本發(fā)明涉及mig焊接，更具體地說(shuō)，涉及一種基于快頻mig焊接的送絲自適應(yīng)調(diào)整方法及焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在mig焊接過(guò)程中，送絲速度與電弧的相互作用直接干預(yù)熔滴過(guò)渡和熔池動(dòng)態(tài)行為，對(duì)焊接質(zhì)量有決定性影響。由于水下焊接作業(yè)面臨大量復(fù)雜環(huán)境因素，例如水流、氣泡、水溫、高頻噪聲等，水下電弧和送絲速度容易受到干擾而產(chǎn)生波動(dòng)，大幅削弱水下焊接過(guò)程穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致短路和斷弧現(xiàn)象頻發(fā)，被迫中斷焊接作業(yè)，不僅降低生產(chǎn)效率，還需要頻繁地進(jìn)行人工調(diào)整，增加了操作難度。

2、隨著sic功率器件和數(shù)字化調(diào)控技術(shù)的發(fā)展，已有部分研究者采用基于sic功率器件的水下逆變焊機(jī)輸出快頻(≥20khz)電流，以改善焊縫質(zhì)量。然而較高頻率的脈沖電流會(huì)導(dǎo)致電弧行為變得更加復(fù)雜，間接地增加了送絲速度的調(diào)控難度，對(duì)送絲系統(tǒng)的調(diào)整策略提出了更高的要求。

3、現(xiàn)有的焊接送絲機(jī)構(gòu)基本都是按照人工設(shè)定并遵循一定規(guī)律進(jìn)行送絲，無(wú)法根據(jù)復(fù)雜工況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此亟需制定一種能夠靈活適應(yīng)復(fù)雜水環(huán)境的送絲調(diào)整策略，建立穩(wěn)定的“快頻電弧-水下送絲”系統(tǒng)，提高水下mig焊接的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于快頻mig焊接的送絲自適應(yīng)調(diào)整方法及焊接系統(tǒng)；該方法能夠迅速糾正送絲速度使電弧電壓回到正常范圍內(nèi)，且可防止過(guò)調(diào)，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的擾動(dòng)補(bǔ)償能力和快速響應(yīng)性，能夠適應(yīng)高速變化的快頻電流。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于快頻mig焊接的送絲自適應(yīng)調(diào)整方法，構(gòu)建自適應(yīng)調(diào)整模型；自適應(yīng)調(diào)整模型為帶有可調(diào)參數(shù)的分段二次函數(shù)模型；分段二次函數(shù)模型中，將電弧電壓劃分為三個(gè)區(qū)間：以下限節(jié)點(diǎn)至低電壓節(jié)點(diǎn)vl為第一區(qū)間，以低電壓節(jié)點(diǎn)vl至高電壓節(jié)點(diǎn)vh為第二區(qū)間，以高電壓節(jié)點(diǎn)vh至上限節(jié)點(diǎn)為第三區(qū)間；設(shè)定三個(gè)區(qū)間的送絲速度改變量δs函數(shù)表達(dá)；

3、第一區(qū)間送絲速度改變量δs的函數(shù)表達(dá)式為：δs＝-[k1(v-vo)2+ε1]；

4、第二區(qū)間送絲速度改變量δs的函數(shù)表達(dá)式為：δs＝0；

5、第三區(qū)間送絲速度改變量δs的函數(shù)表達(dá)式為：δs＝k2(v-vo)2+ε2；

6、其中，v為電弧電壓檢測(cè)值；vo為送絲速度中值，vo＝(vl+vh)/2；k1和k2分別為速度變化系數(shù)；ε1和ε2分別為偏置值；所述可調(diào)參數(shù)包括：vl、vh、k1、k2、ε1和ε2；

7、在水下快頻mig焊接過(guò)程中，獲取水下快頻mig焊接的電弧電壓檢測(cè)值；根據(jù)電弧電壓檢測(cè)值判斷在自適應(yīng)調(diào)整模型中所處區(qū)間，根據(jù)對(duì)應(yīng)區(qū)間的送絲速度改變量δs的函數(shù)表達(dá)式，得到送絲速度改變量δs；對(duì)送絲速度設(shè)定值s進(jìn)行調(diào)整：s＝so+δs，其中，so為送絲速度；由pid調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制送絲速度；

