电阻点焊多信息采集系统
电阻点焊质量控制技术的方法与研究现状

电阻点焊质量控制技术的方法与研究航空制造工程学院080142 05 韦谨宗0 前言电阻点焊是一种高效的焊接方法,具有能量集中、变形小、辅助工序少、无须填加焊接材料、生产效率高、操作简便和易于实现自动化等特点,广泛应用于航空、航天、汽车制造等行业生产中,但是由于点焊过程以电流通过焊接区产生的电阻热为热源,是一个高度非线性、多变量藕合作用并伴随着大量随机不确定因素的过程,焊点接头质量受各种不可测因素的影响;并且焊点熔核处于封闭状态,使形核过程无论是在焊接期间还是在焊后都无法直接观测到,质量信息的提取比较困难;焊点形核凝固时间短暂,同时要求特定、精确的温度场分布,环境的瞬时改变可能造成严重后果,出现裂纹、缩孔、疏松、偏析、深度压痕、喷溅乃至虚焊、漏焊、弱焊、烧穿等缺陷,造成焊点质量不稳定和难以控制,严重限制和影响了点焊技术在重要结构上的广泛使用[1].。
传统生产中,焊接质量是通过稳定焊接工艺参数和焊后检验来保证的。
由于焊点接头质量受大量随机因素的影响,仅通过稳定工艺参数不可能全面保证焊点质接缺陷、实现焊接质量在线监控,因此发展一种在线、非破坏性、低成本、诊断可靠性高的质量评判系统对于现实生产及点焊方法的广泛使用是非常有意义的。
现代信号分析处理、人工智能、模式识别、数据挖掘等信息处理方法凭借其明确的问题定义、严格的数学基础、坚实的理论框架和广泛的应用价值,为处理点焊过程监测特征参量与焊点质量评价指标之间复杂的多元非线性相关关系提供了丰富的方法。
1电阻点焊质量监测技术的方法点焊过程通常由预压、焊接、锻压三个阶段构成[2],是一个电场、热场、力场等各种场祸合作用的过程,因此产生焊接缺陷的原因必然隐含于各种场监测参量的动态变化之中。
点焊过程的工艺参数主要有焊接电流、焊接时间、预紧力、顶锻力等。
接头形式和焊接规范一定时,焊点质量主要取决于电极、工件表面、接触面的微观状态、动态变化,它们影响点焊过程中能量的输入与分配、局部热积累速度和热量的分布。
基于PIC单片机的电阻焊机系统的设计.

本科毕业设计说明书基于PIC单片机的电阻焊机的控制系统设计THE SYSTEM OF RESISTANCE WELDER CONTROLLERBASED ON PIC学院(部):电气与信息工程学院专业班级:电气工程及其自动化学生姓名:林幸福指导教师:杨岸副教授2012 年5 月12 日基于PIC单片机的电阻焊机的控制系统设计摘要本文主要设计一个基于单片机芯片PIC16F1947的电阻焊机控制系统。
根据设定的焊接热量,单片机进行数据采集,运算处理,再控制晶闸管(SCR)的导通角,来实现焊机焊接时的焊接温度的控制。
本系统由过零信号电路,面板显示设置电路,脚踏触发电路,脉冲控制电路,气阀控制电路及单片机系统电路构成。
关键词:电阻焊机,晶闸管(SCR),PIC16F1947单片机THE SYSTEM OF RESISTANCE WELDER CONTROLLERBASED ON PICABSTRACTThis thesis to design a single chip PIC16f1947-base resistance welding machinecontrol system.According to the srtting of the welding heat,the microcontroller for data acquisition,computing processing,to control the conduction angle of the thyristor (SCR)to achieve the temperature of the welder when welding.The system consists of dataacquisition circuit,a zero-signal circuit panel display setting circuit,foot to the startingcircuit,the pulse control circuit,the valve control circuit and microcontroller system circuit.KEYWORDS:resistance welding machine, thyristor (SCR),PIC16F1947 microcontroller目录摘要(中文) (I)ABSTRACT .......................