[发明专利]缝焊机电极轮同步控制系统及方法

说明书

技术领域

缝焊机电极轮同步控制系统及方法涉及缝焊机电极轮转动控制领域。 

背景技术

缝焊是电阻焊接的一种基本方式，通常有许多焊点形成连续缝焊。通常两焊件以搭接装配方式压紧在两电极-焊轮之间，当焊件压紧后接通电流，转动电极轮来带动焊件转动进行焊接。在缝焊中，电极轮在工作中温度较高，磨损较为严重，并且通常两个电极轮的磨损程度不一，直接导致两个电极轮的直径不一致。此时，当变频器驱动电机以相同的转速带动电极轮运转时，会导致两个电极轮的线速度不一致，最终导致焊接质量下降。 

发明内容

为了解决电极轮工作线速度不一致的问题，本发明采用如下的技术方案： 

缝焊机电极轮同步控制方法：上层工作电极轮和下层工作电极轮以设定的速度对工件进行焊接；编码器实时检测上层工作电极轮和下层工作电极轮的线速度，并将两者的速度差反馈至MCU控制器；MCU控制器根据反馈误差输出PWM控制信号；通过PID控制算法修正，将PWM控制信号转化为控制下层工作电极轮旋转的模拟电压，调节下层工作电极轮的线速度与上层工作电极轮的线速度保持相同。 

上述方法中，以上层工作电极轮的线速度作为速度基准，把上层工作电极轮和下层工作电极轮的速度差作为系统误差反馈至MCU控制器；MCU控制器按照速度与PWM信号占空比之间的线性关系，输出相应占空比的PWM信号，并依次通过隔离电路、信号放大与滤波电路转换为相应的模拟控制信号，该模拟控制信号驱动变频器改变下层工作电极轮转动的角速度，从而使下层工作电极轮与上层工作电极轮的线速度保持相同。 

本发明中采用PID算法实现对下层工作电极轮的速度调节，由MCU控制器确定采集编码器信号的更新频率，即时间参数T；由信号放大与滤波电路中的放大倍数确定系统的比例系数P；积分系数I与微分系数D，在软中先暂定为0.1在系统测试过程中，根据电极轮的具体情况，由操作者再进行更新。系统以上层工作电极轮的线速度作为速度基准，每隔时间T更新编码器采集的速度信息并输入到一个动态序列，进过PID算法计算得到下层工作电极的控制信号大 小，实现下层工作电极轮对上层工作电极轮线速度的跟踪，采用PID算法使得下层工作电极轮的控制信号波动小，稳定性高。 

缝焊机电极轮同步控制系统：包括控制面板、串口通讯电路、MCU控制器，隔离电路、信号放大与滤波电路，电源电路，变频器、编码器、上层工作电极轮和下层工作电极轮；控制面板通过串口通讯电路与MCU控制器连接；MCU控制器输出至控制隔离电路，再经过信号放大与滤波电路输出至变频器；变频器驱动上层工作电极轮和下层工作电极轮运转；编码器通过隔离电路与MCU控制器连接。 

控制面板设定接收工作电极轮的运转速度；串口通讯电路将速度信息发送到MCU控制器；MCU接收到控制面板设定的速度参数后，MCU按照速度与PWM信号占空比的线性关系计算输出相应占空比的PWM信号至控制隔离电路，再由信号放大与滤波电路输出至变频器控制工作电极轮转动；同时，编码器实时采集上层工作电极轮和下层工作电极轮的线速度，并通过隔离电路将信号发送到MCU控制器；MCU控制器根据反馈误差输出PWM控制信号，并通过隔离电路输出至信号放大与滤波电路；然后通过变频器改变下层工作电极轮的角速度，从而实现下层工作电极轮对上层工作电极轮线速度的跟踪。 

本发明的系统框图如图1所示。 

本发明中，通过实时测量上、下层工作电极轮的线速度，并以此为依据实时调节下层工作电极轮的角速度，使得上下工作电极轮的线速度保持一致，有效的避免了在相同角速度情况下，由于工作电极轮的半径不一致所带来的线速度的误差，使得焊接过程更加精确，稳定，可靠。 

附图说明

图1.本发明的示意框图； 

图2.本发明的MCU控制电路； 

图3.本发明的串口通讯电路； 

图4.信号采集与隔离电路； 

图5.控制信号输出与隔离电路； 

图6.信号放大与滤波电路； 

图7.系统供电电路； 

图8.隔离部分供电电路； 

图9.本发明的方法流程图； 

具体实施方式

本发明的具体实施方式将结合附图对本发明进行详细说明。 

本系统包括控制面板，MCU控制器，工作电极轮，编码器，变频器，串口通讯电路，隔离电路，信号放大与滤波电路，电源电路这些部分组成。