Способ измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке

 

O ll И С А Н И Е <п>994176

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл. (22)Заявлено 08.12 80 21) 3258695/25-27.В 23 К 9/10 с присоединением заявки №

Гесударствеиай квинтет СССР ао делам изейретеиий и етлрмтий (23 } Приоритет

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень № 5

Дата онубликования описания 07.02.83 (5З) Д К 621.791.. 75 (088.8) у

l

r (72) Авторы изобретения

В. А. Нартов и А. В. Степаненко

Комсомольский-на.-Амуре политехнический институт (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ

ДО ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИ Я ПРИ ДУГОВОЙ

ЭЛЕКТРОСВАРКЕ

Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к сцособу измерения расстояния до поверхнооти изделия при дуговой электросварке, и может. найти применение, в частности, при измерении длины дугового промежутка при сварке плавящимся электродом..

Известен способ измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке, включающий подачу от генера о тора звукового сигнала на поверхность изделия звуковой волны, регистрацию в контрольной точке звуковой волны, отраженной от поверхности изделия, и оценку измеряемого расстояния по пути, прой15 денному звуковой волной в интервал времени между ее излучением и регистрацией в контрольной точке 1 j ..

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обус- 2о ловленная необходимостью прохождения звуковой волны двойного пути, от генератора до поверхности изделия и от поверхности изделия до контрольной точки, 2 при этом скорость перемещения звуковой волны из-за колебаний сварочной ванны носит неравномерный характер., Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке.

Это достигается тем, что цри реализа- ции способа измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке, включающего подачу от генератора звукового сигнала на поверхность иэделия звуковой волны, регистрапию в конърольной точке звуковой волны, отраженной от поверхности изделия, и оценку измеряемого расстояния по пути, пройденному звуковой волной в интервале времени меж.- ду ее излучением и регистрацией в конт рольной точке, в качестве генератора звукового сигнала используют сварочную ду« гу, в процессе измерения регистрируют случайные изменения величины сварочного тока, а момент начала излучения звуковой волны на поверхность изделия оценивают по всплеску переменной состав 6 4, где х(4 — ) - сигнал, поступивший от трансформатора тока;

МИ -ьт)- сигнале поступивший от микрофона.

Уровень выходного сигнала зависит от разности транспортного запаздывания и введенной в первый канал задержки и будет иметь максимум при = с

Экстремальным регулятором 24, под» ключенным к третьему входу 28 коррелятора, влияют на параметры линии задержки, изменяя время запаздывания ь" до получения на выходе коррелятора максимума сигнала. Измерительный прибор 25 показывает расстояние от микрофона до сварочной дуги согласно выражению

c t

Предлагаемое устройство дает возмож.ность измерить расстояние до уровня жидкого металла при электродуговой сварке и позволяет автоматизировать сварочные работы, например, при сварке вертикальных швов в судостроении.

Пример. Два листа 1 металла толщиГной S закрепляются неподвижно в стойках сварочного аппарата. С одной стороны зазор между листами закрывает охлаждаемая накладка 2, с другой - полэун

3, который может перемешаться вверх по стойкам аппарата. На ползуне крепится подвижная каретка 4 с направляющей трубкой 5, по которой в зазор непрерывно подается электродная проволока 6. ,Иля равномерного проваривания шва каретка может перемещаться вперед-назад по направляющим попзуна на расстояние

ЙХ < -> . На каретке на расстоянии 0 от места: горения дуги с помощью кронштейна жестко закреплен микрофон 7. Кабель

8, по которому протекает сварочный ток, проходит. через сердечник трансформатора 9 тока. Так как источником звука при сварке является сварочная дуга, то между сигналом м (Ф,), снимаемым,с микрофона, и сигналом переменной составляющей сварочного тока Х H ) снимаемого с трансформатора тока, существует корреляционная связь. . На этом явлении основан принцип действия данного устройства. Дпя выявления корреляционной связи между сигналами Х (4) и у(1) они подаются на вход коррелятора.

Сигнал Х(4) с трансформатора тока и усиленный усилителем 11 сигнал у() 5$

X (4 Г)У(-7, ) alt, 3 99417 ляющей сварочного тока, определяя при этом взаимокорреляционную функцию тока и звуковой волны с фиксированием сдвига экстремума корреляционной функцяи от ее начального значении.

На фиг. 1 показан сварочный аппарат . с элементами устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - блок-схема узла регистрации звуковой волны (,коррелято-;— ра), предназначенного для реализации, ti способа измерения.расстояния до поверх

1 ности иэделия при дуговой электросварке.

