ARM數字控制技術使得管板焊接過程更精確和柔性化；采用先進的100kHz級高頻逆變技術，更便于現場應用。
【專利說明】可視化高效管板焊接系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及焊接工藝及設備技術，具體是指一種可視化高效管板焊接系統(tǒng)?！颈尘凹夹g】
[0002]近年來，為了滿足用電需求，全國各地抓緊建設新電廠和電廠增容，在電建行業(yè)中，中、大型冷凝器/換熱器的制造尤為重要。電力電站冷凝器中存在大量的管板與換熱管之間的角接接頭，其焊縫質量是整臺設備制造質量的關鍵所在，對焊縫的致密性和力學性能要求極其嚴格。據統(tǒng)計，90%以上的管頭泄漏是因為焊接質量造成的。鈦合金具有良好的耐腐蝕性能，已在電站冷凝器管板中得到廣泛使用。然而，鈦合金管板焊接過程需要嚴格控制熱輸入和熔池尺寸。
[0003]目前，直流脈沖TIG自動焊已成為鈦合金管板焊接的最佳工藝方式。我國從上世紀80年代后期引進了多臺管板自動焊機，由于國產管子的尺寸精度不高及脹接裝配質量問題，使用效果均不理想。近年來，國內開發(fā)了多種類型的管板自動焊機，但大多以仿制為主，部分產品的工藝適應性還不夠理想，價格也比較高。雖已有全數字管板自動焊機的研究和應用報道，但其逆變頻率只有20kHz，焊機體積偏大，動態(tài)響應性能還不夠快，也不具備可視化的操作、管理等功能。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種提高焊機性能、減小體積和重量和提聞操作便利性的可視化聞效管板焊接系統(tǒng)；該可視化聞效管板焊接系統(tǒng)具備了數字化、可視化和自動化的特點，其輕便小巧，性能穩(wěn)定可靠。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型通過下述技術方案予以實現:一種可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:其與交流輸入電源連接；包括主電路、焊接過程控制系統(tǒng)、可視化人機交互系統(tǒng)、管板焊接機頭、高頻引弧電路、水冷卻裝置、保護氣體供氣裝置和與管板焊接機頭連接的電弧負載；所述焊接過程控制系統(tǒng)分別與交流輸入電源、主電路、可視化人機交互系統(tǒng)和管板焊接機頭連接；所述高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)連接、輸出端均與管板焊接機頭連接；所述主電路的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭連接。
[0006]所述主電路由全橋整流濾波模塊、全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊依次連接組成。
[0007]所述主電路的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭連接是指，全橋整流濾波模塊與交流輸入電源相連接，快速整流濾波模塊與管板焊接機頭相連接；所述焊接過程控制系統(tǒng)分別與全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊連接。
[0008]所述全橋逆變電路采用工作于全橋硬開關換流模式或工作于移相軟開關換流模式的逆變頻率為10kHz的全橋逆變拓撲結構。
[0009]所述焊接過程控制系統(tǒng)包括全數字電路及分別與全數字電路連接的驅動電路、限流保護電路、反饋電路、電機驅動電路、異常檢測保護電路和繼電器模塊；其中，所述異常檢測保護電路的一端與交流輸入電源連接；所述電機驅動電路的一端與管板焊接機頭相連，以驅動管板焊接機頭的電機旋轉；所述全數字電路與可視化人機交互系統(tǒng)相互連接；
[0010]所述焊接過程控制系統(tǒng)分別與全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊連接是指:焊接過程控制系統(tǒng)中的驅動電路與全橋逆變電路連接；限流保護電路與高頻變壓器連接；反饋電路與快速整流濾波模塊連接。
[0011]所述高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)連接是指，高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端分別與繼電器模塊連接。
