本公開涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種燃弧狀態(tài)判定方法、燃弧狀態(tài)判定裝置及電弧焊接設(shè)備。

背景技術(shù)：

焊接，作為一種十分常用的連接工藝，在工業(yè)生產(chǎn)和制造中發(fā)揮重要作用。其中，電弧焊接是較為常見的一種焊接類型。其通常是利用電弧放電所產(chǎn)生的熱量將焊料與工件互相熔化，工件和焊料熔化形成熔池，該熔池冷卻凝固后便形成焊縫，從而獲得牢固接頭。

短路過渡由于具有以下工藝特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用：短路過渡過程十分穩(wěn)定，其原因是焊絲直徑小，相對電流密度高，因此電弧燃燒穩(wěn)定，另一方面，電弧電壓低，以短路形式過渡，短路頻率較高，所以每短路一次過渡的金屬量很少，有利于過渡過程穩(wěn)定；由于使用的焊絲直徑小，電流密度高，所以電弧的能量集中，加熱面積小，熔池也小，熱影響區(qū)窄，所以工件變形小，特別適合于焊接薄板；適應(yīng)于全位置焊。

在短路過渡焊接形態(tài)時，通常情況下判定系統(tǒng)是否從短路階段進(jìn)入燃弧階段的條件是電弧電壓值是否高于某個閾值。而電弧電壓是無法直接測量的，通常情況下是采用測量焊機(jī)輸出端電壓的方法，但測量的焊機(jī)輸出端電壓包含一部分回路電纜電壓，這部分回路電纜具備電阻和電感特性。有時為了滿足性能的需求，在焊接短路階段，電流的上升斜率會設(shè)定的很大，因為回路電纜電感的作用，會導(dǎo)致此刻采集的電壓很高，容易出現(xiàn)進(jìn)入燃弧階段的誤判定。

需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的目的在于提供一種燃弧狀態(tài)判定方法、裝置及電弧焊接設(shè)備，進(jìn)而至少在一定程度上克服由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺陷而導(dǎo)致的一個或者多個問題。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種燃弧狀態(tài)判定方法，用于電弧焊接設(shè)備，包括：

獲取回路電纜上的電阻值和電感值；

采集焊接過程中所述電弧焊接設(shè)備的輸出端的焊接電流值和焊接電壓值；

根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓；

判斷所述電弧電壓是否大于預(yù)定閾值；

當(dāng)所述電弧電壓大于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)進(jìn)入燃弧狀態(tài)。

在本公開的一種示例性實施例中，獲取回路電纜上的電阻值和電感值包括：

在非焊接過程中檢測所述回路電纜上的電阻值和電感值；

存儲所述電阻值和所述電感值；

當(dāng)進(jìn)行燃弧狀態(tài)判定時，讀取存儲的所述電阻值和所述電感值。

在本公開的一種示例性實施例中，根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓包括：

根據(jù)所述焊接電流值確定其電流變化率；

根據(jù)所述電流變化率及所述電感值確定電感電壓值。

在本公開的一種示例性實施例中，根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓還包括：

根據(jù)所述焊接電流值和所述電阻值確定電阻電壓值；

根據(jù)所述焊接電壓值、所述電阻電壓值及所述電感電壓值確定所述電弧電壓。

在本公開的一種示例性實施例中，還包括：

當(dāng)所述電弧電壓小于等于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)處于短路狀態(tài)。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種燃弧狀態(tài)判定裝置，包括：

電阻電感獲取模塊，用于獲取回路電纜上的電阻值和電感值；

焊接電流電壓采集模塊，用于采集焊接過程中電弧焊接設(shè)備的輸出端的焊接電流值和焊接電壓值；

電弧電壓獲取模塊，用于根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓；

判斷模塊，用于判斷所述電弧電壓是否大于預(yù)定閾值；

其中，當(dāng)所述電弧電壓大于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)進(jìn)入燃弧狀態(tài)。