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1 电阻焊的介绍 (1)1.1.1 电阻焊定义 (1)1.1.2 电阻焊优点 (1)1.1.3 电阻焊缺点 (1)1.2 电阻焊基本原理: (2)1.2.1 焊接热的产生及影响产热的因素 (2)1.2.2 电阻R及影响R的因素 (2)1.2.3 焊接电流的影响 (3)1.2.4 焊接时间的影响 (4)1.2.5 电极压力的影响 (4)1.2.6 电极形状及材料性能的影响 (4)1.2.7 工件表面状况的影响 (4)1.2.8 热平衡、散热及温度分布 (5)1.2.9 系统研究的方向 (6)2 系统硬件设计 (8)2.1 系统硬件框图和接线图 (8)2.1.1 系统控制对象 (8)2.1.2 系统方框图 (8)2.1.3 系统控制器与系统控制对象的接线图 (9)2.2 晶闸管介绍 (9)2.2.1 概述 (9)2.2.2 晶闸管的结构与工作原理 (10)2.2.3 晶闸管的基本特性 (11)2.2.3.1 静态特性 (11)2.2.3.2 动态特性 (13)2.3 核心板 (14)2.3.1 单片机最小系统 (14)2.3.2 可控硅驱动电源电路 (15)2.3.3 单片机电源电路 (16)2.3.4 气阀脚踏电源回路 (18)2.3.5 电压过零检测回路 (18)2.3.6 脚踏开关回路 (20)2.3.7 气阀驱动回路 (21)2.3.8 可控硅控制回路 (22)2.3.9 报警电路 (24)2.4 面板 (24)2.4.1 矩阵键盘 (24)2.4.2 串转并接口 (25)2.4.3 面板总图 (26)3 系统软件介绍 (28)3.1 开发环境的介绍 (28)3.2 总流程图的介绍 (29)3.3 定时器0的介绍 (30)3.4 定时器1的介绍 (31)3.5 定时器2的介绍 (32)3.6 电平变化中断的介绍 (32)结论 (35)参考文献 (36)附录 (37)致谢 (44)1 绪论1.1 电阻焊的介绍1.1.1 电阻焊定义电阻焊是将被焊工件压紧于两电极之间,并通以电流,利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态,使之形成金属结合的一种方法。
电阻点焊质量监控技术研究进展

电阻点焊质量监控技术研究进展X王志远(内蒙古电视台,内蒙古呼和浩特 010058) 摘 要:随着计算机技术和智能控制技术的发展,数理统计、计算机模拟和人工神经智能等先进方法已引入点焊的质量监控中,如何采用精确的控制方法来监控电阻焊过程,已经成为电阻焊质量监控研究的重点,综述了电阻点焊质量监控的现状和发展,并提出可靠性是当前重要的研究方向。
关键词:电阻点焊;质量监控;发展现状 中图分类号:T E 983 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)05—0084—02 评定一个接头的质量是根据相应的技术标准和手段进行的,其质量是指接头在规定的使用场合下,能保证产品的安全使用寿命,而不会提前丧失部分或全部的工作能力,在电阻焊产品中都明确规定了电阻焊零件的质量验收标准,主要包括熔核的大小、焊透率、熔核的组织形态等,熔核的大小直接影响接头的强度和焊件的使用寿命,但目前熔核的尺寸即使采用X 射线或其它无损检验方法也不容易准确测量,因此研究人员必然十分关注熔核大小的检测和控制,在大批量生产中,常常采用抽样破坏检查的方法,以试样(或部分焊件)的熔核直径及缺陷代表某一批实际产品的熔核质量,由于影响熔核尺寸和内部冶金缺陷的各种因素多时随机的,即抽样破坏检验存在一定的机率,不能代表同一批全部产品的质量,同时也浪费了大量的财力和人力,因此,在焊接过程中检测和控制熔核的尺寸、冶金缺陷和接头强度的稳定性,实现接头质量的控制是十分迫切的。
1 电阻焊质量监控的信息1.1 满足质量监控信息的条件监控信息必须与焊接质量有密切的关系,呈一定的函数关系并有期望的准确度;信噪比要足够高;信号可以再现;检验手段易实现,经济性好。
1.2 质量的监控信息在点焊的过程中,比较重要的参数有焊接电流、焊接时间、电极力、电极间的电压、焊接过程中的电极的动态位移、焊接过程中的动态电阻等。
在焊接过程中,由于电阻热的作用,金属经历加热、溶化、凝固以及相变,存在被焊金属受热程度的温度信息;随着温度升高,红外辐射加强,存在红外辐射信息;金属相变和变形会产生声发射的信息;熔核形成过程中的固相和液相转变,对超声波的吸收及反射会有不同的特性反映,因此存在超声特性信息。