8、根據(jù)電弧電壓檢測(cè)值，判斷水下快頻mig焊接是否出現(xiàn)短路；根據(jù)實(shí)時(shí)焊接電流，判斷水下快頻mig焊接是否出現(xiàn)斷?。桓鶕?jù)電弧電壓檢測(cè)值處于第一區(qū)間和第三區(qū)間的次數(shù)、短路次數(shù)和斷弧次數(shù)，調(diào)整自適應(yīng)調(diào)整模型的可調(diào)參數(shù)。

9、優(yōu)選地，所述的根據(jù)電弧電壓檢測(cè)值，判斷水下快頻mig焊接是否出現(xiàn)短路，是指：若電弧電壓檢測(cè)值為0，且持續(xù)時(shí)間t1，則判定水下快頻mig焊接出現(xiàn)短路。

10、優(yōu)選地，當(dāng)判定水下快頻mig焊接出現(xiàn)短路時(shí)，進(jìn)行重燃弧操作；所述重燃弧操作包括立即暫停水下快頻mig焊接的機(jī)器人移動(dòng)和焊接電流的輸出，并回抽焊絲；

11、若重燃弧操作后持續(xù)時(shí)間t2，電弧電壓檢測(cè)值仍為0，則判定為已經(jīng)無(wú)法抽起焊絲，立即中止焊接作業(yè)；若重燃弧操作后在時(shí)間t2內(nèi)電弧電壓檢測(cè)值重新上升，則判定為已經(jīng)抽起焊絲，并且當(dāng)焊絲抽起時(shí)間t3后，重新送絲起弧。

12、優(yōu)選地，所述的根據(jù)實(shí)時(shí)焊接電流，判斷水下快頻mig焊接是否出現(xiàn)斷弧，是指：若實(shí)時(shí)焊接電流為0，則判定水下快頻mig焊接出現(xiàn)斷弧。

13、優(yōu)選地，所述的根據(jù)電弧電壓檢測(cè)值處于第一區(qū)間和第三區(qū)間的次數(shù)、短路次數(shù)和斷弧次數(shù)，調(diào)整自適應(yīng)調(diào)整模型的可調(diào)參數(shù)，是指：

14、設(shè)置四個(gè)計(jì)數(shù)器a、b、c、d對(duì)自適應(yīng)調(diào)整模型的可調(diào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；

15、其中，計(jì)數(shù)器a代表短路次數(shù)；每次出現(xiàn)短路時(shí)，計(jì)數(shù)器a增加1；當(dāng)計(jì)數(shù)器a的值達(dá)到設(shè)定閾值amax時(shí)，偏置值ε1增加設(shè)定量δε′，低電壓節(jié)點(diǎn)vl右移以增加第一區(qū)間的調(diào)節(jié)寬度；同時(shí)ε2減少設(shè)定量δε′，高電壓節(jié)點(diǎn)vh右移，以實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，并復(fù)位計(jì)數(shù)器a；

16、計(jì)數(shù)器b代表電弧電壓檢測(cè)值處于第一區(qū)間的次數(shù)；每次電弧電壓檢測(cè)值處于第一區(qū)間時(shí)，計(jì)數(shù)器b增加1；當(dāng)計(jì)數(shù)器b的值達(dá)到設(shè)定閾值bmax時(shí)，速度變化系數(shù)k1增加設(shè)定量δk′以提高送絲速度減慢的幅度，同時(shí)速度變化系數(shù)k2減少設(shè)定量δk′以降低送絲速度增加的幅度，以實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，并復(fù)位計(jì)數(shù)器b；

17、計(jì)數(shù)器c代表電弧電壓檢測(cè)值處于第三區(qū)間的次數(shù)；每次電弧電壓檢測(cè)值處于第三區(qū)間時(shí)，計(jì)數(shù)器c增加1；當(dāng)計(jì)數(shù)器c的值達(dá)到設(shè)定閾值cmax時(shí)，速度變化系數(shù)k2增加設(shè)定量δk″以提高送絲速度增加的幅度，同時(shí)速度變化系數(shù)k1減少設(shè)定量δk″以降低送絲速度減慢的幅度，以實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，并復(fù)位計(jì)數(shù)器c；