在本公開的一種示例性實施例中，電阻電感獲取模塊包括：

電阻電感檢測單元，用于在非焊接過程中檢測所述回路電纜上的電阻值和電感值；

存儲單元，用于存儲所述電阻值和所述電感值；

電阻電感讀取單元，用于當(dāng)進(jìn)行燃弧狀態(tài)判定時，讀取存儲的所述電阻值和所述電感值。

在本公開的一種示例性實施例中，電弧電壓獲取模塊包括：

電流變化率確定單元，用于根據(jù)所述焊接電流值確定其電流變化率；

電感電壓確定單元，用于根據(jù)所述電流變化率及所述電感值確定電感電壓值；

電阻電壓確定單元，用于根據(jù)所述焊接電流值和所述電阻值確定電阻電壓值；

電弧電壓確定單元，用于根據(jù)所述焊接電壓值、所述電阻電壓值及所述電感電壓值確定所述電弧電壓。

在本公開的一種示例性實施例中，還包括：

其中，當(dāng)所述電弧電壓小于等于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)處于短路狀態(tài)。

根據(jù)本公開的再一個方面，還提供一種電弧焊接設(shè)備，其特征在于，包括上述任一項所述的燃弧狀態(tài)判定裝置。

本公開的燃弧狀態(tài)判定方法、裝置及電弧焊接設(shè)備，在焊接之前測量系統(tǒng)回路電纜上的電阻和電感值，然后在焊接過程中，采集焊機(jī)輸出端的電壓和電流值，該電壓包含了回路電纜上的電阻分壓和電感壓降，通過前述的電阻和電感值能計算得到電弧電壓，并以此來判斷燃弧的發(fā)生時刻，從而能夠從根本上消除電流劇烈變化帶來的焊機(jī)輸出端的電壓毛刺對燃弧狀態(tài)判斷的影響，使燃弧狀態(tài)的判定更加準(zhǔn)確。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本公開。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示意性示出本公開示例實施方式中的一種燃弧狀態(tài)判定方法的流程圖。

圖2示意性示出本公開示例實施方式中的一種獲取回路電纜上的電阻值和電感值的方法流程圖。

圖3示意性示出本公開示例實施方式中的一種獲得電弧電壓的方法流程圖。

圖4示意性示出本公開示例實施方式中的一種獲得電弧電壓的電路示意圖。

圖5示意性示出本公開示例實施方式中的焊接電壓、焊接電流以及電弧電壓的波形示意圖。

圖6示意性示出本公開燃弧狀態(tài)判定裝置的方框圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的范例；相反，提供這些實施方式使得本公開將更加全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體細(xì)節(jié)從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，可以實踐本公開的技術(shù)方案而省略所述特定細(xì)節(jié)中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細(xì)示出或描述公知技術(shù)方案以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。

此外，附圖僅為本公開的示意性圖解，并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復(fù)描述。附圖中所示的一些方框圖是功能實體，不一定必須與物理或邏輯上獨(dú)立的實體相對應(yīng)?？梢圆捎密浖问絹韺崿F(xiàn)這些功能實體，或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現(xiàn)這些功能實體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現(xiàn)這些功能實體。

短路過渡是指焊條(或焊絲)，端部的熔滴與熔池短路接觸，由于強(qiáng)烈的過熱和磁收縮作用，使熔滴爆斷，直接向熔池過渡的熔滴過渡形式。這種形式主要用在-熔化極電弧焊中。

短路過渡過程中，電弧燃燒后，由電弧析出熱量，熔化焊絲，并在焊絲端頭積聚少量熔滴金屬。由于焊絲迅速熔化而形成電弧空間，其長度決定于電弧電壓。隨后，熔滴體積逐漸增加，而弧長略微縮短。隨著熔滴不斷長大，電弧向未熔化的焊絲方向傳入的熱量減少，則焊絲熔化速度也降低。由于焊絲仍以一定速度送進(jìn)，所以勢必導(dǎo)致熔滴逐漸接近熔池，弧長縮短。同時熔滴與熔池都在不斷地起伏運(yùn)動著，這就增加了熔滴與熔池相接觸的機(jī)會。每當(dāng)接觸時，就使電弧空間短路，于是電弧熄滅，電弧電壓急劇下降，接近于零，而短路電流開始增大，在焊絲與熔池間形成液體金屬柱。這種狀態(tài)的液柱不能自行破斷。隨著短路電流按指數(shù)曲線規(guī)律不斷增大，它所引起的電磁收縮力強(qiáng)烈地壓縮液柱，同時在表面張力作用下，使得液柱金屬向熔池流動，而形成縮頸，該縮頸稱為“小橋”。這個小橋連接著焊絲與熔池，同時通過較大的短路電流，而使小橋由于過熱氣化而迅速爆炸。這時電弧電壓很快恢復(fù)到空載電壓以上，電弧又重新引燃。隨后不斷重復(fù)上述過程。

