Изобретение относится к области сварочного производства, в частности к способу измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке, и может найти применение, в частности, при измерении длины дугового ггромежут—5ка при сварке плавящимся' электродом.The invention relates to the field of welding production, in particular to a method for measuring the distance to the surface of a product during electric arc welding, and can find application, in particular, when measuring the length of an arc between-5 ka when welding with a consumable electrode.
Известен способ измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке, включающий подачу от генератора звукового сигнала на поверхность изделия звуковой волны, регистрацию в контрольной точке звуковой волны, отраженной от поверхности изделия, и оценку измеряемого расстояния по пути, прой-J5денному звуковой волной в интервал времени между ее излучением и регистрацией в контрольной точке £ 1 J .Known method of measuring the distance to the product surface during arc electric welding comprising supplying an audio signal from the generator to the surface acoustic wave product, registered in the control point of the sound wave reflected from the surface of the article, and evaluation of the measured distance of the path proy-J5 dennomu sound wave in the interval time between its emission and registration at the control point £ 1 J.
Недостатком известного способа является низкая точность измерения, обус- 20 ловленная необходимостью прохождения звуковой волны двойного пути, от генератора до поверхности изделия и от поверхности изделия до контрольной точки, при этом скорость перемещения звуковой волны из-за колебаний сварочной ванны носит неравномерный характер.A disadvantage of the known method is the low accuracy of measurement, caused by the necessity of passing a double-path sound wave from the generator to the product surface and from the product surface to the control point, while the speed of movement of the sound wave due to oscillations of the weld pool is uneven.
. Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке.. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the distance to the surface of the product during electric arc welding.
Это достигается тем, что при реализации способа измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке, включающего подачу от генератора звукового сигнала на поверхность иэI делия звуковой волны, регистрацию в конт— • рольной точке звуковой волны, отраженной от поверхности изделия, и оценку измеряемого расстояния по пути, пройденному звуковой волной в. интервале времени между ее излучением и регистрацией в кот>рольной точке, в качестве генератора звукового сигнала используют сварочную дугу, в процессе измерения регистрируют случайные изменения величины сварочного тока, а момент начала излучения звуковой волны на поверхность изделия оценивают по всплеску переменной состав—1 ляющей сварочного тока, определяя при этом взаимокорреляпионную функцию тока и звуковой волны с фиксированием сдвига экстремума корреляционной функции от ее начального значения.This is achieved by the fact that when implementing the method of measuring the distance to the surface of the product during electric arc welding, which includes supplying a sound signal from the generator to the surface of the sound wave divisions, registration at the control point of the sound wave reflected from the surface of the product, and estimating the measured distance from sound wave c. the time interval between its radiation and registration at the critical point, a welding arc is used as the generator of the sound signal, random changes in the value of the welding current are recorded during the measurement, and the moment of the beginning of the emission of the sound wave on the surface of the product is estimated by a burst of a variable component of1 welding current, while determining the cross-correlation function of the current and the sound wave with fixing the shift of the extremum of the correlation function from its initial value.
На фиг. 1 показан сварочный аппаратi с элементами устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - блок-схема узла регистрации звуковой волны (корреляте—: ра), предназначенного для реализации способа измерения расстояния до поверхности изделия при дуговой электросварке.In FIG. 1 shows a welding machine i with elements of a device that implements the method; in FIG. 2 is a block diagram of a sound wave recording unit (correlate—: pa) intended to implement a method for measuring a distance to a surface of a product in electric arc welding.
На листы 1 металла наложены накладка 2 и ползун 3. На ползуне 3 закреплена каретка 4 сварочного аппарата с направляющей трубой 5 для подачи электродной проволоки 6. На каретке 4 закреплен 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 на 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, вычитающего 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.A plate 2 and a slider 3 are superimposed on the metal sheets 1. A slide 4 of the welding machine with a guide tube 5 for feeding the electrode wire 6 is fixed on the slide 3. A microphone 7 and the end of the welding cable 8 passing through the core of the current transformer 9 are fixed to the slide 4. To the outputs of the microphone 7 and the current transformer 9, a sound wave recording unit 10 (correlator) connected to an electrically connected amplifier 11, top filters 12 and 13, pulse shapers 14 and 15, shift register 16, matching circuits 17 and 18, smoothing filters is connected 19 and 20, a subtracting device 21, a clock generator 22). A frequency meter 23 is connected to the output of the generator 22. In addition, an extreme regulator 24 and a measuring device 25 can enter the device.
