數(shù)字化焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)判斷
隨著人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)弯屈、數(shù)字化信息處理技術(shù)蜗帜、機(jī)器人技術(shù)的溶入，促使弧焊技術(shù)向著焊接工藝高效化资厉，焊接電源控制數(shù)字化厅缺、焊接質(zhì)量智能化以及生產(chǎn)過程機(jī)器人化方向發(fā)展。本項(xiàng)申請(qǐng)課題即屬于這一領(lǐng)域重要研究?jī)?nèi)容宴偿。
趨勢(shì)判斷和需求分析
2l世紀(jì)制造業(yè)趨于全球化湘捎、網(wǎng)絡(luò)化、集成化窄刘、虛擬化窥妇、異地化、數(shù)字化娩践，計(jì)算機(jī)活翩、信息技術(shù)的快速發(fā)展將促進(jìn)制造領(lǐng)域逐漸與其融合，焊接作為制造領(lǐng)域中重要的材料加工和結(jié)構(gòu)欺矫。
生產(chǎn)力烟渴，也正在與信息技術(shù)緊密結(jié)合吱台，由于焊接過程的多變性和復(fù)雜性，利用數(shù)字化技術(shù)差按，使焊接設(shè)備從簡(jiǎn)單的機(jī)電產(chǎn)品變成一種精密加工儀器苦爸，將是焊接設(shè)備發(fā)展方向。
焊機(jī)的數(shù)字化包括兩方面的內(nèi)容聋账。一是主電路的數(shù)字化瑟扁，另一個(gè)是控制電路的數(shù)字化。
逆變技術(shù)的出現(xiàn)為焊機(jī)的主電路數(shù)字化提供了條件毕察。焊接電源從模擬式焊機(jī)發(fā)展到逆變式焊機(jī)匹氯，實(shí)際上是完成了主電路從模擬到數(shù)字化的跨越。焊接電源主電路的數(shù)字化使得焊接電源至少在兩方面的性能得到了提高：①焊接電源的功率損耗大大減少库绩，使得焊接電源的效率達(dá)到90%以上重抑。②隨著工作頻率的提高，回路輸出電流的紋波更小峡蓖，響應(yīng)速度更快亿永，因此焊機(jī)可以獲得更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
早在70年代初逆變器已應(yīng)用于中頻加熱領(lǐng)域换怖。1982年瑞典ESAB公司率先推出了晶閘管弧焊逆變器產(chǎn)品之后甩恼，美國(guó)的Lincoln、Miller沉颂、Powcon公司条摸，芬蘭的Kemppi，瑞士的EL TRON铸屉，日本的大坂變壓器公司等國(guó)際著名的焊接設(shè)備公司都相繼推出了各自的弧焊逆變器產(chǎn)品钉蒲。1981年在德國(guó)埃森舉辦的世界焊接與切割博覽會(huì)上，首次展出了4個(gè)廠家的晶閘管式和晶體管式弧焊逆變器抬探，主要用于焊條電弧焊子巾、低壓引弧式鎢極氨弧焊和CO2氣體保護(hù)焊，最大電流為350A小压。到了1989年在同樣的博覽會(huì)上已有30多個(gè)廠家展出弧焊逆變器线梗。除場(chǎng)效應(yīng)管式、晶體管式弧焊逆變器以較大的比例增長(zhǎng)之外怠益，開始出現(xiàn)IGBT式弧焊逆變器仪搔，最大容量500A，其用途進(jìn)一步擴(kuò)展到等離子切割等領(lǐng)域团春。
1993年袄扛，在德國(guó)埃森國(guó)際焊接與切割博覽會(huì)上，展出了各種規(guī)格和用途的弧焊逆變器兔卤，其應(yīng)用范圍包括手工電弧焊桂付、TIG焊摊梯、MIG/MAG焊、C02焊等巍嘶。容量在130-630A之間杀乃，逆變頻率為2-2OkHz。其中原承，額定電流130A碳环，負(fù)載持續(xù)率35%的場(chǎng)效應(yīng)管式強(qiáng)焊逆變器，重量?jī)H有4Kg废奖，逆變頻率為100-130KHz鞍后。
據(jù)調(diào)查，到1996年日本日立公司IGBT逆變焊機(jī)已占其生產(chǎn)的MIG/MAG焊機(jī)的70%内地，占TIG焊機(jī)的95%以上伴澄，占切割機(jī)的100%。IGBT式逆變焊接電源將成為未來逆變焊機(jī)的發(fā)展方向瓤鼻。
在我國(guó)秉版，弧焊逆變器的發(fā)展是十分快的，前景也十分可觀茬祷，70年代末我國(guó)著手研制晶閘管式弧焊逆變器，80年代初取得初步成果并蝗。上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司是專業(yè)生產(chǎn)IGBT逆變焊接電源和專用焊接設(shè)備的高科技企業(yè)祭犯，在逆變焊機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)有很高的知名度。