短路過渡過程中燃弧階段與短路階段交替更換著。短路階段結(jié)束時，總伴隨著輕輕的爆破聲和少量的金屬飛濺。燃弧階段時弧長較短，而短路階段時在焊絲與熔池間總是由液態(tài)金屬連接著。

在短路期間，因為回路電纜電阻和電感的作用，只要電流的變化率足夠大，測得的電壓就會很高，如果通過測量焊機(jī)輸出端的焊接電壓來判斷是否進(jìn)入燃弧狀態(tài)就有可能發(fā)生誤判。本公開通過在焊接之前測量系統(tǒng)回路電纜上的電阻和電感值，然后在焊接過程中，采集焊機(jī)輸出端的焊接電壓和焊接電流，該焊接電壓包含了電纜上的電阻分壓和電感壓降，通過電阻和電感值能計算得到電弧電壓，并以此來判定燃弧的發(fā)生時刻。

本示例實施方式中首先提供了一種燃弧狀態(tài)判定方法，可以應(yīng)用于電弧焊接設(shè)備，如圖1，所述燃弧狀態(tài)判定方法，可以包括：

在步驟S10中、獲取回路電纜上的電阻值和電感值。

在步驟S20、采集焊接過程中所述電弧焊接設(shè)備的輸出端的焊接電流值和焊接電壓值。

在步驟S30中、根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓。

在步驟S40中、判斷所述電弧電壓是否大于預(yù)定閾值。

其中，當(dāng)所述電弧電壓大于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)進(jìn)入燃弧狀態(tài)。

本公開的燃弧狀態(tài)判定方法、裝置及電弧焊接設(shè)備，通過在焊接之前測量系統(tǒng)回路電纜上的電阻和電感值，然后在焊接過程中，采集焊機(jī)輸出端的電壓和電流值，該電壓包含了回路電纜上的電阻分壓和電感壓降，通過前述的電阻和電感值能計算得到電弧電壓，并以此來判斷燃弧的發(fā)生時刻，從而能夠從根本上消除電流劇烈變化帶來的焊機(jī)輸出端的電壓毛刺對燃弧狀態(tài)判斷的影響，使燃弧狀態(tài)的判定更加準(zhǔn)確。

下面，將對本示例實施方式中的燃弧狀態(tài)判定方法的各步驟進(jìn)行進(jìn)一步的說明。

在步驟S10中，獲取回路電纜上的電阻值R和電感值L。

在本公開示例實施方式中，所述電弧焊接設(shè)備可以包括：電流檢測單元和電壓檢測單元。在一實施例中，所述電流檢測單元和所述電壓檢測單元可以分別為電流互感器和電壓互感器。當(dāng)計算回路電纜上的電阻值R時，將所述電弧焊接設(shè)備的輸出終端短路，即，將焊槍的導(dǎo)電嘴與母材短路，焊機(jī)輸出恒定的電流，根據(jù)所述電流檢測單元檢測到此時的短路電流I’，并根據(jù)所述電壓檢測單元檢測到此時的短路電壓U’，根據(jù)所述短路電流I’和所述短路電壓U’計算得到回路電纜的電阻值R，具體計算公式如下：

R＝U’/I’

在一實施例中，根據(jù)焊機(jī)輸出的以固定變化率dI”進(jìn)行變化的電流I”、電壓U”計算電感，根據(jù)U”＝I”*R+L*dI”計算得到L。其中dI”為單位時間電流變化率，如下公式所示：

L＝(U”-I”*R)/dI”