18、計(jì)數(shù)器d代表斷弧次數(shù)；每次出現(xiàn)斷弧時(shí)，計(jì)數(shù)器d增加1；當(dāng)計(jì)數(shù)器d的值達(dá)到設(shè)定閾值dmax時(shí)，偏置值ε2增加設(shè)定量δε″，高電壓節(jié)點(diǎn)vh左移，以增加第三區(qū)間的調(diào)節(jié)寬度；同時(shí)ε1減少設(shè)定量δε″，低電壓節(jié)點(diǎn)vl左移，以實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，并復(fù)位計(jì)數(shù)器d。

19、優(yōu)選地，當(dāng)計(jì)數(shù)器a的值達(dá)到設(shè)定閾值amax時(shí)，低電壓節(jié)點(diǎn)vl右移量δvla和高電壓節(jié)點(diǎn)vh右移量δvha分別為：

20、

21、

22、當(dāng)計(jì)數(shù)器d的值達(dá)到設(shè)定閾值dmax時(shí)，高電壓節(jié)點(diǎn)vh左移量δvhd和低電壓節(jié)點(diǎn)vl左移量δvld分別為：

23、

24、

25、優(yōu)選地，每種焊接環(huán)境條件分別對(duì)應(yīng)一組自適應(yīng)調(diào)整模型的模型參數(shù)；模型參數(shù)包括可調(diào)參數(shù)；模型參數(shù)采用eeprom保存；水下快頻mig焊接啟動(dòng)時(shí)，從eeprom中讀取對(duì)應(yīng)焊接環(huán)境條件下的模型參數(shù)作為自適應(yīng)調(diào)整模型的初始值；當(dāng)自適應(yīng)調(diào)整模型的可調(diào)參數(shù)出現(xiàn)調(diào)整時(shí)，更新eeprom中對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)。

26、一種水下快頻mig焊接系統(tǒng)，包括自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制器，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制器執(zhí)行存儲(chǔ)的程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的基于快頻mig焊接的送絲自適應(yīng)調(diào)整方法。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

28、1、本發(fā)明采用基于二次函數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整模型對(duì)送絲速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；偏離穩(wěn)定區(qū)間越遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)幅度越大，能夠迅速糾正送絲速度使電弧電壓回到正常范圍內(nèi)；偏離穩(wěn)定區(qū)間越近，調(diào)節(jié)幅度越小，防止過(guò)調(diào)；系統(tǒng)具有更強(qiáng)的擾動(dòng)補(bǔ)償能力和快速響應(yīng)性，能夠適應(yīng)高速變化的快頻電流；

29、2、本發(fā)明中的自適應(yīng)調(diào)整模型參數(shù)在焊接過(guò)程中能夠根據(jù)反饋電弧電壓分段、實(shí)時(shí)地進(jìn)行變化，讓系統(tǒng)能夠靈活適應(yīng)復(fù)雜的水下環(huán)境和多樣的焊接條件，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整能力，確保焊接過(guò)程的連續(xù)性；

30、3、本發(fā)明中的自適應(yīng)調(diào)整模型的模型參數(shù)以組的形式保存在eeprom中，賦予系統(tǒng)強(qiáng)大的記憶功能，能夠?qū)W習(xí)和保存各焊接條件下的模型參數(shù)，并且在遇到相同焊接條件時(shí)，基于歷史數(shù)據(jù)快速適應(yīng)和應(yīng)用最有效的調(diào)整策略并持續(xù)優(yōu)化未來(lái)的焊接過(guò)程，大大提高焊接效率和焊縫質(zhì)量；

31、4、本發(fā)明的送絲自適應(yīng)調(diào)整策略包含短路重燃弧手段，能夠在遇到短路的情況進(jìn)行應(yīng)急補(bǔ)救，減少停機(jī)時(shí)間并降低人工干預(yù)的需求。