20世紀(jì)90年代末奧地利Fronius全數(shù)字化焊機(jī)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)滚停，數(shù)字化焊機(jī)的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注沃粗。與模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字化弧焊電源具有以下顯著特點(diǎn)：
①拓寬功能键畴。電源外特性山軟件靈活控制最盅，容易實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，對(duì)于自動(dòng)焊機(jī)起惕，可以增加焊接參數(shù)預(yù)置涡贱、記憶與再現(xiàn)等功能。利用精確的數(shù)字控制牌骚，采用電子電抗器和波形控制等技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高效氣體保護(hù)焊翎女，包括高速焊接和高熔敷率焊接。
②適應(yīng)性強(qiáng)缘荧。利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能和高速酸飞、高精度數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以使焊機(jī)向多功能化和智能化發(fā)展蒿榄，便于在焊機(jī)中引入自適應(yīng)控制央封、模糊控制赛臀、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法，進(jìn)行焊接參數(shù)的優(yōu)化徐渗、焊接質(zhì)量的控制等靡鞭。
③操作性好。利用單片機(jī)及專用數(shù)字信號(hào)處理器的高速計(jì)算能力和豐富的外部接口與通訊能力用劲，在引入模糊控制等智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的焊接參數(shù)一元化調(diào)整蜘辕，實(shí)現(xiàn)逆變焊機(jī)的“傻瓜式”操作。
④易于開發(fā)炉奴。許多任務(wù)既能通過硬件逼庞、也能通過軟件完成，可以用一臺(tái)電源為基礎(chǔ)瞻赶，通過配合不同的控制箱赛糟，利用積木方式構(gòu)成不同類型的焊機(jī)。焊接電源的開發(fā)周期短砸逊、成本也低璧南。
⑤便于升級(jí)。同一類型的焊機(jī)师逸，功能的改進(jìn)可以只通過軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)司倚，對(duì)現(xiàn)今技術(shù)更新特別快的時(shí)代，可以大大提高焊機(jī)的使用壽命和使用范圍篓像。在為焊接專機(jī)配套時(shí)动知，可以靈活改變焊機(jī)的性能，便于實(shí)現(xiàn)專機(jī)專配员辩。
數(shù)字化焊接電源控制系統(tǒng)的研制開發(fā)將為上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司系列化高檔焊機(jī)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)盒粮。同時(shí)，由于采用了數(shù)字化控制技術(shù)企电，焊接電源已不再是單純的焊接能量提供源嘶在，還應(yīng)具有數(shù)字操作系統(tǒng)平臺(tái)、多特性適應(yīng)調(diào)整乃筐、送絲驅(qū)動(dòng)外設(shè)及接口扎趋、焊接參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整、過程穩(wěn)定質(zhì)量原評(píng)定涉泡、保護(hù)及自診斷提示以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控澳缴、生產(chǎn)質(zhì)量管理等功能，焊接電源的概念實(shí)際上已拓寬為焊接電源系統(tǒng)政茄。因此烧晤，在學(xué)術(shù)水平和使用價(jià)值方面都具有重要意義。數(shù)字化焊機(jī)在國(guó)內(nèi)的研究?jī)H處于實(shí)驗(yàn)室階段彭闷，但數(shù)字化焊機(jī)憑借無與倫比的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)愈樱，必將成為焊接設(shè)備的主流芳企，是未來之星。