在本公開示例實施方式中，如圖2所示，獲取回路電纜上的電阻值R和電感值L可以包括：

在步驟S110中、在非焊接過程中檢測所述回路電纜上的電阻值和電感值。

例如，在焊接之前，檢測回路電纜上的電阻值R和電感值L。

在步驟S120中、存儲所述電阻值和所述電感值。

例如，將回路電纜上的電阻值R和電感值L存儲于一存儲器。

在步驟S130中、當(dāng)進(jìn)行燃弧狀態(tài)判定時，讀取存儲的所述電阻值R和所述電感值L。

需要說明的是，上述獲取回路電纜上的電阻值R和電感值L僅為示例性說明，并不唯一，在本公開的其它示例實施方式中，還可以采用其它獲取回路電纜上的電阻值R和電感值L的方法。

在步驟S20中，采集焊接過程中所述電弧焊接設(shè)備的輸出端的焊接電流值I和焊接電壓值U0。

在本公開示例實施方式中，在所述電弧焊接設(shè)備進(jìn)行焊接時，可以采用所述電弧焊接設(shè)備的電流檢測單元檢測焊接電流值I，且采用所述電壓檢測單元檢查焊接電壓值U0，從而能夠計算得到實際焊接過程中的電弧電壓值。

在步驟S30中，根據(jù)所述電阻值R、所述電感值L、所述焊接電流值I和所述焊接電壓值U0獲得電弧電壓Ua。

在本公開示例實施方式中，如圖3所示，根據(jù)所述電阻值R、所述電感值L、所述焊接電流值I和所述焊接電壓值U0獲得電弧電壓Ua可以包括：

在步驟S310中、根據(jù)所述焊接電流值I確定其電流變化率dI。

其中，電流變化率dI可以為電流值I對時間t求一次導(dǎo)數(shù)獲得。

在步驟S320中、根據(jù)所述電流變化率dI及所述電感值L確定電感電壓值Ul。

例如，根據(jù)電感電壓值Ul計算公式如下：

Ul＝L·dI

在步驟S330中、根據(jù)所述焊接電流值I和所述電阻值R確定電阻電壓值Ur。

例如，電阻電壓值Ur的計算公式如下：

Ur＝I·R

需要說明的是，上述步驟S320和步驟S330的執(zhí)行并沒有先后順序，兩者可以同時執(zhí)行，或者先執(zhí)行步驟S330，再執(zhí)行步驟S320均可，本公開對此不作限定。

在步驟S340中、根據(jù)所述焊接電壓值U0、所述電阻電壓值Ur及所述電感電壓值Ul確定所述電弧電壓Ua。

例如，參考圖4所示的電路連接示意圖，以所述電弧焊接設(shè)備為焊機(jī)為例進(jìn)行說明，電弧電壓Ua的計算公式如下：

Ua＝U0-Ur-Ul＝U0-(I·R+L·dI)

在步驟S40中，判斷所述電弧電壓Ua是否大于預(yù)定閾值。

當(dāng)所述電弧電壓Ua大于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)進(jìn)入燃弧狀態(tài)。所述預(yù)定閾值可以根據(jù)系統(tǒng)需求具體進(jìn)行設(shè)定，本公開對此不作限定。

在本公開示例實施方式中，所述方法還包括：當(dāng)所述電弧電壓Ua小于等于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)處于短路狀態(tài)。

參考圖5所示的檢測的一示例性焊機(jī)的輸出端的焊接電壓U0所示，現(xiàn)有技術(shù)中燃弧判定方法在A時刻容易發(fā)生誤判斷，雖然A時刻的焊接電壓U0可能大于預(yù)定閾值，但其實并未進(jìn)入燃弧狀態(tài)。根據(jù)本公開的燃弧判定方法，在焊接之前測量系統(tǒng)回路上的電阻和電感值，然后在焊接過程中，采集焊接電壓U0和焊接電流I，該焊接電壓包含了電纜上的電阻分壓和電感壓降，通過電阻和電感值能計算得到電弧電壓Ua，并以此來判斷燃弧的發(fā)生時刻。由圖5可以看出，電弧電壓Ua能夠從根本上消除電流劇烈變化帶來的焊接電壓U0的毛刺，使燃弧的判定更加準(zhǔn)確。

下述為本公開裝置實施方式，可以用于執(zhí)行本公開方法實施方式。對于公開裝置實施方式中未披露的細(xì)節(jié)，請參照本公開方法實施方式。

本示例實施方式中還提供了一種燃弧狀態(tài)判定裝置，如圖6，所述燃弧狀態(tài)判定裝置10可以包括電阻電感獲取模塊110、焊接電流電壓采集模塊120、電弧電壓獲取模塊130和判斷模塊140，其中：