[0012]所述全數字電路由作為數字化控制的核心、型號為LM4F232的Cortex-M4內核的ARM微處理器以及外圍電路連接構成。
[0013]所述驅動電路由型號為TLC5615的數模轉換器芯片、脈寬調制芯片和光耦隔離放大電路通過外圍電路連接構成；所述驅動電路通過通用可編程GP1 口與全數字電路連接。
[0014]所述電機驅動電路通過PWM端口與全數字電路連接，以接收全數字電路的PWM驅動信號；并通過ADCl端口與全數字電路連接，以反饋電壓值；電機驅動電路采用開關頻率為1kHz的BUCK電路進行調壓。
[0015]所述可視化人機交互系統(tǒng)采用由微控制單元MCU、與微控制單元MCU相互連接的LCD驅動芯片和與LCD驅動芯片相互連接的液晶觸控面板通過外圍電路連接組成；所述微控制單元MCU與焊接過程控制系統(tǒng)中的全數字電路相互連接。
[0016]本實用新型的可視化高效管板焊接系統(tǒng)的焊機主電路逆變頻率提升至100kHz，同時采用集成DSP模塊、主頻高達80MHz的Cortex-M4ARM微處理器LM4F232作為焊接過程控制系統(tǒng)的控制核心，實現對焊接過程參數動態(tài)變化的高速精確運算處理和控制；本實用新型設計開發(fā)了基于ARM和觸摸屏的數字化面板，實現了可視化的人機交互。
[0017]本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的原理是這樣的:
[0018]本實用新型為可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其主電路采用了逆變頻率高達10kHz的全橋逆變拓撲結構，采用功率MOSFET作為功率開關管；輸入的交流電經全橋整流濾波模塊之后變成較平滑的直流電；該直流電輸入全橋逆變電路，通過驅動電路控制全橋逆變電路功率開關管的聞頻開通和關斷，轉變?yōu)槁勵l的交流方波電流；然后，流入聞頻變壓器進行電氣隔離和降壓，最后經過快速整流濾波模塊轉變?yōu)檫m合氬弧焊接工藝所需的低壓直流電。
[0019]在焊接過程，全數字電路一方面接收來自于可視化人機交互系統(tǒng)的設定值，一方面接收從反饋電路饋入的快速整流濾波模塊的輸出電流和電壓實時采樣信號，將該信號與給定值進行比較，按照基于模糊邏輯判斷的參數自整定PID算法進行運算和調節(jié)，根據數據處理結果輸出對應的PWM脈寬信號，并將該信號傳遞給驅動電路并產生4路PWM信號，分別控制全橋逆變電路的四組功率MOFET的開通和關斷的占空比，實現了閉環(huán)控制。通過人機交互系統(tǒng)，將電流的給定值設定為脈沖方式，就可以使主電路實現脈沖電流波形輸出。
[0020]限流保護電路實時采樣變壓器原邊的電流值，并將該信號與設定的門檻值進行比較，一旦采樣信號超過設定的門檻值，限流保護電路的輸出電平發(fā)生改變，全數字電路立刻封鎖PWM信號的輸出，異常檢測保護電路實時米樣交流電源的電壓值。一旦米樣電壓信號低于或者高出設定的欠壓或者過壓門檻值，電路的輸出電平會發(fā)生翻轉，使得全數字電路關斷PWM信號的輸出。通過這些措施實時關斷功率開關管，保證功率器件的安全。
[0021]管板焊接機頭采用了水冷卻方式，采用高頻脈沖引弧方式，使用惰性氣體如氬氣進行保護。全數字電路檢測到管板焊接系統(tǒng)的焊接啟動信號，首先通過繼電器模塊控制保護氣體供氣裝置的氣閥動作，提前送氣；同時通過繼電器模塊啟動水冷卻裝置，為管板焊接機頭提供水冷卻；然后啟動PWM信號輸出，是主電路處于工作狀態(tài)，輸出空載電壓；此后，通過繼電器模塊控制高頻引弧電路工作，通過高頻高壓方式擊穿鎢極和工件之間的氣隙，然后在空載電壓的作用下，迅速建立穩(wěn)定的焊接電弧。全數字電路根據采樣的焊接電流和電壓信號，判斷是否成功引弧，如果引弧成功，則通過繼電器模塊關斷高頻引弧控制電路，同時啟動電機驅動電路，驅動管板焊接機頭的電機帶動鎢極運動，進入焊接電流上升階段和正常焊接流程；一旦鎢極完成一周運動，則全數字電路控制PWM信號，使得主電路的輸出電流衰減，進入焊接電流下降階段，然后滅弧，經過一段時間的延時之后，全數字電路通過繼電器模塊分別關斷保護氣體供氣裝置和水冷卻裝置，此時一個焊接周期完成。
[0022]與現有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0023]1、本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)采用了具備高速DSP數據處理能力的Cortex-M4ARM數字控制技術，數據運算處理速度快，控制分辨率非常高，使得管板焊接系統(tǒng)對焊接工藝過程的實時控制更為精細和準確，焊接質量更好。