趨勢(shì)判斷和需求分析
2l世紀(jì)制造業(yè)趨于全球化湘捎、網(wǎng)絡(luò)化、集成化窄刘、虛擬化窥妇、異地化、數(shù)字化娩践，計(jì)算機(jī)活翩、信息技術(shù)的快速發(fā)展將促進(jìn)制造領(lǐng)域逐漸與其融合，焊接作為制造領(lǐng)域中重要的材料加工和結(jié)構(gòu)欺矫。
生產(chǎn)力烟渴，也正在與信息技術(shù)緊密結(jié)合吱台，由于焊接過程的多變性和復(fù)雜性，利用數(shù)字化技術(shù)差按，使焊接設(shè)備從簡(jiǎn)單的機(jī)電產(chǎn)品變成一種精密加工儀器苦爸，將是焊接設(shè)備發(fā)展方向。
焊機(jī)的數(shù)字化包括兩方面的內(nèi)容聋账。一是主電路的數(shù)字化瑟扁，另一個(gè)是控制電路的數(shù)字化。
逆變技術(shù)的出現(xiàn)為焊機(jī)的主電路數(shù)字化提供了條件毕察。焊接電源從模擬式焊機(jī)發(fā)展到逆變式焊機(jī)匹氯，實(shí)際上是完成了主電路從模擬到數(shù)字化的跨越。焊接電源主電路的數(shù)字化使得焊接電源至少在兩方面的性能得到了提高：①焊接電源的功率損耗大大減少库绩，使得焊接電源的效率達(dá)到90%以上重抑。②隨著工作頻率的提高，回路輸出電流的紋波更小峡蓖，響應(yīng)速度更快亿永，因此焊機(jī)可以獲得更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
早在70年代初逆變器已應(yīng)用于中頻加熱領(lǐng)域换怖。1982年瑞典ESAB公司率先推出了晶閘管弧焊逆變器產(chǎn)品之后甩恼，美國(guó)的Lincoln、Miller沉颂、Powcon公司条摸，芬蘭的Kemppi，瑞士的EL TRON铸屉，日本的大坂變壓器公司等國(guó)際著名的焊接設(shè)備公司都相繼推出了各自的弧焊逆變器產(chǎn)品钉蒲。1981年在德國(guó)埃森舉辦的世界焊接與切割博覽會(huì)上，首次展出了4個(gè)廠家的晶閘管式和晶體管式弧焊逆變器抬探，主要用于焊條電弧焊子巾、低壓引弧式鎢極氨弧焊和CO2氣體保護(hù)焊，最大電流為350A小压。到了1989年在同樣的博覽會(huì)上已有30多個(gè)廠家展出弧焊逆變器线梗。除場(chǎng)效應(yīng)管式、晶體管式弧焊逆變器以較大的比例增長(zhǎng)之外怠益，開始出現(xiàn)IGBT式弧焊逆變器仪搔，最大容量500A，其用途進(jìn)一步擴(kuò)展到等離子切割等領(lǐng)域团春。
1993年袄扛，在德國(guó)埃森國(guó)際焊接與切割博覽會(huì)上，展出了各種規(guī)格和用途的弧焊逆變器兔卤，其應(yīng)用范圍包括手工電弧焊桂付、TIG焊摊梯、MIG/MAG焊、C02焊等巍嘶。容量在130-630A之間杀乃，逆變頻率為2-2OkHz。其中原承，額定電流130A碳环，負(fù)載持續(xù)率35%的場(chǎng)效應(yīng)管式強(qiáng)焊逆變器，重量?jī)H有4Kg废奖，逆變頻率為100-130KHz鞍后。
據(jù)調(diào)查，到1996年日本日立公司IGBT逆變焊機(jī)已占其生產(chǎn)的MIG/MAG焊機(jī)的70%内地，占TIG焊機(jī)的95%以上伴澄，占切割機(jī)的100%。IGBT式逆變焊接電源將成為未來逆變焊機(jī)的發(fā)展方向瓤鼻。
在我國(guó)秉版，弧焊逆變器的發(fā)展是十分快的，前景也十分可觀茬祷，70年代末我國(guó)著手研制晶閘管式弧焊逆變器，80年代初取得初步成果并蝗。上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司是專業(yè)生產(chǎn)IGBT逆變焊接電源和專用焊接設(shè)備的高科技企業(yè)祭犯，在逆變焊機(jī)的生產(chǎn)領(lǐng)域在國(guó)內(nèi)有很高的知名度。