基于虚拟仪器的交流电阻点焊工艺参数实时监测系统

34焊接设备与材料焊接技术第42卷第1期2013年1月文章编号:1002—025X(2013)01—0034—05基于虚拟仪器的交流电阻点焊工艺参数实时监测系统张宇锋,李云峰,田雨阔(长春工业大学材料科学与工程学院.吉林长春130012)摘要:针对实际生产中交流电阻点焊焊后无损检测较难实现的问题.研究了一种基于虚拟仪器的交流电阻点焊工艺参数的实时监测系统。
监测系统以虚拟仪器软件L abV I E W作为开发软件.数据采集卡和计算机作为硬件平台,实现了对点焊电流、电压2种参数的采集、分析、显示和储存。
通过试验分析,验证了系统的电流有效值的监测精度达到100A。
为交流点焊质量的分析和判识提供了重要的参考依据。
以传感器、数据采集卡和计算机组成构架,开发周期短、维护简单,适用于点焊工艺参数监控系统,为点焊工艺参数监测系统的研发提供了新思路。
关键词:电阻点焊;工艺参数;监测中图分类号:T G43:T P274文献标志码:BO引言交流电阻点焊因其生产效率高、易实现机械化和自动化等优点,广泛应用于汽车制造、航空、航天、原子能、电子技术以及各种轻工业等部门…。
交流电阻点焊的原理虽然简单,但焊接过程是一个高度非线性、多变量耦合作用的过程,同时伴随着大量随机不确定因素,焊点质量不稳定,难以控制[2-31。
在对焊点质量进行检测时,接头强度是最重要的指标,而接头强度是由焊接时间、电极间压力、电极间电压、焊接电流等主要工艺参数决定的[4--5]。
由于点焊的熔核在工件内部形成,使点焊的无损检测非常困难.所以在生产中,工艺参数的实时采集和检测分析技术对点焊质量的评估至关重要。
点焊质量实时监控常用的方法有3种:以单片机为计算核心的方法;以记忆示波器对信号进行采集和分析的方法:以计算机为计算核心的方法。
前2种方法由于实时性较差、采样速度慢、存储数据容量小、抗干扰能力弱等诸多问题,决定了这2种架构只适用于比较简单的数据采集与处理过程,采用的算法也不能过于复杂,难以实现点焊过程信息的高精度采集[¨]。
基于多元化的铝合金直流点焊质量监测系统的研发

基于多元化的铝合金直流点焊质量监测系统的研发1王蕤,罗震,步贤政,罗保发,马迎兵,袁书现天津大学材料系,天津(300072)E-mail: wangrui19840816@摘要:为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移作为铝合金点焊质量评定特征信息的铝合金点焊质量监测系统。
实验证明,检测系统能够高速准确采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映焊接过程中焊点熔核的变化,对焊点质量做出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求。
关键词:点焊,分形理论,模糊控制1. 引言随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。
着眼于长远的可持续发展,节能成为汽车工业发展的核心问题,汽车轻量化成为21世纪汽车技术的前沿和热点。
现阶段所用的轻量化材料主要为轻合金铝及铝合金等,而随着焊机技术的飞速发展,铝及铝合金焊接也获得了日益广泛的应用。
但是铝及铝合金具有特殊的性能这给焊接工作带来一定的困难。
由于焊件厚度(特别是极薄、极厚件)、结构形状等的不同,需要采用相应的焊接方法及工艺,才能获得优质的焊接接头及较高的焊接生产率[1]。
铝合金点焊作为一种行之有效的焊接方法在汽车、航空、航天产品生产中得到了广泛的应用。
点焊质量一直是国内外焊接界学者致力研究的问题,目前尚未圆满的解决。
铝合金点焊是近年来随着汽车材料轻型化而提出来的新课题,由于铝的特殊性质,其监控难度较一般钢材更困难。
本文研究并开发一套基于虚拟仪器的铝合金点焊质量检测平台。
该平台可检测铝合金点焊过程中的各种参数,如电压、电极位移信号及磁场信号,研究各特征量的提取算法和信息融合算法,最终得出熔核面积以实现对焊点质量进行检测的可视化组态软件。
2. 系统结构及特点利用LabVIEW设计出铝合金点焊质量监测系统。
整个软件系统主要包括数据采集模块,数据处理模块以及文件系统和用户界面几部分组成。
点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析

