[发明专利]用于控制电弧焊接工艺的系统和方法

说明书

背景技术

本发明总体上涉及焊接系统，并且更具体地讲，涉及控制电弧焊接工艺的参数。

为了实现各种目的已经实施了各式各样的焊接系统和焊接控制制度。在连续焊接操作中，气体保护金属电弧焊(GMAW)技术通过从焊炬供给由惰性气体或活性气体保护的填充材料而允许用于形成连续焊珠。电能被施加于焊丝并且回路通过工件来形成以维持熔化焊丝和工件以形成所期望的焊缝的电弧。某些相关工艺不使用保护气体，并且可以依靠焊丝中的成分来形成并保护进行的焊接。

在其各种形式中，GMAW焊接涉及在形成电极并朝着工件前进的焊丝上施加受控的电压和电流以在电极与工件之间建立电弧。焊丝电极通常由与焊接电源耦接的送丝机供给，尽管在一些系统中，送丝机可以集成在电源中，或者焊丝可以由焊炬供给(例如，“拉丝焊枪”)。一般而言，人类操作者可以握住并控制焊炬，或者焊炬可以是自动化系统的一部分，通常由机器人设备操作。焊接参数可以设置用于所有的这些工艺，包括电流和电压水平、送丝速度等。对于手动应用，由操作者调节行进速度(焊炬前进以形成焊缝的速率)，而在自动化应用中，这可以提前设置用于特定的焊缝和工件。

在GMAW和相关的焊接工艺中，各种焊接参数受到控制以维持电极与工件之间的焊接电弧所期望的电弧长度。恒定的电弧长度可以提供相对一致的焊珠轮廓和焊缝熔深，这可以增强焊缝的某些结构质量和美学特征。GMAW焊接系统一般利用电压反馈来维持焊接电弧上均匀的电压降，该电压降与均匀的电弧长度大致对应。不幸的是，难以精确地确定由于电极在其朝着工件前进时延伸体的变化引起的焊接电弧上的电压降以及难以解释的其他电压降。

发明内容

在第一实施例中，一种焊接系统包括电极和电源，所述电极被配置成朝着工件前进，并且所述电源被配置成提供电力流(交流、直流、脉冲等)到所述电极用于在所述电极与所述工件之间产生焊接电弧。所述焊接系统还包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器被配置成感测所述焊接电弧的光强度，并且所述第二传感器被配置成感测通过所述电源提供到所述电极的电流。此外，所述焊接系统包括控制器，所述控制器与所述第一传感器和所述第二传感器通信地耦接并且被配置成相关于所述电流修改所述光强度。所述控制器被配置成基于所述修改的光强度控制所述焊接系统的焊接参数。

在另一个实施例中，一种方法包括通过光传感器检测由焊接系统的电极与工件之间产生的焊接电弧发出的光强度。所述方法还包括通过电流传感器检测从所述焊接系统的电源提供到所述电极的电力的电流。此外，所述方法包括通过所述焊接系统的控制电路，相关于所述检测的电流修改所述检测的光强度以确定所述焊接电弧修改的光强度。另外，所述方法包括基于所述修改的光强度控制所述焊接系统的焊接参数。

在另外的实施例中，焊接系统包括控制电路。所述控制电路被配置成接收表示所述焊接系统的电极与工件之间的焊接电弧的光强度的信号；接收表示供应到所述电极用于产生所述焊接电弧的电力的电流的信号。此外，所述控制电路被配置成相关于表示所述电流的所述信号修改表示所述光强度的信号。另外，所述控制电路被配置成基于所述修改的表示所述光强度的信号提供控制信号到所述焊接系统的电源。

附图说明

当参考附图阅读以下详细说明时，会更加明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的零件，其中：

图1是可以使用弧光控制系统的焊接系统的实施例的框图；

图2是用于操作图1的焊接系统的方法的实施例的工艺流程图；

图3是安装在焊炬上的光传感器的实施例的透视图；

图4是用于检测焊接电弧的光强度的传感器的实施例的前视图；

图5是用于操作图1的焊接系统的方法的实施例的工艺流程图；

图6是用于说明响应送丝速度的变化自动调节焊接参数的实施例的曲线图；

图7是基于图1的焊接系统的感测参数之间的相位变化所确定的有效增益值的实施例的曲线图；

图8是用于提供弧光控制的控制电路的实施例的概略图示；并且

图9是安装在用于控制焊接系统参数的焊接头盔上的光传感器的实施例的透视图。

具体实施方式