[0024]2、本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)采用了可視化的人機交互系統(tǒng)，對焊接工藝參數的設定更為準確，有利于提高控制精度；同時，人機交互更為直觀，操作更為便利。
[0025]3、本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)在管板焊接電源中采用了 10kHz的高頻逆變技術，主回路時間常數更小，動態(tài)性能更好，并且更節(jié)能省材，體積更小巧，對現場環(huán)境的適應性更好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的系統(tǒng)結構方框圖；
[0027]圖2是本實用新型可視化聞效管板焊接系統(tǒng)的主電路原理圖；
[0028]圖3是本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的焊接過程控制系統(tǒng)方框圖；
[0029]圖4是本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的電機驅動電路方框圖；
[0030]圖5是本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的可視化人機交互系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖；
[0031]圖6是本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)的焊接過程控制流程圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0033]實施例
[0034]如圖1所示，本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)與交流輸入電源連接，其包括主電路100、焊接過程控制系統(tǒng)200、可視化人機交互系統(tǒng)300、管板焊接機頭400、高頻引弧電路500、水冷卻裝置600、輔助的保護氣體供氣裝置700和與管板焊接機頭400連接的電弧負載1005。其中，焊接過程控制系統(tǒng)200分別與交流輸入電源、主電路100、可視化人機交互系統(tǒng)300和管板焊接機頭400連接；高頻引弧電路500、水冷卻裝置600和保護氣體供氣裝置700的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)200連接，輸出端均與管板焊接機頭400連接；主電路100的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭400連接。
[0035]本實用新型的主電路100由全橋整流濾波模塊1001、全橋逆變電路1002、高頻變壓器1003和快速整流濾波模塊1004依次連接組成。其中，全橋整流濾波模塊1001與交流輸入電源相連接，快速整流濾波模塊1004與管板焊接機頭400相連接。焊接過程控制系統(tǒng)200包括全數字電路2004，分別與全數字電路2004連接的驅動電路2001、限流保護電路2002、反饋電路2003、電機驅動電路2005、異常檢測保護電路2006和繼電器模塊2007 ;其中，異常檢測保護電路2006的一端與交流輸入電源連接；電機驅動電路2005的一端與管板焊接機頭400相連，以驅動管板焊接機頭400的電機旋轉；全數字電路2004與可視化人機交互系統(tǒng)300相互連接；繼電器模塊2007分別與高頻引弧電路500、水冷卻裝置600和保護氣體供氣裝置700連接，以實現控制高頻引弧電路500、水冷卻裝置600和保護氣體供氣裝置700的工作。焊接過程控制系統(tǒng)200中的驅動電路2001與主電路100的全橋逆變電路1002連接，限流保護電路2002與主電路100的高頻變壓器1003連接，反饋電路2003與主電路100的快速整流濾波模塊1004連接。
[0036]如圖2所示，本實用新型的全橋逆變電路1002采用10kHz級高頻逆變技術，實現其既可以工作于全橋硬開關換流模式，也可以工作于移相軟開關換流模式。當主電路1002工作于全橋硬開關模式時，驅動電路2001的脈寬調制芯片采用型號為SG3525的等脈寬調制芯片；當主電路1002工作于移相全橋軟開關工作模式時，驅動電路2001的脈寬調制芯片采用型號為UC3879的等移相脈寬調制芯片。本實施例的主電路1002以工作于移相全橋軟開關工作模式為例進行說明。主電路100由二極管D5_8、電抗L1、電容C5構成的全橋整流濾波模塊1001、由功率MOSFET管電容Ch、反并聯二極管構成的全橋逆變電路1002、由T構成的高頻變壓器1003、以及由快速整流二極管DK1_K2、電抗Lf等構成的快速整流濾波模塊1004依次連接組成，Ro為等效的電弧負載。
