[发明专利]基于二氧化碳焊输入端电信号的稳定性评估系统及方法

摘要

本发明公开了一种二氧化碳焊的焊接稳定性评估系统及其评估方法，在CO2焊接过程中，利用电压传感器和电流传感器对输入电信号进行采样，由数据处理系统进行处理，获取焊机输入端线电压和线电流值，并储存为一个信号样本，然后对信号样本进行时域和频域分析，获得焊接输入端电信号的波形，概率分布，变异系数，频谱图等时域和频域特征，再根据时域和频域特征对CO2焊的焊接过程的稳定性进行评价。本发明在实现对CO2气体保护焊过程自动评定和检测的基础上，拓展了焊接工艺实时监测的方法和手段，为以后焊机集成化、网络化系统奠定了基础。

主权项

一种二氧化碳焊的焊接稳定性评估系统，由数据处理系统、数据采集卡、电压传感器及电流传感器组成。该系统的信号传输过程为：电压传感器和电流传感器对焊机的输入电信号进行采样，采集的数据输入数据采集卡，数据处理系统对数据采集卡传输的电信号进行接收和处理，获取输入端线电压和线电流值，并储存为一个信号样本，最后对样本的数据进行时域和频域分析，从而评估焊接过程的稳定性；上述二氧化碳焊的焊接稳定性评估系统的评估方法，具有如下步骤：(1)通过电压传感器和电流传感器采集CO2焊接过程中的焊机输入线电压信号和线电流信号，信号输入数据采集卡，在电脑中存储为一个六通道线电压、线电流信号样本；(2)根据所用传感器的比例关系对样本进行处理，还原焊接过程中的真实输入线电压、线电流数据；实际输入线电流与采集信号比例在15～30：1范围内，实际输入线电压与采集信号比例在100～300：1范围内；(3)对步骤(1)样本中的线电压、线电流信号进行时域分析，获得焊接过程中输入线电压信号的波形、变异系数和概率密度分布；获得焊接过程中输入线电流信号的波形、变异系数和概率密度分布；获得焊接过程中瞬时输入功率的波形、功率变异系数和功率概率密度分布；并获得短路过渡时的短路频率，短路周期和短路周期频次分布的输入电信号时域特征；(4)对步骤(1)样本中的线电压，线电流信号进行频域分析，获得输入线电压信号和(5)根据步骤(3)和步骤(4)获得的焊接过程输入端线电压、线电流时域和频域特征评估焊接过程的稳定性：①根据瞬时输入功率变化波形判断CO2焊的过渡形式，若输入瞬时功率峰值波动比较稳定，输入功率峰值变异系数较小，当输入功率峰值变异系数小于15％，则焊接过程为滴状过渡；若瞬时输入功率峰值波动较大，输入功率峰值变异系数较大，当输入功率峰值变异系数大于25％以上，并成周期性变化，则焊接过程为短路过渡；②对于CO2焊短路过渡过程，短路频率在80Hz以上，焊接过程相对稳定；若频率越高，焊接过程就越稳定；③对于CO2焊接非短路过渡过程，瞬时输入功率峰值变异系数越小，焊接过程越稳定；④保护气体、焊接速度或气体流量下的焊接过程，焊机瞬时输入功率和输入电流概率密度越集中，焊接过程越稳定。