焊接跟踪简介.pdf

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1、2、焊接自动控制焊接自动控制是生产过程中自动控制技术的一个分支，因此，它的理论基础也就是自动控制理论。大多数焊接质量自动控制系统的理论基础只限于经典控制理论部分。从自动控制的观点来看，焊接特别是电弧焊和其他加工过程的控制有着不同的特征。所以，焊接自动控制也有和其他加工工艺过程自动化控制不同的特点。焊接（电弧焊）自动控制的特点在一个自动控制系统，首先必须选择能恰当地表现控制对象本来面目的物理量作为被控制量。其数目不一定是一个，可以是若干个。其次要研究检出此被控制量的手段，确定合理的检测元件。从构成自动控

2、制系统的目的来说，被控制量必须能在动态过程中进行测量。凡是动态过程中不可能测量的变量，不具备作为被控制量的条件。所以，从测量、检测方面来说，必须把被控制量的测量性的好坏作为选定被控制量的条件。当直接测量作为直接变量的被控制量有困难或不可能时，可检测与被控制量动态、静态特性一一对应的二次量，并把它作为被控制量的检测值，这种二次量称作间接变量。再者，要想能动地作用于控制对象，还必须确定控制元件和操作量，并希望操作量与被控制量应相适应。这时对于操作量与被控制量的因果关系，必须给予充分的考虑。一、被控制量选择的特点

3、研究电弧焊自动控制时，其控制对象必然是电弧本身，这就产生了用什么样的物理量作为被控制量，才能恰当地反映出电弧焊对象这样一个问题。当焊接过程正在进行时，如果可以在电弧附近检测（前提是反馈控制)，就必须考虑近弧区诸量的检测。如果把距离电弧较远地方的检测量作为被控制量就有一个时间延迟的问题。将焊接过程中电弧的直接变量或者间接变量中可以测量的、而且是测量性能良好的量作为被控制量，那将是最理想的。但是，焊接过程中可能受到各种干扰，使被控制量的检测非常困难。下面我们将作进一步分析；在电弧焊过程中，可以考虑作为直接变量的

4、被控制量有：焊缝的熔深；焊缝的熔宽；焊缝的截面面积和形状；有加强高的焊缝外观；焊缝缺陷的状态等。然而在上述变量当中，事前能够直接测得的几乎不可能。可以考虑作为间接变量的被控制量有：熔池附近的温度和温度梯度：熔池及其周围的凝固部分和工件的形状：熔池金属的流动状态；电弧(或等离子弧)的形状、大小、辉度等。因此，只能测量其间接变量。如前所述，间接变量与直接变量必须在动态、静态特性上一一对应。但是，间接变量的测量也存在不少困难，其原因是：1．由于电弧发出的光、热、声波、飞溅等的干扰，在其他领域可使

5、用的测量技术在近弧区无法使用。另外，埋弧焊时因为熔渣的存在也妨碍了有效的测量；2．电弧焊多半是工件固定电弧移动，要在有电弧的一面检测，必须使检测器与焊炬连接在一起同时移动。这样就必须使用能沿焊缝移动的长探测头，这是相当麻烦的。另外，使用垫板也会使焊缝背面的检测性能变环。3．因为近缝区金属处于不稳定的过渡过程与不平衡状态，所以对它的检测要测得很准确也是困难的。因此，在考虑电弧焊的自动控制时，就产生了被控制量检测的困难问题。综上所述，在电弧焊的自动控制系统中，被控制量的检测较为困难。可以在焊接过程中，能考虑出

6、一些恰当的能控制、调整被控制量的操作量，将使问题得以解决，电弧焊时可供作操作量的有：电弧电压、焊接电流、电弧形状，焊接速度、送丝速度，保护气体流量、焊剂供给量；焊炬的位置和倾角(姿态)；焊件的位置及倾斜度；带不带垫板操作等等。要组成自动控制系统，当然要在所选定的被控制量中，选出有决定意义的一个或多个物理量来定出操作量。对操作量与被控制量间的静态和动态关系，事先就要有充分的了解。为了弄清楚它们的静态关系，最好进行实验，但动态关系则往往不大容易弄得十分清楚，故电弧焊的自动控制中操作量的选择也较复杂。二、

7、干扰因素多干扰因素有两种，一种是作用于控制元件的，使前面的操作量发生变化，另一种是焊接工艺和材料自身存在的。属于前一种的有：由于电源波动引起的电弧电压，焊接电流，电弧形状，焊接速度，送丝速度等的变动；由于供气源贮量不足和送气发生障碍而造成的保护气流量，离子气流量，焊剂给送量的变动；由于焊接位置二维的、三维的变动引起焊枪与工件相对位置的变化；由于垫板状态的改变等。属于后一种的有工件厚度、形状，组成的改变；焊丝成份的改变；坡口形状的改变；对熔池作用力的改变；工件积蓄的热量发生变化等。这些作用于电弧焊自动控制的

8、干扰具有以下特点：·1．干扰中有的对控制对象有很大的影响；2．与被控制量的检测相比，容易检测的干扰居多；3．多为事先能预想得到的干扰。对于第一个特点，分析研究一下焊缝中心线的变化情况就清楚了。只要能对焊缝中心线的改变进行一些补偿和调整，则焊接的结果就比较理想了。第二个特点的最恰当的例子是电源的波动。无论是直接检测电源的波动，或者是检测焊接电流等的波动，都是比较容