[发明专利]一种水下焊接的远程控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，尤其是涉及一种水下焊接的远程控制方法。

背景技术

随着海洋工程向深海挺进，水下焊接作为水下工程结构安装和维修施 工中不可缺少的重要工艺手段，越来越受到各海洋大国的重视。由于水下 焊接环境的复杂性和危险性，以及人类生理条件的限制(饱和气体潜水的 最大深度只有650m)，发展水下焊接自动化具有十分重要的意义。

由于焊接过程的特殊性，现有焊接远程控制方法大多通过安装图像监 视系统来观察焊接熔池和焊缝成型情况，通过对焊接电弧形态进行摄像检 测分析，以便更好的研究水下焊接电弧机理、控制焊接过程、优化焊接工 艺参数，这必将增加投入成本、降低装置可靠性；而且现有摄像机大多在 防水和抗压方面尚不能满足规定的要求，工作的可靠性差，故障率高，因 而未能全面应用，给水下焊接实时检测带来了困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种水下焊接远程控制方法，其步骤简单、实现方便，通过对旋转电弧焊枪 的多个参数进行实时检测，获得最佳工艺参数曲线，提高了控制精度和焊 接质量，降低了投入成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种水下焊接的远程 控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，焊接工艺参数曲线设定：首先工作人员通过人机界面向布设 在远程控制中心的监控主机输入焊接工艺参数，监控主机利用内部集成的 图形处理软件自动生成给定工艺参数曲线；然后监控主机经接口电路向水 下焊接控制器发出系统启动命令；所述人机界面与监控主机相接，所述监 控主机与水下焊接控制器通过专用防水通信电缆连接；

步骤二，焊接命令接收，焊接工作执行：所述水下焊接控制器接收到 所述监控主机发送的控制命令，调用存储在存储器中的预设程序，根据工 艺流程，控制执行机构装置驱动旋转电弧焊枪进行焊接工作；所述执行机 构装置包括第一变频器、XY轴运动电机、焊枪XY轴方向运动装置、第二 变频器、Z轴运动电机和焊枪Z轴方向运动装置，所述第一变频器、XY轴 运动电机和焊枪XY轴方向运动装置依次相接，所述第二变频器、Z轴运动 电机和焊枪Z轴方向运动装置依次相接，所述第一变频器和第二变频器均 与所述水下焊接控制器相接，所述焊枪XY轴方向运动装置和焊枪Z轴方 向运动装置均与所述旋转电弧焊枪相接；所述焊接工作方式为：

水下焊接控制器分别向第一变频器和第二变频器发出第一PWM波和第 二PWM波，第一变频器根据第一PWM波的频率和占空比对XY轴运动电机 的转速进行控制，XY轴运动电机通过焊枪XY轴方向运动装置驱动旋转电 弧焊枪沿XY轴方向进行焊接；第二变频器根据第二PWM波的频率和占空 比对Z轴运动电机的转速进行控制，Z轴运动电机通过焊枪Z轴方向运动 装置驱动旋转电弧焊枪沿Z轴方向进行焊接；

步骤三，焊接参数实时检测：采用电流传感器对旋转电弧焊枪的焊接 电流进行实时检测；采用频率变送器对旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行 实时检测；采用高度传感器对旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测；采 用距离传感器对旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测；所述电流传 感器、频率变送器、高度传感器和距离传感器均与所述旋转电弧焊枪相接；

步骤四，信号采集与处理：所述电流传感器、频率变送器、高度传感 器和距离传感器将检测到的电流信号、频率信号、高度信号和旋转半径信 号分别经信号隔离器传输给带通滤波放大器；带通滤波放大器对上述信号 分别进行放大和带通滤波，然后传输给信号处理器；信号处理器首先将接 收到的信号进行模数转换，然后通过内置神经网络算法获得实时参数特性 曲线，最后将所述实时参数特性曲线传输给水下焊接控制器；所述信号隔 离器、带通滤波放大器和信号处理器依次相接，所述电流传感器、频率变 送器、高度传感器和距离传感器均与信号隔离器相接，所述信号处理器与 水下焊接控制器相接；

步骤五，最优控制参数获取，工作参数实时调节：水下焊接控制器将 给定工艺参数曲线与实时参数特性曲线做比较，得出偏差信号；然后根据 所述偏差信号运用最优化算法得出最优PID控制参数；最后根据所述最优 PID控制参数对旋转电弧焊枪的焊接电流、电弧旋转频率、焊枪高度和焊 枪旋转半径做出实时调节，以获得最佳工作参数曲线；所述PID控制参数 包括比例系数、积分系数和微分系数；