На фиг. 1 изображены также входы 26, 27 и 28 и выход 29 коррелятора.In FIG. 1 also shows the inputs 26, 27 and 28 and the output 29 of the correlator.
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 'Г . На другой вход 27 коррелятора подают сигнал от микрофона 7, закрепленного на расстоянии 8 от уровня жидкого металла в меоте существования сварочной дуги. Шумовой сигнал от сварочной дуги на выходе микрофона будет задержан относительно сигнала, ра тока, поступающего от трансформатона время запаздывания Έγ г- -кит с скорость звука в воздухе.In the process of electric arc welding, random changes in the current of the welding arc through a current transformer -9 are fed to the input 26 of the correlator 10 and delayed therein for a period of 'G. To the other input 27 of the correlator, a signal is supplied from a microphone 7 fixed at a distance of 8 from the level of the liquid metal in the existence of the welding arc. The noise signal from the welding arc at the microphone output will be delayed relative to the signal, the current received from the transformer, the delay time is Έγ g-kand t is the speed of sound in air.
где С Выходной сигнал коррелятора представляет собой взаимную корреляционную, функцию входных сигналовwhere C The output signal of the correlator is a cross-correlation function of the input signals
ТRxy = t J ’ оTR xy = t J 'o
где x(-fc -'t')- сигнал, поступивший от трансформатора тока; сигнал, поступивший от микрофона.where x (-fc -'t ') is the signal received from the current transformer; signal received from the microphone.
Уровень выходного сигнала зависит от разности транспортного запаздывания Тт , и введенной в первый канал задержки и будет иметь максимум при 'С-'Гу .The level of the output signal depends on the difference of the transport delay Tt and the delay introduced into the first channel and will have a maximum at 'С-Гу.
Экстремальным регулятором 24, подключенным к третьему входу 28 коррелятора, влияют на параметры линии задержки, изменяя время запаздывания Ъ до получения на выходе коррелятора максимума сигнала. Измерительный прибор 25 показывает расстояние от микрофона до сварочной дуги согласно выражению £ = > С ττ .An extremal controller 24 connected to the third input of the correlator affects the parameters of the delay line by changing the delay time b until a signal maximum is obtained at the output of the correlator. The measuring device 25 shows the distance from the microphone to the welding arc according to the expression £ => C ττ .
Предлагаемое устройство дает возможность измерить расстояние до уровня жидкого металла при электродуговой сварке и позволяет автоматизировать сварочные работы, например, при сварке вертикальных швов в судостроении.The proposed device makes it possible to measure the distance to the level of liquid metal in electric arc welding and allows you to automate welding work, for example, when welding vertical seams in shipbuilding.
Пример. Два листа 1 металла толщи25 /ной S закрепляются неподвижно в стойках сварочного аппарата. С одной стороны зазор между листами закрывает охлаждаемая накладка 2, с другой - ползун 3, который может перемещаться вверх по стойкам аппарата. На ползуне крепится подвижная каретка 4 с направляющей трубкой 5, по которой в зазор непрерывно подается электродная проволока 6. Для равномерного проваривания шва каретка может перемещаться вперед-назад по направляющим ползуна на расстояние Λ X < S . На каретке на расстоянии ₽ 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 ν (t), снимаемым с микрофона, и сигналом переменной составляющей сварочного тока X (Л ) , снимаемого с трансформатора тока, существует корреляционная связь.Example. Two sheets of 1 metal with a thickness of 25 S are fixed motionless in the racks of the welding machine. On the one hand, the gap between the sheets is closed by the cooled pad 2, on the other - the slider 3, which can move up the racks of the apparatus. A movable carriage 4 is mounted on the slider with a guide tube 5, through which the electrode wire 6 is continuously fed into the gap. To evenly weld the seam, the carriage can move back and forth along the slide rails at a distance Λ X <S. Microphone 7 is rigidly fixed to the carriage at a distance of ₽ from the arc burning point using a bracket. Cable 8, through which the welding current flows, passes through the core of the current transformer 9. Since the welding sound source is the welding arc, there is a correlation between the signal ν (t), taken from the microphone, and the signal of the variable component of the welding current X (Л), taken from the current transformer.