点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析薛海涛1,2, 宋永伦3, 李 桓2, 牛 永2, 李娟娟2 (1.河北工业大学材料学院,天津 300130;2.天津大学材料科学与工程 学院,天津 300072;3.北京工业大学机电学院,北京 100085)摘 要:采用基于图形化语言的虚拟仪器开发工具LabView 开发了界面友好、操作简单的虚拟仪器———电阻点焊参数采集及缺陷信息分析系统。
该系统实现了对铝合金点焊过程工艺参数的实时采集、数据传输与存储、波形同步显示,以及对工艺参数的分析和处理,对点焊过程中发生的缺陷状况做出评定和分析。
在分析研究所采集的焊接电流和电极电压的基础上,建立了基于电压曲线斜率变化的判读飞溅缺陷的算法和基于积分变化的判读脱焊缺陷的算法。
所建立的算法应用于实践,可准确地判读飞溅和脱焊缺陷。
关键词:虚拟仪器;数据采集;数据分析;电阻点焊;焊接缺陷中图分类号:TG 409 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2004)04-103-04薛海涛0 序 言随着铝合金点焊工艺在现代制造业中的广泛应用,点焊的质量问题受到越来越多的关注。
但是,点焊质量的在线监测问题一直没有得到很好的解决。
电阻点焊过程是一个高度非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素的比较复杂的动态热过程,焊接条件短时间的波动就会造成较严重的后果。
焊点质量与各参数在焊接过程中发生的变化密切相关,所以设计点焊过程参数的实时采集与分析系统,可以全面、准确地获取焊接过程中的动态参数,经过实时处理分析后,可以作为基本信息写入点焊专家系统实时数据库,有助于实现焊点质量智能化在线评估和管理[1~4]。
作者采用基于图形化语言的虚拟仪器软件开发工具LabView [5,6]开发了虚拟仪器———点焊过程工艺参数采集及缺陷信息分析系统。
该系统实现了对铝合金点焊过程工艺参数的实时采集(采集率达10kH 2)、数据传输、波形显示,以及对工艺参数的分析和处理,提取评价焊接质量的特征信息及相关信息,对点焊过程的质量和缺陷状况做出评定和分析。
电阻点焊微机控制系统的研制

图四 工件 控 制 的基本 元件和 电路
2系统软 件 设计
系统 软件 流程 如 图五 所 示 :
杂的原则 , 一部分功能实现后 , 再进行下一部分功能
的调试 。 逐步完善起来 , 最终 实现总体功能。 首先 , 调
试键盘 管理系统, 只要严格按照相关指令和时序 , 不
电
阳
会 出现太大的问题。 然后把 温度采样程序、 报警子程 焊 诒 序一个一个的加进去 , 最后 实现 了系统功能。 机 控
0 引言 电 阻焊 ( s t c lig是将 被 焊 工件 压 紧于 e s r i a e dn ) n we
更 高的要求。 可喜的是 , 国微 电子技术的发展 和大 我
功 率 可控硅 、 流器的 开发 , 电阻焊技 术 的提 高提 整 给 供 了条件 。 目前我 国已生产 了性 能优 良的 次级 整 流
LuQ n pn i ig ig
阳
点
焊 枷 控 制 系
统 的
硼
制
( 南昌航 空大学信息工程学院, 江西 南昌 30 6) 30 3 (c o l fnomai n ier g Na ca g n k n nvri ,i g i n hn 3 0 3 S h o Ifr t nE gn ei , hhn g o gU iesy J n x c a g 0 6 ) o o n Ka t a Na 3
刘清平( 7一)女 , 1 2 , 汉族, 9 江西新干人 , 士研 硕
究生 , 副教授 , 研 究方 向 : 主要 电子 线路 的设 计 。
要 始终 压 紧工件 。其 电路如 图二 所 示 :
图三 温度 采 集 电路
(3 过 零触发 电路 为 集光 电 隔 离、 ) 过零检 测 为 一
弧焊过程中多信息同步采集系统

(. co l f a r l Si c d n ier g ini U iesy i j 0 0 2 hn ; 1 S h o o t i s ce e n g ei ,Taj nvri ,Ta i 30 7 ,C ia M ea n a E n n n t nn 2 Taj e a oaoyo Ada cd onn eh ooy i j i ri ,Taj 0 0 2 hn ) . i i K yL b rtr f vn e iigT cn lg ,Ta iUnv sy i i 3 0 7 ,C ia nn J nn e t nn
第4 5卷
第 2期
天
津
大
学