На листы 1 металла наложены накладка 2 и ползун 3. На ползуне 3 закреплена каретка 4 сварочного аппарата с д направляющей трубой 5 для подачи электродной проволоки 6. На каретке 4 зак« реплен микрофон 7 и конец сварочного кабеля 8, проходящего через сердечник трансформатора 9 тока. К выходам микрофона 7 и трансформатора 9 тока подключен узел 10 регистрации звуковой волны (коррелятор), выполненный иэ электрически соединенных усилителя 11, фильтров 12 и 13 верхних частей, формирователей 14 и 15 импульсов, регистра 16 сдвига, схем 17 и 18 совпадения, сглаживающих фильтров 19 и 20, вычитаюшего устройства 21, генератора 22 тактовых импульсов). К выходу генератора 22 подключен частотомер 23. Кроме того, в устройство могут входить экстремальный регулятор 24 и измерительный прибор 25.

На фиг. 1 изображены также входы

26, 27 и 28 и выход 29 коррелятора.

В процессе электродуговой сварки случайные изменения тока сварочной дуги через трансформатор .9 тока подают на вход 26 коррелятора 10 и задерживают в нем на время . На другой вход 27 коррелятора подают сигнал от микрофона 7, закрепленного на расстоянии 8 от уровня жидкого металла в месте существования сварочной дуги. Шумо43 вой сигнал от сварочной дуги на выходе микрофона будет задержан относительно сигнала, поступающего от трансформатора тока, на время запаздывания г«1

""T

50 где С - скорость звука в воздухе.

Выходной сигнал коррелятора представляет собой взаимную корреляционную. функцию входных сигналов с микрофона через фильтры 12 и 13 верхних частот подаются на вход формирователей 14 и 15 импульсов, на выходе которых формируются клиппированные сыгнаS . -:9941 лы 5 п(Х(Ц) и5я,О(у (+Ц.. Bra сигналы по» даются на двухканальный коррелятор, собранный по дифференциальной схеме. Cavнал Ясриб(Ц) поступает на вход регистра

16 сдвига с переменной частотой тактовых импульсов. В регистре этот сигнал квантуется по времени с частотой тактовых импульсов f<=--4 /Т„и задерживается на время Т= Т,, где о. - число ячеек регистра сдвига; TA — период следования 1и продвигающих импульсов.

Задержанный сигнал >(., (4) с выхода регистра (ячейка с,-2) вместе с сигналом 5с п(у(Ц) подается на схему 17 совпадения. Дополнительная постоянная эадерж 15 ка дТ, необходимая для работы дифференциальной схемы, осуществляется пооледнимн ячейками регистра (с, q,-1). Выходной сигнал с последней ячейки регисч, pB сдвига Х2() вместе с сигналом 94 0 20 Ъ(+Цподается на схему совпадения второ. го канала коррелятора 10. Выходные .сигналы схем 17- и. 18 совпадения после сглаживания в фильтрах 19 и 20 подаются на вычитающее устройство 21. Раэностный сигнал V=- Y -V2 воздействует на генератор 22 тактовых импульсов, .управляя его частотой. Частота генератора тактовых импульсов определяет величину регулируемой задержки Т, введенной в ЗО канал первогб сигнала х(Ц . Так как частота генератора тактовых импульсов обратно пропорциональна измеряемому -расстоянию t от микрофона до места горения дуги (до уровня жидкого металла), З5 то по частотомеру 23, подключенному к выходу генератора тактовых импульсов, можно судить о величине этого расстояния, т.е. измерять уровень жидкого ме. талла при электродуговой сварке. ао

76 .,Ь

Таким образом, испопьзот)ание пред» ложенного способа, по сравнению с базовым объектом прототипом, позволяет по высить точность измерения расстояния до поверхности иэдйтйя при электродуго вой сварке, а следовательно качество сварки.

Формула изобретении

Способ измерения расстояния до поверх ности иэделия при дуговой электросварке, включающий подачу от генератора звукового сигнала на поверхность иэделия звуковой волны, регистрацию в контроль ной точке звуковой волны, отраженной m поверхности иэделия, и оценку измеряемого расстояния по пути, пройденному звуковой волной в интервал времени между ее излучением и регистрацией ее в конт ролькой точке, отличающийся тем, что, с целью повышенйа точности измерения, в качестве генератора звукового сигнала используют сварочну|о дугу в процессе измерения регистрируют случайные изменения величины сварочного тока, а момент начала излучения звуко вой волны на поверхность изделия oaeas» вают по всплеску переменной составляю щей сварочного тока, определяя при этом взаимокорреляционную функпию тока и. звуковой волны с фиксированием сдвига экстремума корреляпионной функции от ее начального значения.

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Козубовский С. Ф. Корреляционные экстремальные системы. Справочник. Киев.

Наукова думка, 1973, с. 108-125 (прототип).