|
数字化焊接日渐完善
MM：数字化焊接技术发展主要包括哪些方面的内容？请结合有关产品介绍一下数字化焊机技术示例。
郑思潜先生： 随着逆变技术的发展，单片机或数字微处理器已经广泛应用到焊接电源中。逆变技术是将工频（50HZ）市电整流成直流再由大功率电力电子器件（IGBT或CMOS）逆变成20KHZ左右的中频电压给变压器以传递功率，这样变压器及滤波电抗器的体积、重量大大减少；系统的频带宽，动态反应速度快。数字微处理器（单片机）的作用就是能在数微秒级的范围内调节大功率电力电子器件通断的脉宽比（PWM），以控制焊接电源的电流、电压，满足焊接工艺的要求。
所谓专家系统是将众多的焊接规范以数据库的形式存储到计算机中，这些焊接规范都是成功的经验数据。每一条数据都包含诸多信息，如：焊接方法、被焊材料、板厚、坡口形状、焊丝直径、送丝速度、焊接电流、焊接电压等等。当操作者输入某几项参数后就可以查询到****的焊接规范，通过A/D或D/A把这焊接规范转换成焊机的给定信号以控制焊接设备的运行。
焊接机器人焊接的专家系统装在工控机中；大型成套专用焊接设备的专家系统装在上位机PC机中，PC机与焊接电源内的数字微处理器备可以进行数据通信交换；小型成套专用焊接设备可以把焊接规范直接存储到数字微处理器中。
焊接设备的运行状态是要随时监控检测的。指针式或数字式仪表只能做到即时检测而无法做到实时检测。数字化检测就是把焊接设备运行时的电流、电压及其它参数输入到计算机中；也可以用高速摄影仪拍摄的熔滴过度图像或CCD摄像仪拍摄的焊缝轨迹图像输入到计算机中，这样在计算机屏幕上就可以实时观察到焊接设备运行时的电流、电压波形或熔滴过度图像、焊缝轨迹图像。数字化检测的****优点不但可以实时观察、控制焊接设备的运行状态，而且还具有强大的存储功能，可以对焊接设备运行状态作离线分析和数据管理。
以数字化检测作为测试手段的设备通称为电焊机虚拟仪表，国家电焊机检测中心（成都电气检验所）已经有商业化的产品，这对我国焊接设备行业产品的出厂试验、型式试验以及国家电焊机产品质量的检测、检验工作都具有伟大的现实意义。
网络监控可以把成套专用焊接设备运行状态的诸多参数实时输入到PC机中，通过网关和路由器把PC机接入Internet 网，并且申请一个该机的IP 地址。这样就可以通过Internet 网远程实时监控焊接设备运行状态。
胡建平先生：数字化焊机技术主要包括三个方面：
主电路的数字化，即从模拟式焊接电源到开关式焊接电源、逆变式焊接电源主电路，发展到现在大量应用的是IGBT、MOSFET或双极性晶体管式弧焊逆变器。而且涉及的焊接方法和材料范围越来越广，功率越来越大，相对体积越来越小。
控制电路的数字化，这方面的技术应用发展是非常快的。就控制系统的结构而言，数字化焊接电源的控制部分由单片机和DSP（数字信号处理器）共同构成，对给定信号流、参数反馈流和网压信号流作综合处理与运算、控制，达到焊接电源的数字化、信息化、柔性化的控制。
人机接口技术，人机交互系统是人机最直接的操作界面，是操作者向计算机输入信息、发出指令及观察现场参数和信息的窗口，具有友好性、灵活性、功能性、明确性、一致性、可靠性等特点。国外已有焊机将液晶显示和键盘操作相结合，进行焊接方法、焊接工艺参数设置和信息显示等的人机交互过程。焊接小车和送丝拖动系统的数字化控制，伺服拖动已经得到了应用。工业机器人和专机与焊机的数字化接口技术。随着机器人和专机在生产中大量应用，与焊机数字化接口技术得到了迅速的发展。
以日本OTC公司最新推出的数字化焊机DP350为例，这是一种全数字控制脉冲逆变焊机，可以焊接各类碳钢和低合金钢、不锈钢、铝及铝合金等。适应MIG/MAG/CO2等多种焊接方法。主要性能：最新的数字化脉冲波形控制技术；数字化飞溅及熔滴过渡控制；恒弧长控制、熔深控制技术；可以储存100个焊接条件；与机器人控制器或者PC的通讯接口；伺服拖动的四轮送丝机；数码显示焊接电流及电压。