学
报
V 1 5 No2 o4 l. . F b2 1 e .0 2
21 0 2年 2月
J u n l f ini ies y o r a o a j Unvri T n t
弧焊过程 中多信 息 同步采集 系统
李 桓 一 , ,王俊红 一 , ,艾丹凤 一 , ,高 莹 ,
L b I W 软件 为基础平 台,结合研华 P I1 1 aV E C 一7 6数据采集卡和 电压 电流传感 器、 高速摄像 设备 、光谱仪等设备搭建 的焊接 多信 息同步采集 系统.详细说 明该 系统 的软件编程方 法,并将该 系统应用于 MA 焊 中,采集焊接过程的 电 G
ADμC815数据采集系统在电阻点焊中的应用

Ke r s:e itn es o lig MCU;aaa q i t nsse y wo d rssa c p t dn ; we d l c us i y tm io
电阻 点焊熔 核 的形 成 在工 件 内部 , 焊后 的质 量 检验与判断相 当困难 。 因此 , 点焊过程 中信息 的检测 、 焊接 质 量 的监 测 与 控 制 十分 重 要并 受 到广 泛 的 重 视【]近年来 , 1。 - 3 基于焊 接过程 动态信号 特征分析 进行 接头 质量 在线监 控 的研究 受 到 了关 注 。 于 电阻焊 对 过程 , 接 电流 和 电压信 号既反 映输入能 量变化 , 焊 又
出电压和电流 、 电极位移等信号的高速采集及预处理 , 具有 U B接 口 、 S 3 S R 2 2串 口 , 在 线调 试 参 数特 性 可
的 数 据 采 集 系 统 , 能 与 Maa 件 分 析 平 台 接 口 。 并 Ⅱb软
焊接 质量 的各 种随机 因素 。 如母 材 及电极表 面状 态 、 临 近焊点 的 分流 、 次 回路 中铁磁 物 质引 起 的阻抗 二 变 化 、 热情 况 、 散 电极 压力 波 动和 电 网电压 波 动等 , 均 直接 或 间 接地 蕴 涵 在 电 流和 电压 信 号 的变 化 之 中。 研究 电阻焊信 号 的动态 特征 及其 与焊 接过程 状 态变化 的相 关性 , 是实现 焊接 质量 监控 的关键 , 首 这
7 0 5 C ia 3 0 0. h n 1 Ab t c : o q a t cn o a dm n o n ni sr t F r u h o t l n o i r g l ei ia c × e i , c d ew l n ur t o a e e c o e i lcme t a y r t i o n n ̄s t es 计w l n i l et e ig r n , lg , e t d s s a e n sn dgnu h d c e vt l r d p
电阻点焊过程数值模拟与仿真分析技术

电阻点焊过程数值模拟与仿真分析技术本文介绍了自主开发的电阻点焊过程可视化模拟与分析软件中采用的关键技术,如接触面、接触电阻、面向对象技术、可视化技术。
在前置处理中通过交互式的图形输入界面使用户能够方便、快捷的建立求解模型,用户以图形界面方式输入点焊工件、电极的形状参数、材料性能参数、焊接规范等,自由选择网格剖分的疏密程度,实现网格的自动剖分;所建立的模型数据不仅能进行存储,而且和有限元模拟计算有良好的嵌接;在后置处理中能够将有限元分析计算结果以图形方式直观地显示。
0引言电阻点焊技术作为一种高效的薄板结构连接方法广泛应用于国民经济的各行各业,特别是汽车制造业。
具不确切统计,一辆小轿车的壳体制造就需5000-10000 个焊点。
然而,点焊完成的时间很短,大约在0.2s左右完成。
因此,依靠试验的方法研究其过程行为具有很大的难度。
随着计算机技术的发展,数值模拟方法已成为分析电阻点焊过程机理的重要手段。
国内外许多学者相继建立各自的数值模型,并普遍采用有限元分析方法对点焊过程进行了模拟计算,取得了很大的进展[1-10]。
但这类工作的不足之处是研制软件的前后处理部分,需要收集整理并输入大量的原始数据,这些数据繁琐且容易出错,也因为缺乏功能完善的后处理器,也给推广使用带来了很大困难。
科学计算可视化涉及计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互等多个领域,是当前计算机应用新技术的热点之一[10] O随着科学技术的进步,工程领域的开发研究工作越来越向定量化、精细化的方向发展,工程人员需要更详细的了解结构内部各场量的分布情况。