[0037]如圖3所示，本實用新型的焊接過程控制系統(tǒng)200的全數字電路2004由作為數字化控制的核心、型號為LM4F232的Cortex-M4內核的ARM微處理器以及外圍電路連接構成。LM4F232具有80MHz的主頻以及集成的DSP模塊，數據處理能力強大，運算速度快；其2個ADC模塊能實現24路模擬信號的采樣；并具有2個PWM模塊以及多個可編程的GP1 口，實現擴展便利。反饋電路2003直接接入全數字電路2004的ADCO端口，通過觸發(fā)ADCO端口可以直接采樣焊接電流/電壓值。驅動電路2001直接與全數字電路2004的可編程GP1相連，驅動電路2001由串行接口的10位數模轉換器芯片TLC5615、脈寬調制芯片以及光耦隔離放大電路通過外圍電路連接構成；全數字電路2004將ADCO端口采樣的焊接電流、電壓值通過基于模糊邏輯判斷的參數自整定PI算法得到所需的D/A輸出值，經過數模轉換器芯片TLC5615后轉換成模擬信號，然后輸入脈寬調制芯片產生帶死區(qū)時間的PWM信號，經過光耦電路的隔離和放大后轉換成4路PWM驅動信號去驅動主電路100的全橋逆變電路1002的功率開關管，實現了輸出電流電壓的閉環(huán)控制，其中脈寬調制芯片可以是SG3525，也可以是UC3879、UC3895等。限流保護電路2002采樣高頻變壓器的初級電流值，并將該信號經過快速精密整流和斜率補償處理之后與設定的門檻值進行比較，一旦采樣信號超過設定的門檻值，限流保護電路2002的輸出電平發(fā)生改變，全數字電路2004立刻封鎖PWM信號的輸出，確保在半個逆變周期內實現對全橋逆變電路1002實現逐脈沖保護。異常檢測保護電路2006直接與全數字電路2004的可編程GP1 口連接，實時采樣交流電源的電壓值，一旦采樣電壓信號低于或者高出設定的欠壓或者過壓門檻值，電路的輸出電平會發(fā)生翻轉，使得全數字電路2004關斷PWM信號的輸出。全數字電路2004通過CAN端口與可視化人機交互系統(tǒng)300相連，實現工藝參數的設定以及各種狀態(tài)信息的交互。繼電器電路2007直接與全數字電路2004的可編程GP1 口連接，根據GP1 口的輸出電平確定繼電器電路2007內的相應繼電器的開關狀態(tài)。電機驅動電路2005分別與全數字電路2004的PWM端口和ADCl端口相連，全數字電路2004根據可視化人機交互系統(tǒng)300設定的管板機頭轉速參數，通過PWM端口產生相應占空比和頻率的PWM驅動信號，使得電機驅動電路2005產生合適的電壓波形去驅動管板焊接機頭的電機旋轉，同時還將驅動電路輸出的電壓值經過ADCl端口饋入全數字電路2004，構成電機驅動電壓的閉環(huán)控制回路，實現穩(wěn)定的電機驅動電壓輸出。
[0038]由于電力電站通常建在偏遠地區(qū)，在建設期間，供電網壓會經常波動。為確保管板焊接機頭按照所設參數穩(wěn)定勻速轉動，本實用新型所述電機驅動電路2005采用了如圖4所示的電路結構圖。交流電經過變壓器降壓之后，進行整流濾波，然后利用開關頻率為1kHz的BUCK電路進行調壓；全數字電路2004 —方面接收可視化人機交互系統(tǒng)300發(fā)送的管板機頭轉速對應的電壓值，一方面采樣管板焊接機頭400電機的工作電壓值，兩者比較之后得到偏差值，經數字PI算法得到輸出PWM的脈寬，構成電機驅動電壓的閉環(huán)控制回路，獲得穩(wěn)定的電機驅動電壓。
[0039]如圖5所示，本實用新型所述可視化人機交互系統(tǒng)300采用由微控制單元MCU、與微控制單元MCU相互連接的IXD驅動芯片和與IXD驅動芯片相互連接的液晶觸控面板通過外圍電路連接組成，即采用了 “MCU+IXD驅動芯片+液晶觸控面板”的結構。其中，微控制單元MCU與焊接過程控制系統(tǒng)200中的全數字電路相互連接，MCU采用了 TI公司的群星系列ARM微處理器，嵌入了 Stellaris圖形庫。IXD驅動芯片可以采用RA8875，最大驅動800X480點陣，PWM調控對比度，內建液晶觸控面板控制芯片；也可以采用SSD1963等專用IXD驅動芯片。液晶觸控面板可以采用TFT-1XD，也可以采用其他圖形IXD。MCU通過控制總線以及并行16位數據總線對LCD驅動芯片的內部寄存器進行讀寫，實現相關圖像信息在液晶觸控面板上顯示，取得觸控輸入信號；通過IXD驅動芯片背光控制PWM信號調節(jié)BOOST升壓電路實現液晶觸控面板背光的調整；并能將設定的參數值通過CAN總線發(fā)送至焊接過程控制系統(tǒng)200。