李鹤岐先生：在国外已有数字化焊接电源产品，最具有代表性的如奥地利FRONIUS公司生产的TRANSPLUS SYNERGIC系列TPS2700/4000/5000全数字化焊接电源。它的心脏部分是一个数字信号处理器（DSP），由它集中处理所有焊接数据，检测和控制整个焊接过程，焊机具有引弧、精确控制电弧、专家系统、一机多功能、焊接数据接口和评价系统等功能。焊机的操作界面友好，一台数字化焊机上实现了脉冲MIG、直流MIG、手弧焊、TIG焊等多种工艺方法的不同材质、不同焊丝直径的焊接功能，多功能性可见一斑。同时，参数的给定旋纽只有 1个，这样极大的方便了操作者。又如，德国EWM公司生产的INTEGRAL系列数字化焊接电源，数字处理系统处理所有焊接数据，控制整个焊接过程，同样具有专家系统、一机多用、计算机或网络通讯、模块化设计、焊接数据的存储和分析系统等功能。Panasonic等公司也推出了数字化焊接电源产品，并相继进入中国市场。
在国内，数字化焊接电源尚处于研究阶段，一些高校和科研机构已在这方面开展了工作。但目前国内数字化焊接设备的研究基本处于实验室研究成果或中试阶段，成功用于焊接生产示例的较少。
魏伦先生：数字化焊接电源的发展与电力电子技术、信号处理技术及计算机控制技术的发展是密不可分的。从控制电路的角度看，数字化电源借助DSP技术实现了模拟PID控制器和PWM信号发生电路的数字化，随着模拟电路和数字电路有机结合的混膜电路的出现，预计不久的将来分立式的模拟电路将逐步为高度集成的数字化混膜电路所取代。
伴随着新型的功能强大的数字信息处理器（DSP）的出现，数字化焊接电源实现了柔性化控制和多功能集成，具有控制精度高、系统稳定性好、产品一致性好、功能升级方便等优点。同时数字化焊接电源接口兼容性好，可以方便地与外部设备建立数据交换通道如机器人焊接系统的建立，焊接生产的网络化管理与监控等等。
哈尔滨华崴集团最新开发的数字化逆变式焊接电源具有程序控制、参数预置、单旋扭一元化协调控制专家系统，可任意调节脉冲和非脉冲参数及多特性输出多用途等功能，适用于CO2气体保护焊、MIG/MAG焊、 脉冲MIG/MAG焊和手工电弧焊等。
穆守仑先生：随着经济的发展，在焊接领域突现了薄板焊接的需求，市场迫切需求一种简便的手持式（便携式）焊接技术。我所从事研制开发便携式节能型的新型焊机（它介于固定焊机和悬挂式焊机之间）并密切关注国外动态。我们注意到国外有关便携式焊机的报道甚少，参展的厂商也仅有少数几家，品种规格也不多。说明在这个焊接领域的舞台上正有我们可用武之地，我们既然做到了引“狼”入室就必须准备与“狼”共舞，只有练好内功，自我加压才能跳好“独步舞”。
黄石生先生：数字化焊接技术主要利用数字信号处理和微机控制具有的三个基本功能, 即数值计算\数值分析和实时控制, 实现数字化焊接,把软硬件融合在焊接工艺中,提高它的稳定性、精确度,生产效率、质量和减少飞溅，使可实现熔滴过渡和弧计算\数值分析和实时控制, 实现数字化焊接,把软硬件融合在焊接工艺中,提高它的稳定性、精确度,生产效率、质量和减少飞溅。
奥地利Fronius公司结合逆变技术和数字信号处理器技术，推出全数字化TPS系列（TPS2700/TPS4000/TPS5000）焊机。该系列焊机是数字化控制的弧焊逆变器. 其控制系统采用DSP芯片监控焊接过程，实现程序化引弧和收弧、智能化调节参数，简化了操作。焊机具有MIG/MAG、TIG、手工焊和MIG钎焊等多种功能，可实现熔滴过渡和弧长变化的精确控制。
|