科学计算可视化技术凭借现代计算技术的图形能力把计算过程中产生的数据转变为直观的、易于理解的、以图形或图像形式表示的静态或动态画面,从而帮助人们有效的理解计算数据,从繁琐的数据后处理中解放出来。
本文介绍了自主开发的电阻点焊过程可视化模拟与分析软件系统Visual SSRSW中采用的关键技术,如接触面、接触电阻、熔核形成和长大等、面向对象技术、可视化技术等。
基于机器视觉的漆包线组装识别与电阻点焊定位系统
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Electric Welding Machine·7·第51卷 第5期2021年5月Electric Welding MachineVol.51 No.5May 2021本文参考文献引用格式:刘明,黄增好,曹彪,等. 基于机器视觉的漆包线组装识别与电阻点焊定位系统[J]. 电焊机,2021,51(5):7-12.基于机器视觉的漆包线组装识别与电阻点焊定位系统0 前言 漆包线作为家用电器和仪器仪表的基础元件和关键材料,被广泛应用在电子器件、家用电器及汽车产品中[1]。
近年来,随着电子行业的蓬勃发展,漆包线与电子元器件的焊接成为电子制造业的一个关键性问题。
由于漆包线与电子元器件尺寸微小,焊接工艺复杂,易造成焊接质量不稳定、零件熔毁、难以形成正常熔核等问题[2],因此一般采用微型电阻焊。
传统漆包线电阻点焊采用人工焊接,焊接效率低且焊接效果一致性较差,无法保证质量。
随着智能工厂与工业4.0的热潮,许多工厂生产线将漆包线点焊与运动控制系统结合组成自动化漆包线点焊系统。
同时机器视觉技术也获得了快速发展,被越来越多地应用到电阻点焊中[3]。
机器视觉收稿日期:2021-01-19作者简介:刘 明(1995—),男,硕士研究生,主要从事机器视觉与图像处理的研究。
E-mail:*******************。
通讯作者:曹 彪,教授,E-mail:***************.cn。
技术具有非接触性、柔性大、信息量大、速度快、精准度高等优点[4],可以很好地满足漆包线点焊定位的要求。
文中提出的漆包线组装识别与电阻点焊定位方法,采用机器视觉检测系统进行图像采集,重点分析了漆包线与焊盘的各种不良相对位置模式,利用图像处理方法识别并剔除了定位过程中的不良模式,最后输出良好模式下最佳焊点位置坐标给运动控制系统,为漆包线自动化点焊提供必要条件。
1 系统设计 漆包线点焊机器视觉定位系统得主要功能是实现对焊前组装的漆包线与焊盘的相对位置模式的识别与最佳焊点位置的提取。
人人图书馆_电阻焊焊接电流监测系统

悍接 生产应用 P r o d u c t i o nT h e m e s2007年第4期电阻焊焊接电流监测系统天津商学院信息工程学院(300134) 崔艳波 赵继华 毕玉兰摘要 介绍了一种电阻焊焊接电流监测系统,重点阐明其硬件设计、测量原理及软件方面的管理功能。
系统包含16个检测单元,可对16个检测点的焊接电流同时进行监测,能及时发现电流超限、欠限焊点和漏焊焊点,有助于焊接问题的及时发现和处理,从而为焊接质量提供了保证。
监控管理微机可以控制16个检测单元的工作参数设置;同时负责接收、处理检测单元实时上传的采样数据,并及时显示在监控屏上。
经处理的采样数据同时存储到数据库文件中,以便日后分析和查询。
关键词: 电阻焊 电流检测 实时监控中图分类号: T G438.20 前 言电阻焊是一种将金属工件连接在一起的高效率的焊接方法,广泛应用于汽车制造、五金家电等工业化批量生产中[1]。
随着工业自动化程度的日益提高,对产品生产过程的质量监控要求越来越严格,因此,采用更加精确的方法来监测与控制电阻焊过程及质量是亟待解决的问题。
通常,以焊接时间、焊接电流作为监控焊点质量的依据。
目前,以大电流测试仪为主要检测手段,它仅适应于单点焊和有焊接电流的情况,而不能实现对多点同时焊接情况下各焊点电流的同时测量和及时发现漏焊焊点。
为此,专门开发了文中所述的电流检测系统,通过它对焊接过程进行准确监控,能够有效解决:①多点焊接情况下各焊点的电流同时测量,方便设备调试;②及时发现电流超、欠限焊点或漏焊焊点;③实时记录焊接过程各焊点的电流信息,满足I S O9000质量管理体系对焊接质量管理的要求。
1 系统组成如图1所示,该系统由电流测量装置和监控管理微机两大部分组成。
电流测量装置由1~16个测量单元组成,根据实际需要选择具体数量的电流测量单元。
每个电流测量单元的检测结果的显示、记录及管理由管理微机实现。
测量单元部分与管理微机之间由R S -485总线联接,可方便远距离放置管理微机及增加系统安装的灵活性。
