一种电感的焊接温控方法及其装置与流程

本发明涉及焊接温控技术领域，更具体地说，是涉及一种电感的焊接温控方法及其装置。

背景技术：

现有的电感焊接工艺存在以下不足：1、在焊接中没有预热过程，容易导致焊接温度不一致，可能焊接温度波动较大，导致虚焊、烧坏焊件的问题；2、在焊接过程中，由于热惯性现象，焊接热影响区不能够稳定精准地控制温度，造成虚焊。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种电感的焊接温控方法及其装置。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种电感的焊接温控方法，该方法包括以下步骤：

(1)焊头预焊接工序：对焊头进行加热，使用温度变送器获取焊头的温度，并对焊头的温度进行监控，通过线性调节模型对理想温度和实际温度进行调节，使温度达到预期峰值，为焊接工序提供基础加热温度；

(2)焊接工序：从基础加热温度开始对焊头进行加热，温度变送器将焊头的温度反馈给温度控制器，由温度控制器计算出电力输出控制量，电力调节器根据电力输出控制量和采集的电网波动系数将电压调整至第一阈值范围内，之后再使用变压器将电压降低到第二阈值范围内，当焊头的温度达到预期峰值时，停止升温。

作为优选的，在上述方法的技术方案中，所述线性调节模型用于将焊头当前的实际温度与预期峰值比较，若没有达到预期峰值，则根据当前实际温度与上一个单位时间内的实际温度得到二者之间的温差，并计算出二者中的时间增量，计算出温差与时间增量的比例，再与时间增量计算，最后加上当前实际温度，即可得出下一次预期值，根据此方法不断使实际温度接近预期峰值，最后达到预期温度。

作为优选的，在上述方法的技术方案中，所述温度控制器采用的温度控制公式为：

式中，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，e(t)是反馈输入的温度值，u(t)是电力输出控制量。

作为优选的，在上述方法的技术方案中，所述第一阈值范围为0～10v，所述第二阈值范围为0～5v。

作为优选的，在上述方法的技术方案中，所述电网波动系数为采集到的实际电压除以220v的标准电压后的数值。

本发明第二方面提供了一种电感的焊接温控装置，该装置包括：

市电采集模块，用于采集当前输入的电压，并计算电网波动系数；

温度变送器，用于获取焊头的温度并反馈给温度控制器；

温度控制器，用于在焊头预焊接工序中通过线性调节模型对理想温度和实际温度进行调节，使温度达到预期峰值，为焊接工序提供基础加热温度，以及在焊接工序中控制从基础加热温度开始对焊头进行加热，和根据温度变送器反馈过来的焊头的温度计算出电力输出控制量，当焊头的温度达到预期峰值时，控制焊头停止升温；

电力调节器，用于根据电力输出控制量和采集的电网波动系数将电压调整至第一阈值范围内；

变压器，用于将电压降低到第二阈值范围内，从而调节焊头的温度。

作为优选的，在上述装置的技术方案中，所述线性调节模型用于将焊头当前的实际温度与预期峰值比较，若没有达到预期峰值，则根据当前实际温度与上一个单位时间内的实际温度得到二者之间的温差，并计算出二者中的时间增量，计算出温差与时间增量的比例，再与时间增量计算，最后加上当前实际温度，即可得出下一次预期值，根据此方法不断使实际温度接近预期峰值，最后达到预期温度。

作为优选的，在上述装置的技术方案中，所述温度控制器采用的温度控制公式为：

式中，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，e(t)是反馈输入的温度值，u(t)是电力输出控制量。

作为优选的，在上述装置的技术方案中，所述第一阈值范围为0～10v，所述第二阈值范围为0～5v。

作为优选的，在上述装置的技术方案中，所述电网波动系数为采集到的实际电压除以220v的标准电压后的数值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的预焊接工序能够为焊接工序提供统一的基础加热温度，保证了基础加热温度的一致性，减小了温度波动范围，保证了焊接温度控制的精准。

2、本发明不仅采用温度控制算法，而且采集了电网波动系数，有效缩短温度采集到温度控制之间的延迟，并及时调整电力输出控制量，缩短温度采集到温度控制之间的延迟，提高了温度控制精度，将焊接温度误差保持在±10℃内，形成有效的熔池或达到塑性状态，保证焊接层间温度的稳定和精准。

3、本发明的温度控制算法采用了比例+微分的方法，能改善温度控制在调节过程中的动态特性，避免了由于热惯性的影响，使焊接层间温度不稳定，从而造成虚焊问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电感的焊接温控装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的线性调节模型的温度曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参考图1，本发明的实施例一提供了一种电感的焊接温控装置，本发明实施例的装置包括市电采集模块1、温度变送器2、温度控制器3、电力调节器4和变压器5，下面将对上述模块的原理进行详细的说明。