. На этом явлении основан принцип действия данного устройства. Для выявления корреляционной связи между сигналами X (t) и У (1) они подаются на вход коррелятора.. The principle of operation of this device is based on this phenomenon. To identify the correlation between the signals X (t) and Y (1) they are fed to the input of the correlator.
Сигнал х(1) с трансформатора тока /и усиленный усилителем 11 сигнал у(1) с микрофона через фильтры 12 и 13 верхних частот подаются на вход формирователей 14 и 15 импульсов, на выходе которых формируются клиппированные сигна5 994176 6 yibi Styn[x(L)}HScpi[y(t)]. , Эти сигналы подаются на двухканальный коррелятор, собранный по дифференциальной схеме. Сигнал 5<},η[χ(ί)] поступает на вход регистра 16 сдвига с переменной частотой такто- 5 выхиькпульсов. В регистре этот сигнал квантуется по времени с частотой тактовых импульсов £п=4 /Тп и задерживается на время T=cj,Tn , где q, - число ячеек регистра сдвига; Тп — период следования продвигающих импульсов.The signal x (1) from the current transformer / and the signal y (1) amplified by the amplifier 11 are transmitted from the microphone through the high-pass filters 12 and 13 to the input of the pulse shapers 14 and 15, at the output of which clipped signals are generated5 994176 6 yibi Styn [x (L (L )} HScpi [y (t)]. , These signals are fed to a two-channel correlator assembled according to a differential circuit. The signal 5 <}, η [χ (ί)] is fed to the input of the shift register 16 with a variable frequency of the 5 clock pulses. In the register, this signal is quantized in time with a frequency of clock pulses of £n = 4 / Tn and is delayed by the time T = cj, Tn , where q is the number of cells in the shift register; Tp - the period of successive impulses.
Задержанный сигнал x^ (t) с выхода регистра (ячейка tj,-2) вместе с сигналом Scj,n|y(£)J подается на схему 17 совпадения. Дополнительная постоянная задер ж-’5ка Δ'ΐ , необходимая для работы дифференциальной схемы, осуществляется последними ячейками регистра (<^,<(,-1). Выходной сигнал с последней ячейки регистра сдвига 1 вместе с сигналом 20 (?(-£))подается 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. Раз— *·* ностный сигнал воздействует на генератор 22 тактовых импульсов, управляя его частотой. Частота генератора тактовых импульсов определяет величину регулируемой задержки ΐ , введенной в 30 канал первого сигнала χ(£). Так как частота генератора тактовых импульсов обратно пропорциональна измеряемому расстоянию £ от микрофона до места горения дуги (до уровня жидкого металла), 35 то по частотомеру 23, подключенному к выходу генератора тактовых импульсов, можно судить о величине этого расстояния, т.е. измерять уровень жидкого металла при электродуговой сварке. 40The delayed signal x ^ (t) from the register output (cell tj, -2), together with the signal Scj, n | y (£) J, is supplied to the matching circuit 17. An additional constant delay of '5 kA Δ'ΐ, necessary for the differential circuit to work, is carried out by the last cells of the register (<^, <(, - 1). The output signal from the last cell of shift register 1 together with signal 20 (? (- £ )) is fed to the coincidence circuit of the second channel of the correlator 10. The output signals of the matching circuits 17 and 18 after smoothing in the filters 19 and 20 are fed to the subtractor 21. The difference signal acts on the clock generator 22, controlling its frequency The frequency of the clock determines the quantities adjustable delay ΐ, introduced into channel 30 of the first signal χ (£). Since the frequency of the clock generator is inversely proportional to the measured distance £ from the microphone to the arc burning point (to the level of molten metal), 35 by the frequency meter 23 connected to the output of the clock generator pulses, one can judge the value of this distance, that is, measure the level of liquid metal in electric arc welding.