应用于焊接工业中的焊点计数系统
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应用于焊接工业中的焊点计数系统焊点计数系统的应用从根本上解决了电阻点焊焊接漏点的问题,提高了过程控制能力,为控制白车身强度提供了有力保障,并且改变了以增加检验员数量来提高质量的现状,节约了人工成本。
电阻点焊在汽车制造业中发挥着重要作用,在没有完全实现机器人自动化焊接时,需要大量的人工焊接,但是由于人工操作的随机性,漏点、漏焊现象时有发生。
要解决这一问题,需要增加大量的品质人员对点焊的操作进行检查和巡查。
为了改变这一现状,奇瑞汽车股份有限公司焊装车间的技术人员摸索出一种控制生产过程中漏电阻点焊的好方法——开发出适合白车身焊接的焊点计数系统。
焊点计数系统1. 焊点计数系统的硬件设计(1)硬件系统组成焊点计数器的硬件主要由电源、信号采集、中央处理单元、显示、执行与网络拓扑结构等六个部分组成。
信号采集部分采用光电藕合来分离电压,保护中央处理单元;中央处理单元采用MCS-51系列兼容的AT89S单片机,功耗低、可靠性高;在显示部分采用工业控制中常用的LED数码管做显示元件,性能可靠。
在此硬件的设计过程中,采用模块化的设计,充分利用现有的资源来实现我们想要的功能。
这种模块化的设计,能把此焊点计数器更方便地推广到实际生产中。
(2)电源模块设计计数器采用焊机中提供的24V交流电源供电,电源模块对其进行整流、滤波、稳压,使其为中央处理单元提供5V的稳压电源。
图1为电源的电路图。
图1 电源的电路图(3)系统主体部分(焊点计数器)的设计焊点计数器主要由数据采集模块、中央处理单元(CPU)与执行部分组成。
a. 数据采集模块数据采集模块由电流传感器与数据采集电路组成。
在点焊操作过程中,焊机电缆会产生很大的电流,通过电流传感器检测这种电流的产生,来判断点焊的操作。
通过信号采集电路将传感器的信号转化为数字信号,并传送给中央处理单元。
b. 中央处理单元本系统采用工业中常用的Atmel公司的AT89S系统单片机,它有着抗干扰性强、功耗低、成本低等优点,更适合于生产现场的应用,并且它有着丰富的片上资源,为以后系统的升级提供了条件。
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“ HY型 焊 材 ”与 H S L A一8 0钢 匹 配 性 较 差 , 而0 6 C u .
[ 1 ] 朱丙坤. H S L A一8 o / l 0 0钢 的焊接 [ J ] . 兵器材料 科学 与工
程, 1 9 9 8 , 2 1 ( 6 ) : 5 9— 6 4 .
N i C r Mo N b钢 使用 的焊 接材 料是 根 据 0 6 C u N i C r M o N b钢 的 自身 特点重 新 开发 的匹配 性较好 的焊接 材料 。
差; 最后 , 计 算 机 和采 集 卡所 采 用 的 硬 件 比较 复 杂 , 而 且 采集 卡 的价格 较 高 , 也是 这种 系统 不 利 的一 方 面 。 为 了克 服上 述 信 息采 集 系 统 的 诸 多 弊病 , 文 中设 计 了一 种新 型 的 采 集 系 统 模 式 : 智 能 终 端 +数 据 处 理
天 津大 学精 密测试技 术及 仪 器 国 家重 点 实验 室 ( 3 0 0 0 7 2 )
摘要
Байду номын сангаас
牛
永
从工业应用的角度 出发 , 考 虑到实 际的运行环境 , 设 计 了以“ 智能 终端 +数 据处理设 备 + 计 算机 ” 为数
据 采集 方式的 、 全新 的电阻点焊 多信 息采 集系统。该系统将 传感 器和数 据采集模 块整 合为智 能终端 , 实 现 了所 采 集 数据 的本 地模 数转换 , 提 高了系统 的抗 干扰性。数据传输采用数据包 的形式 , 每一个包 的开 始为寻址 字节 , 中间 为数据字节 ( 包括命令 ) , 最后为两个 C R C校 验字节 , 提高 了数据传输 的可 靠性 。智能终端 与数据处理 设备通 过 内 部通信 网络连在一起 , 提 高了系统的可扩展性 。数据处 理设 备 与计算机 的通讯 是通过 并 口实 现 的, 解决 了通 信速
5 结 论
[ 2 ] 朱丙坤 , 张成杰 , 欧长春 , 等. 0 6 C u N i C r Mo N b时效硬化型钢 模拟焊接热影响 区的组织 和性 能 [ J ] . 兵 器材料 科学 与工
程, 2 0 0 1 , 2 4 ( 6 ) : 4 1— 4 7 .