[0040]如圖6所示，本實用新型的焊接任務控制流程為管板焊接系統(tǒng)上電之后，首先進行初始化，然后全數字電路檢測焊槍開關是否按下，如果焊槍開關已閉合，則首先通過繼電器模塊開通保護氣體供氣裝置的氣閥提前送氣，同時啟動水冷卻裝置，然后全數字電路根據可視化人機交互系統(tǒng)的設定值輸出合適的D/A輸出值，經驅動電路產生相應占空比的PWM信號，主電路工作，輸出空載電壓，然后啟動高頻引弧電路進行高頻高壓引弧。一旦起弧成功，則關斷高頻引弧電路，同時啟動電機驅動電路帶動管板焊接機頭旋轉，同時焊接電流進入上升階段，上升階段結束之后進入脈沖焊接階段；由定時器計數來判斷管板焊接機頭是否已轉完一圈，在管板焊接機頭轉完360度之后，進入電流下降階段，電流逐漸衰減至電弧熄滅；然后關斷主電路，在滯后一段時間之后關斷保護氣體和冷卻水，整個焊接過程結束?？刂葡到y(tǒng)軟件是整個管板焊接系統(tǒng)的核心部分。本實用新型采用基于RTX實時內核的軟件編程方式，把整個軟件系統(tǒng)劃分成管板焊接任務、電機驅動任務、可視化人機交互任務，焊接系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測保護任務以及焊接參數保存任務，通過實時內核調度來實現預定的系統(tǒng)功能。而在焊接過程的電流波形控制方面，本實用新型采用了基于模糊邏輯判斷的參數自整定PI算法，對焊接過程適應性更好。
[0041]本實用新型可視化高效管板焊接系統(tǒng)是這樣工作的:
[0042]焊接主電路100將220V交流輸入經全橋整流濾波模塊1001之后轉變?yōu)檩^平滑的直流電，然后通過全橋逆變電路1002轉變?yōu)楦哳l高壓交流方波、再經過高頻變壓器1003隔離降壓成高頻低壓交流電，然后通過快速整流濾波模塊1004轉換為符合焊接要求的低壓直流電，為焊接電弧提供能量。焊接過程控制系統(tǒng)200的全數字電路2004通過CAN總線接收可視化人機交互系統(tǒng)300傳送過來的焊接工藝參數，將之與反饋電路2003實時采樣的主電路100輸出的電流電壓波形參數進行比較，并通過基于模糊邏輯判斷的參數自整定PI算法得到所需的D/A輸出值，調節(jié)驅動電路2001輸出PWM信號的占空比，實現主電路電流電壓輸出的閉環(huán)控制。在整個焊接過程，全數字電路2004均實時采樣限流保護電路2002和異常檢測保護電路2006的輸出電平變化，一旦出現過流或者其他異常狀態(tài)，會立即關閉PWM輸出，實現可靠保護。焊接啟動時，全數字電路2004會首先通過CAN總線與可視化人機交互系統(tǒng)300通訊，獲取相關的工藝參數設定值，然后先通過繼電器電路2007開通保護氣體供氣裝置700和水冷卻裝置600，為焊接電弧區(qū)提供保護氣體，同時對管板焊接機頭400進行冷卻，然后啟動聞頻引弧電路500進行聞頻起弧。起弧成功之后，全數字電路2004會通過繼電器電路2007關閉高頻引弧電路500，同時開啟電機驅動電路2005，驅動管板焊接機頭400的電機運動，帶動管板焊接機頭400的鎢極進行旋轉運動，對管板環(huán)形焊縫進行焊接；全數字電路2004通過定時器計數來確定管板焊接機頭400是否已轉完一圈，如果已經轉完一圈，則控制主電路100的輸出電流逐步衰減至滅弧，然后關閉電機驅動電路2005，延時關閉保護氣體供氣裝置700和水冷卻裝置600。
[0043]上述實施例具有以下特點:
[0044]1、數字化:本實施例的可視化高效管板焊接系統(tǒng)首次構建了基于Cortex_M4內核ARM數字化控制技術的管板焊接系統(tǒng)，數據處理能力強，響應速度快，過程控制更為精確，波形調節(jié)更為柔性和精細。
[0045]2、節(jié)能省材:本實施例的可視化高效管板焊接系統(tǒng)采用了先進的10kHz級高頻全橋逆變技術，電能轉換效率高，節(jié)省原材料，焊機體積小，重量輕，并且采用了 220V交流供電，非常便于現場使用，也更安全可靠。
[0046]3、可視化:本實施例的可視化高效管板焊接系統(tǒng)首次在管板焊接系統(tǒng)中采用了可視化的人機交互技術，不僅能夠實時顯示各種設定的焊接參數，還能將焊接過程圖表化，并能整理、儲存或直接調用相關數據。