市电采集模块1，用于采集当前输入的电压，并计算电网波动系数。

在本实施例中，所述电网波动系数可以为采集到的实际电压除以220v的标准电压后的数值。比如：采集的电压210v，标准电压是220v，那么系数就是210除以220。

温度变送器2，用于获取焊头6的温度并反馈给温度控制器3。温度变送器2安装在焊头6上。

温度控制器3，用于在焊头6预焊接工序中通过线性调节模型对理想温度和实际温度进行调节，使温度达到预期峰值，为焊接工序提供基础加热温度，以及在焊接工序中控制从基础加热温度开始对焊头6进行加热，和根据温度变送器2反馈过来的焊头6的温度计算出电力输出控制量，当焊头6的温度达到预期峰值时，控制焊头6停止升温。

所述线性调节模型用于将焊头6当前的实际温度与预期峰值比较，若没有达到预期峰值，则根据当前实际温度与上一个单位时间内的实际温度得到二者之间的温差，并计算出二者中的时间增量，计算出温差与时间增量的比例，再与时间增量计算，最后加上当前实际温度，即可得出下一次预期值，根据此方法不断使实际温度接近预期峰值，最后达到预期温度。

所述温度控制器3采用的温度控制公式为：

式中，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，e(t)是反馈输入的温度值，u(t)是电力输出控制量。

其中，kp能够提高对温度控制的响应速度和稳态精度，抑制扰动对温度控制稳态的影响，但过大的比例控制容易导致温度控制超调和振荡，并且有可能使得温度控制变得不稳定，纯比例控制并不能消除稳态误差，存在静差；ki会产生稳态误差的原因是其无法改变温度控制，如果参考信号的阶次大于等于温度控制自身的阶次，那么无论如何选取纯比例控制的k值都无法使得稳态误差消除；kp在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，原因是存在较大惯性组件或滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差作用的变化“超前”，即在误差接近于零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在中仅靠kp项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是kd，它能预测误差变化的趋势。这样，具有比例+微分的温度控制就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调所以对有较大惯性或滞后的被控对象，kp+kd的方法能改善温度控制在调节过程中的动态特性，避免了由于热惯性的影响，使焊接层间温度不稳定，从而造成虚焊问题。

电力调节器4，用于根据电力输出控制量和采集的电网波动系数将电压调整至第一阈值范围内。在本实施例中，所述第一阈值范围可以优选为0～10v。电力调节器4能够将电力输出控制量乘以电网波动系数。

变压器5，用于将电压降低到第二阈值范围内，从而调节焊头6的温度。在本实施例中，所述第二阈值范围可以优选为0～5v。变压器5与焊头6电连接，通过变压器改变电压值，能够改变焊头6的温度.

实施例二

本发明的实施例二提供了一种电感的焊接温控方法，本发明实施例的方法包括以下步骤：

(1)焊头预焊接工序：对焊头6进行加热，使用温度变送器2获取焊头6的温度，并对焊头6的温度进行监控，通过线性调节模型对理想温度和实际温度进行调节，使温度达到预期峰值，为焊接工序提供基础加热温度；

所述线性调节模型用于将焊头6当前的实际温度与预期峰值比较，若没有达到预期峰值，则根据当前实际温度与上一个单位时间内的实际温度得到二者之间的温差，并计算出二者中的时间增量，计算出温差与时间增量的比例，再与时间增量计算，最后加上当前实际温度，即可得出下一次预期值，根据此方法不断使实际温度接近预期峰值，最后达到预期温度。

(2)焊接工序：从基础加热温度开始对焊头6进行加热，温度变送器2将焊头6的温度反馈给温度控制器3，由温度控制器3计算出电力输出控制量，电力调节器4根据电力输出控制量和采集的电网波动系数将电压调整至第一阈值范围内，之后再使用变压器5将电压降低到第二阈值范围内，当焊头6的温度达到预期峰值时，停止升温。

所述温度控制器3采用的温度控制公式为：

式中，kp是比例系数，ki是积分系数，kd是微分系数，e(t)是反馈输入的温度值，u(t)是电力输出控制量。

所述电网波动系数可以为采集到的实际电压除以220v的标准电压后的数值。

所述第一阈值范围可以优选为0～10v，所述第二阈值范围可以优选为0～5v。

本发明采用了预焊接工序，对焊头进行加热，使用温度变送器获取焊头反馈温度，对焊头温度进行监控，线性调节模型对理想温度和实际温度进行调节，使之经一段时间后，温度达到预期峰值(如图2所示)，为焊接工序提供统一的基础加热温度，减小温度波动范围，保证焊接温度控制的精准。

本发明不仅使用了温度控制算法，而且将采集电网波动系数，再由温度控制算法得到电力输出控制量，交由电力调节器，将电压调整到0～10v的范围内，并使用变压器降低到0～5v的安全电压范围，而温度变送器能够实时将焊头的温度反馈给温度控制器，其能够有效缩短温度采集到温度控制之间的延迟，并及时调整电力输出控制量，缩短温度采集到温度控制之间的延迟，提高温度控制精度，将焊接温度误差保持在±10℃内，形成有效的熔池或达到塑性状态，保证焊接层间温度的稳定和精准。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。