( 1 )0 6 C u N i C r M o N b新 型 铜 时 效 硬 化 型 高 强 钢 在 4 6 k J / c m 热输 入 范 围 内对 焊 接 工 艺 具 有 良好 的 适 应
的钢板 在 焊条 电弧 焊时 均没 产生 裂纹 。 参 考 文 献
者硬 度差值 波 动在 5 % 之 内) 。这 一 结 果 表 明 , 在 相 同 条件 下 0 6 C u N i C r M o N b钢 的抗 裂 性 能 优 于 美 国 HS L A 8 0钢 的抗 裂 性 能 , 其 主 要 原 因是 H S L A一8 0钢 使 用 的焊 接 材 料 是 采 用 H Y一8 0钢 的配 套 焊 接 材 料 … , 而
设 备 +计算 机 。 分 优 良的低 温韧 性 ;
有关 , 焊接 热模 拟 和 实 际焊 接 接 头硬 度测 试 的 一 致 结 果也证 实 了这 一点 ( 热影 响 区硬 度 与母 材 硬度 相 当 , 两
( 2 )0 6 C u N i C r M o N b钢具 有 优 异 的抗 冷裂 性 能 , 无 论 是在 低 温条 件 下 , 还 是 在 高湿 度 条 件 下 , 厚 达3 2 m m
当前 , 电阻 点焊数 据 采集 方 面 普遍 采 取 的 方 式是 :
传 感器 +采 集 卡 +计 算 机¨ 】 。这 种 方 式 组 成 简 单 ,
传感 器 和采 集 卡 模 拟 部 分 共 地 , 使 传 感 器 的 扩 充 成 了
一
个较 为棘 手 的 问 题 , 因此 这 种 系统 结 构 的 灵 活 性 较
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电 阻 点 焊 多 信 息 采 集 系 统
河 北 工 业 大 学材 料 科 学与 工 程 学 院( 天津市 3 0 0 1 3 2 )
天 津 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院( 3 0 0 0 7 2 )
薛 海涛
李 桓
李 永艳
性, 热影 响 区不仅没 有产 生 “ 软化 ” 现象 , 而 且 还具 有 十
作者简介 : 朱丙坤 , 1 9 6 7年 出生 , 工 学硕 士, 高级工程 师, 主要
从 事结构钢及其 配套 焊材 的开发及 应 用研 究工作 ,
已发 表 论 文 2 o余篇 。
2 0 0 7年第 4期 4 3
易于实 现 , 但 也存 在一 些 问 题 。首 先 , 各 传感 器 输 出的 信 号一 般 为模 拟 信 号 , 同时 由于 点 焊 机 的机 械 构 造 特 点, 使 得 传感 器 到采集 卡 的线 路 较 长 , 在点 焊 这样 强 大
收 稿 日期 :2 0 0 7— 0 2— 0 5
已成 为工业 生产 中最 主要 的加 工方 法之一 。
般 只能用 在计 算机 上 , 如果 要 想 采 用其 它更 简 单 , 更 合 理, 抗干扰 能力更强 , 成 本 更 低 的 嵌 入 式 数 据 处 理 设
备, 采集 卡就 必须 被废 止 , 系 统 必 须被 重 组 ; 再次 , 每 个
率 的瓶颈问题。
关键词 : 电 阻点 焊
智能终端
数据采集
数据传输
中图分类号 : T G 4 0 9
0 前
言
干扰 源 的环 境 中 , 长 线 传 输 的模 拟 信 号 很 容 易 受 到 干
扰; 其次 , 采集卡大部分采用 P C I或 者 是 I S A接 口, 一
电阻 点 焊 由 于具 有 成 本 低 、 质量轻 、 静强度高 、 可 靠性 好 、 性能 稳定 、 生产 效 率 高 、 易 实 现 自动 化 等优 点 ,
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