[发明专利]轨道车辆焊接智能控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于焊接轨道交通车辆的智能控制系统，其特征在于：包括输入单元、参数采集单元、参数输出单元、控制单元，所述输入单元、参数采集单元、参数输出单元分别与控制单元连接，所述控制单元包括焊条种类直径确定模块、焊接电流确定模块、电弧电压确定模块、焊接速度确定模块、实时校正模块，其中：

所述输入单元用于输入轨道交通母材信息、焊条信息、电流优化参数、电压优化参数、焊接速度优化参数，所述轨道交通母材信息包括母材材质和母材厚度，所述焊条信息包括焊条种类和焊条直径；

所述参数采集单元采集实时电流、实时电压、实时焊接速度；

所述焊条种类直径确定模块根据母材信息确定焊条种类和焊条直径；

所述焊接电流确定模块根据焊条种类、焊条直径、电流优化参数确定最佳焊接电流；

所述焊接电流确定模块包括由焊接电流模型制成的电路和由最佳焊接电流模型制成的电路，其中：

焊接电流模型如下：

其中，焊接电流分为平焊位置焊接电流、立焊位置焊接电流、横仰焊位置焊接电流，表示平焊位置焊条直径，表示平焊焊接电流系数，表示立焊焊接电流系数，表示横仰焊焊接电流系数，，表示焊条种类数目；

最佳焊接电流模型如下：

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其中，表示电流影响值，表示电流影响下晶粒系数，表示电流影响下咬边率系数，表示电流影响下的气孔率系数，表示电流影响下的飞溅率系数，表示电流影响下的夹渣率系数，表示电流影响下的电弧频率系数，、、表示晶粒直径与电流关系因数，、、表示咬边率与电流关系因数，、、表示气孔率与电流关系因数，、、表示飞溅率与电流关系因数，表示夹渣率与电流关系因数，、、表示电弧频率与电流关系因数，表示电流影响下的晶粒直径阈值，表示电流影响下的咬边率阈值，表示电流影响下的气孔率阈值，表示电流影响下的飞溅率阈值，表示电流影响下的夹渣率阈值，表示电流影响下的电弧频率最小值，表示电流影响下的电弧频率最大值，表示电流最小值，表示电流最大值；

所述电弧电压确定模块根据焊条种类、焊条直径、电压优化参数确定最佳电弧电压；

所述电弧电压确定模块包括由电弧电压模型制成的电路和由最佳电弧电压模型制成的电路，其中：

电弧电压模型如下：

其中，电弧电压分为平焊位置电弧电压、立焊位置电弧电压、横仰焊位置电弧电压，表示平焊电弧电压系数，表示立焊电弧电压系数，表示横仰焊电弧电压系数；

最佳电弧电压模型如下：

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其中，表示电压影响值，表示电压影响下的熔宽系数，表示电压影响下的咬边率系数，表示电压影响下的气孔率系数，表示电压影响下的飞溅率，表示电压影响下的熔深系数，表示电压影响下的电弧频率系数，表示电压影响下的焊波粗糙度系数，、表示熔宽与电压关系因数，、、表示咬边率与电压关系因数，、、表示气孔率与电压关系因数，、、表示飞溅率与电压关系因数，、表示熔深与电压关系因数，、、表示电弧频率与电压关系因数，、表示焊波粗糙度与电压关系因数，表示电压影响下的熔宽最小值，表示电压影响熔宽下的最大值，表示电压影响下的咬边率阈值，表示电压影响下的气孔率阈值，表示电压影响下的飞溅率阈值，表示电压影响下的最小熔深值，表示电压影响下的最大熔深值，表示电压影响下的电弧频率最小值，表示电压影响下的电弧频率最大值，表示焊波粗糙度阈值，表示电压最小值，表示电压最大值；

所述焊接速度确定模块根据焊条种类、焊条直径、最佳焊接电流、最佳电弧电压、焊接速度优化参数确定最佳焊接速度；

所述焊接速度确定模块包括由焊接速度模型制成的电路和由最佳焊接速度模型制成的电路，其中：

焊接速度模型如下：

其中，表示焊接速度，表示母材厚度影响的焊接速度系数，表示焊条直径影响的焊接速度系数，表示电流影响的焊接速度系数，表示电压影响的焊接速度系数；

最佳焊接速度模型如下：

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其中，表示焊接速度影响值，表示焊接速度影响下的熔宽系数，表示焊接速度影响下的咬边率系数，表示焊接速度影响下的气孔率系数，表示焊接速度影响下的飞溅率，表示焊接速度影响下的熔深系数，表示焊接速度影响下的电弧频率系数，、表示熔宽与焊接速度关系因数，、、表示晶粒直径与焊接速度关系因数，、表示气孔率与焊接速度关系因数，、表示热影响区与焊接速度关系因数，、表示熔深与焊接速度关系因数，、、表示变形率与焊接速度关系因数，表示焊接速度影响下的熔宽阈值，表示焊接速度影响下的晶粒直径阈值，表示焊接速度影响下的气孔率阈值，表示焊接速度影响下的热影响区阈值，表示焊接速度影响下的熔深阈值，表示焊接速度影响下的变形阈值；

所述实时校正模块根据最佳焊接电流对采集到的实时电流进行校正，得到校正电流；根据最佳电弧电压对采集到的实时电压进行校正，得到校正电弧电压；根据最佳焊接速度对采集到的实时焊接速度进行校正，得到校正焊接速度；

所述参数输出单元用于将校正电流、校正电弧电压输出到焊机电源控制系统，将校正焊接速度输出给焊接工人。