Таким образом, использование предложенного способа, по сравнению с базовым объектом—прототипом, позволяет по» высить точность измерения расстояния до поверхности изделия при электродуговой сварке, а следовательно качество сварки.Thus, the use of the proposed method, in comparison with the basic object, the prototype, allows you to improve the accuracy of measuring the distance to the surface of the product during electric arc welding, and therefore the quality of welding.
**
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU803258695ASU994176A1 (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Method of measuring distance to articles surface at arc welding |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU803258695ASU994176A1 (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Method of measuring distance to articles surface at arc welding |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU994176A1true SU994176A1 (en) | 1983-02-07 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU803258695ASU994176A1 (en) | 1980-12-08 | 1980-12-08 | Method of measuring distance to articles surface at arc welding |
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU994176A1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586603A (en)* | 2013-11-06 | 2014-02-19 | 中联重科股份有限公司 | Weld gap variation detection method, welding method, and welding apparatus |
| RU227047U1 (en)* | 2024-03-12 | 2024-07-03 | Автономная некоммерческая организация дополнительного профессионального образования "Учебный центр Зинченко" | DEVICE FOR PRODUCING SOUND BY ELECTRIC WELDING ARC |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103586603A (en)* | 2013-11-06 | 2014-02-19 | 中联重科股份有限公司 | Weld gap variation detection method, welding method, and welding apparatus |
| CN103586603B (en)* | 2013-11-06 | 2015-06-17 | 中联重科股份有限公司 | Weld gap variation detection method, welding method, and welding apparatus |
| RU227047U1 (en)* | 2024-03-12 | 2024-07-03 | Автономная некоммерческая организация дополнительного профессионального образования "Учебный центр Зинченко" | DEVICE FOR PRODUCING SOUND BY ELECTRIC WELDING ARC |
| RU2827390C1 (en)* | 2024-03-12 | 2024-09-25 | Автономная некоммерческая организация дополнительного профессионального образования "Учебный центр Зинченко" | Device and method of sound reproduction by means of electric welding arc |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3400242A (en) | Resistance welding | |
| JP3644958B2 (en) | Evaluation method of welded joint | |
| US3648009A (en) | Method and device for inspecting and/or controlling thermally produced mechanical joints | |
| GB1594395A (en) | Method and apparatus for measuring slag foaming using microwave level meter | |
| US4567435A (en) | Method and apparatus for continuously measuring distance utilizing eddy current and having temperature difference influence elimination | |
| GB2040048A (en) | Method of compensating for the infuences of temperature on the velocity of sound in a coupling medium for ultrasonc testing | |
| JPH039828B2 (en) | ||
| US3462577A (en) | Welding method and apparatus | |
| CA1303683C (en) | Automatic arc-welding method | |
| US4187411A (en) | Arc welding | |
| US3404252A (en) | Heat control method and apparatus for spot-welds | |
| US4334433A (en) | Method and apparatus for measuring thickness of clad steel | |
| SU994176A1 (en) | Method of measuring distance to articles surface at arc welding | |
| US4127762A (en) | Method for controlling and stabilizing fusion depth in electron-beam welding and device for effecting same | |
| DE2629244B2 (en) | Weld Assessment Method and Apparatus | |
| US4353256A (en) | Non-contact measurement of physical properties of continuously moving metal strip | |
| US3954008A (en) | Ultrasonic flow or current meter | |
| US3179786A (en) | Tracking system using flux relaxation | |
| US4158122A (en) | Method of measuring and stabilizing the diameter of heating point on workpiece in electron beam welding machine and on automatic device for realization thereof | |
| US4644483A (en) | Apparatus for determining the transit time of ultrasonic pulses in a fluid | |
| GB2076966A (en) | Apparatus and method for measuring layer thicknesses of a multilayered metal member | |
| SU573290A1 (en) | Method for inspecting the quality of joint at pressure-contact welding | |
| SU1504026A1 (en) | Method and apparatus for determining outreach consumable electrode | |
| JP3116299B2 (en) | Eddy current level meter | |
| SU1068716A1 (en) | Ultrasonic method of flow speed measuring and flowmeter for application thereof |