20世紀(jì)90年代末奧地利Fronius全數(shù)字化焊機(jī)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)滚停，數(shù)字化焊機(jī)的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注沃粗。與模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字化弧焊電源具有以下顯著特點(diǎn)：
①拓寬功能键畴。電源外特性山軟件靈活控制最盅，容易實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，對(duì)于自動(dòng)焊機(jī)起惕，可以增加焊接參數(shù)預(yù)置涡贱、記憶與再現(xiàn)等功能。利用精確的數(shù)字控制牌骚，采用電子電抗器和波形控制等技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高效氣體保護(hù)焊翎女，包括高速焊接和高熔敷率焊接。
②適應(yīng)性強(qiáng)缘荧。利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)功能和高速酸飞、高精度數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，可以使焊機(jī)向多功能化和智能化發(fā)展蒿榄，便于在焊機(jī)中引入自適應(yīng)控制央封、模糊控制赛臀、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法，進(jìn)行焊接參數(shù)的優(yōu)化徐渗、焊接質(zhì)量的控制等靡鞭。
③操作性好。利用單片機(jī)及專用數(shù)字信號(hào)處理器的高速計(jì)算能力和豐富的外部接口與通訊能力用劲，在引入模糊控制等智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的焊接參數(shù)一元化調(diào)整蜘辕，實(shí)現(xiàn)逆變焊機(jī)的“傻瓜式”操作。
④易于開發(fā)炉奴。許多任務(wù)既能通過硬件逼庞、也能通過軟件完成，可以用一臺(tái)電源為基礎(chǔ)瞻赶，通過配合不同的控制箱赛糟，利用積木方式構(gòu)成不同類型的焊機(jī)。焊接電源的開發(fā)周期短砸逊、成本也低璧南。
⑤便于升級(jí)。同一類型的焊機(jī)师逸，功能的改進(jìn)可以只通過軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)司倚，對(duì)現(xiàn)今技術(shù)更新特別快的時(shí)代，可以大大提高焊機(jī)的使用壽命和使用范圍篓像。在為焊接專機(jī)配套時(shí)动知，可以靈活改變焊機(jī)的性能，便于實(shí)現(xiàn)專機(jī)專配员辩。
數(shù)字化焊接電源控制系統(tǒng)的研制開發(fā)將為上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司系列化高檔焊機(jī)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)盒粮。同時(shí)，由于采用了數(shù)字化控制技術(shù)企电，焊接電源已不再是單純的焊接能量提供源嘶在，還應(yīng)具有數(shù)字操作系統(tǒng)平臺(tái)、多特性適應(yīng)調(diào)整乃筐、送絲驅(qū)動(dòng)外設(shè)及接口扎趋、焊接參數(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)整、過程穩(wěn)定質(zhì)量原評(píng)定涉泡、保護(hù)及自診斷提示以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控澳缴、生產(chǎn)質(zhì)量管理等功能，焊接電源的概念實(shí)際上已拓寬為焊接電源系統(tǒng)政茄。因此烧晤，在學(xué)術(shù)水平和使用價(jià)值方面都具有重要意義。數(shù)字化焊機(jī)在國(guó)內(nèi)的研究?jī)H處于實(shí)驗(yàn)室階段彭闷，但數(shù)字化焊機(jī)憑借無與倫比的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)愈樱，必將成為焊接設(shè)備的主流芳企，是未來之星。
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