[0047]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:其與交流輸入電源連接；包括主電路、焊接過程控制系統(tǒng)、可視化人機交互系統(tǒng)、管板焊接機頭、高頻引弧電路、水冷卻裝置、保護氣體供氣裝置和與管板焊接機頭連接的電弧負載；所述焊接過程控制系統(tǒng)分別與交流輸入電源、主電路、可視化人機交互系統(tǒng)和管板焊接機頭連接；所述高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)連接、輸出端均與管板焊接機頭連接；所述主電路的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭連接。
2.根據權利要求1所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述主電路由全橋整流濾波模塊、全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊依次連接組成。
3.根據權利要求2所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述主電路的一端與交流輸入電源連接，另一端與管板焊接機頭連接是指，全橋整流濾波模塊與交流輸入電源相連接，快速整流濾波模塊與管板焊接機頭相連接；所述焊接過程控制系統(tǒng)分別與全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊連接。
4.根據權利要求3所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述全橋逆變電路采用工作于全橋硬開關換流模式或工作于移相軟開關換流模式的逆變頻率為10kHz的全橋逆變拓撲結構。
5.根據權利要求4所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述焊接過程控制系統(tǒng)包括全數字電路及分別與全數字電路連接的驅動電路、限流保護電路、反饋電路、電機驅動電路、異常檢測保護電路和繼電器模塊；其中，所述異常檢測保護電路的一端與交流輸入電源連接；所述電機驅動電路的一端與管板焊接機頭相連，以驅動管板焊接機頭的電機旋轉；所述全數字電路與可視化人機交互系統(tǒng)相互連接； 所述焊接過程控制系統(tǒng) 分別與全橋逆變電路、高頻變壓器和快速整流濾波模塊連接是指:焊接過程控制系統(tǒng)中的驅動電路與全橋逆變電路連接；限流保護電路與高頻變壓器連接；反饋電路與快速整流濾波模塊連接。
6.根據權利要求5所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端均與焊接過程控制系統(tǒng)連接是指，高頻引弧電路、水冷卻裝置和保護氣體供氣裝置的輸入端分別與繼電器模塊連接。
7.根據權利要求5所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述全數字電路由作為數字化控制的核心、型號為LM4F232的Cortex-M4內核的ARM微處理器以及外圍電路連接構成。
8.根據權利要求7所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述驅動電路由型號為TLC5615的數模轉換器芯片、脈寬調制芯片和光耦隔離放大電路通過外圍電路連接構成；所述驅動電路通過通用可編程GP1 口與全數字電路連接。
9.根據權利要求7所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述電機驅動電路通過PWM端口與全數字電路連接，以接收全數字電路的PWM驅動信號；并通過ADCl端口與全數字電路連接，以反饋電壓值；電機驅動電路采用開關頻率為1kHz的BUCK電路進行調壓。
10.根據權利要求5所述的可視化高效管板焊接系統(tǒng)，其特征在于:所述可視化人機交互系統(tǒng)采用由微控制單元MCU、與微控制單元MCU相互連接的IXD驅動芯片和與IXD驅動芯片相互連接的液晶觸控面板通過外圍電路連接組成；所述微控制單元MCU與焊接過程控制系統(tǒng)中的全數字電路相 互連接。
【文檔編號】B23K9/10GK203817591SQ201320839574
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權日:2013年12月18日
【發(fā)明者】王振民, 馮允樑, 潘成熔 申請人:華南理工大學