隨著人工智能技術(shù)、計算機視覺技術(shù)、數(shù)字化信息處理技術(shù)、機器人技術(shù)的溶入，促使弧焊技術(shù)向著焊接工藝高效化，焊接電源控制數(shù)字化、焊接質(zhì)量智能化以及生產(chǎn)過程機器人化方向發(fā)展。本項申請課題即屬于這一領(lǐng)域重要研究內(nèi)容。
趨勢判斷和需求分析
    2l世紀(jì)制造業(yè)趨于全球化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、虛擬化、異地化、數(shù)字化，計算機、信息技術(shù)的快速發(fā)展將促進制造領(lǐng)域逐漸與其融合，焊接作為制造領(lǐng)域中重要的材料加工和結(jié)構(gòu)。
    生產(chǎn)力，也正在與信息技術(shù)緊密結(jié)合，由于焊接過程的多變性和復(fù)雜性，利用數(shù)字化技術(shù)，使焊接設(shè)備從簡單的機電產(chǎn)品變成一種精密加工儀器，將是焊接設(shè)備發(fā)展方向。
    焊機的數(shù)字化包括兩方面的內(nèi)容。一是主電路的數(shù)字化，另一個是控制電路的數(shù)字化。
    逆變技術(shù)的出現(xiàn)為焊機的主電路數(shù)字化提供了條件。焊接電源從模擬式焊機發(fā)展到逆變式焊機，實際上是完成了主電路從模擬到數(shù)字化的跨越。焊接電源主電路的數(shù)字化使得焊接電源至少在兩方面的性能得到了提高：①焊接電源的功率損耗大大減少，使得焊接電源的效率達(dá)到90%以上。②隨著工作頻率的提高，回路輸出電流的紋波更小，響應(yīng)速度更快，因此焊機可以獲得更好的動態(tài)響應(yīng)特性。
    早在70年代初逆變器已應(yīng)用于中頻加熱領(lǐng)域。1982年瑞典ESAB公司率先推出了晶閘管弧焊逆變器產(chǎn)品之后，美國的Lincoln、Miller、Powcon公司，芬蘭的Kemppi，瑞士的EL TRON，日本的大坂變壓器公司等國際著名的焊接設(shè)備公司都相繼推出了各自的弧焊逆變器產(chǎn)品。1981年在德國埃森舉辦的世界焊接與切割博覽會上，首次展出了4個廠家的晶閘管式和晶體管式弧焊逆變器，主要用于焊條電弧焊、低壓引弧式鎢極氨弧焊和CO2氣體保護焊，最大電流為350A。到了1989年在同樣的博覽會上已有30多個廠家展出弧焊逆變器。除場效應(yīng)管式、晶體管式弧焊逆變器以較大的比例增長之外，開始出現(xiàn)IGBT式弧焊逆變器，最大容量500A，其用途進一步擴展到等離子切割等領(lǐng)域。
    1993年，在德國埃森國際焊接與切割博覽會上，展出了各種規(guī)格和用途的弧焊逆變器，其應(yīng)用范圍包括手工電弧焊、TIG焊、MIG/MAG焊、C02焊等。容量在130-630A之間，逆變頻率為2-2OkHz。其中，額定電流130A，負(fù)載持續(xù)率35%的場效應(yīng)管式強焊逆變器，重量僅有4Kg，逆變頻率為100-130KHz。
    據(jù)調(diào)查，到1996年日本日立公司IGBT逆變焊機已占其生產(chǎn)的MIG/MAG焊機的70%，占TIG焊機的95%以上，占切割機的100%。IGBT式逆變焊接電源將成為未來逆變焊機的發(fā)展方向。
    在我國，弧焊逆變器的發(fā)展是十分快的，前景也十分可觀，70年代末我國著手研制晶閘管式弧焊逆變器，80年代初取得初步成果。上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司是專業(yè)生產(chǎn)IGBT逆變焊接電源和專用焊接設(shè)備的高科技企業(yè)，在逆變焊機的生產(chǎn)領(lǐng)域在國內(nèi)有很高的知名度。 
   20世紀(jì)90年代末奧地利Fronius全數(shù)字化焊機進入中國市場，數(shù)字化焊機的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注。與模擬控制系統(tǒng)相比，數(shù)字化弧焊電源具有以下顯著特點：
①拓寬功能。電源外特性山軟件靈活控制，容易實現(xiàn)一機多用，對于自動焊機，可以增加焊接參數(shù)預(yù)置、記憶與再現(xiàn)等功能。利用精確的數(shù)字控制，采用電子電抗器和波形控制等技術(shù)能實現(xiàn)高效氣體保護焊，包括高速焊接和高熔敷率焊接。
②適應(yīng)性強。利用計算機的存儲功能和高速、高精度數(shù)字信號處理技術(shù)，可以使焊機向多功能化和智能化發(fā)展，便于在焊機中引入自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制方法，進行焊接參數(shù)的優(yōu)化、焊接質(zhì)量的控制等。
③操作性好。利用單片機及專用數(shù)字信號處理器的高速計算能力和豐富的外部接口與通訊能力，在引入模糊控制等智能控制技術(shù)的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)簡單的焊接參數(shù)一元化調(diào)整，實現(xiàn)逆變焊機的“傻瓜式”操作。
④易于開發(fā)。許多任務(wù)既能通過硬件、也能通過軟件完成，可以用一臺電源為基礎(chǔ)，通過配合不同的控制箱，利用積木方式構(gòu)成不同類型的焊機。焊接電源的開發(fā)周期短、成本也低。
⑤便于升級。同一類型的焊機，功能的改進可以只通過軟件設(shè)計來實現(xiàn)，對現(xiàn)今技術(shù)更新特別快的時代，可以大大提高焊機的使用壽命和使用范圍。在為焊接專機配套時，可以靈活改變焊機的性能，便于實現(xiàn)專機專配。
    數(shù)字化焊接電源控制系統(tǒng)的研制開發(fā)將為上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司系列化高檔焊機生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。同時，由于采用了數(shù)字化控制技術(shù)，焊接電源已不再是單純的焊接能量提供源，還應(yīng)具有數(shù)字操作系統(tǒng)平臺、多特性適應(yīng)調(diào)整、送絲驅(qū)動外設(shè)及接口、焊接參數(shù)動態(tài)自適應(yīng)調(diào)整、過程穩(wěn)定質(zhì)量原評定、保護及自診斷提示以及遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、生產(chǎn)質(zhì)量管理等功能，焊接電源的概念實際上已拓寬為焊接電源系統(tǒng)。因此，在學(xué)術(shù)水平和使用價值方面都具有重要意義。數(shù)字化焊機在國內(nèi)的研究僅處于實驗室階段，但數(shù)字化焊機憑借無與倫比的強大優(yōu)勢，必將成為焊接設(shè)備的主流，是未來之星。