電阻電感獲取模塊110可用于獲取回路電纜上的電阻值和電感值。

在本公開示例性實施例中，電阻電感獲取模塊110可以包括：

電阻電感檢測單元，用于在非焊接過程中檢測所述回路電纜上的電阻值和電感值；

存儲單元，用于存儲所述電阻值和所述電感值；

電阻電感讀取單元，用于當(dāng)進(jìn)行燃弧狀態(tài)判定時，讀取存儲的所述電阻值和所述電感值。

焊接電流電壓采集模塊120可用于采集焊接過程中電弧焊接設(shè)備的輸出端的焊接電流值和焊接電壓值。

電弧電壓獲取模塊130可用于根據(jù)所述電阻值、所述電感值、所述焊接電流值和所述焊接電壓值獲得電弧電壓。

在本公開的示例性實施例中，電弧電壓獲取模塊130可以包括：

電流變化率確定單元，用于根據(jù)所述焊接電流值確定其電流變化率；

電感電壓確定單元，用于根據(jù)所述電流變化率及所述電感值確定電感電壓值；

電阻電壓確定單元，用于根據(jù)所述焊接電流值和所述電阻值確定電阻電壓值；

電弧電壓確定單元，用于根據(jù)所述焊接電壓值、所述電阻電壓值及所述電感電壓值確定所述電弧電壓

判斷模塊140可用于判斷所述電弧電壓是否大于預(yù)定閾值；

其中，當(dāng)所述電弧電壓大于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)進(jìn)入燃弧狀態(tài)。

在本公開示例性實施例中，還可以包括：當(dāng)所述電弧電壓小于等于所述預(yù)定閾值時，判定系統(tǒng)處于短路狀態(tài)。

本示例實施方式中還提供了一種電弧焊接設(shè)備，所述電弧焊接設(shè)備可以包括上述任一示例實施方式所述的燃弧狀態(tài)判定裝置。

例如，所述電弧焊接設(shè)備(electric welding machine)，可以具備不同的外特性，現(xiàn)代的焊接電源將220V和380V交流電進(jìn)行整流，變成直流電，然后再經(jīng)過逆變器變成低壓交流電源，再次經(jīng)過整流就成為低壓直流電源。。在數(shù)字化焊接電源中一般使用MCU、DSP或者FPGA進(jìn)行焊接波形的控制，從而實現(xiàn)不同的輸出特性。

上述燃弧狀態(tài)判定裝置中各模塊的具體細(xì)節(jié)已經(jīng)在對應(yīng)的燃弧狀態(tài)判定方法中進(jìn)行了詳細(xì)的描述，因此此處不再贅述。

應(yīng)當(dāng)注意，盡管在上文詳細(xì)描述中提及了用于動作執(zhí)行的設(shè)備的若干模塊或者單元，但是這種劃分并非強(qiáng)制性的。實際上，根據(jù)本公開的實施方式，上文描述的兩個或更多模塊或者單元的特征和功能可以在一個模塊或者單元中具體化。反之，上文描述的一個模塊或者單元的特征和功能可以進(jìn)一步劃分為由多個模塊或者單元來具體化。

此外，盡管在附圖中以特定順序描述了本公開中方法的各個步驟，但是，這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執(zhí)行這些步驟，或是必須執(zhí)行全部所示的步驟才能實現(xiàn)期望的結(jié)果。附加的或備選的，可以省略某些步驟，將多個步驟合并為一個步驟執(zhí)行，以及/或者將一個步驟分解為多個步驟執(zhí)行等。

通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，這里描述的示例實施方式可以通過軟件實現(xiàn)，也可以通過軟件結(jié)合必要的硬件的方式來實現(xiàn)。因此，根據(jù)本公開實施方式的技術(shù)方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲介質(zhì)(可以是CD-ROM，U盤，移動硬盤等)中或網(wǎng)絡(luò)上，包括若干指令以使得一臺計算設(shè)備(可以是個人計算機(jī)、服務(wù)器、移動終端、或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行根據(jù)本公開實施方式的方法。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正范圍和精神由所附的權(quán)利要求指出。