[發明專利]基于電極位移的電阻點焊質量控制裝置與方法

無效

• 申請號: 200810040910.7
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN101323047A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 孟國香;王先鋒;馮正進;謝文華;葉騫
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23K11/24
• 分類號: B23K11/24;B23K11/11
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種基于電極位移的電阻點焊質量控制裝置，包括一初級回路，一次級回路，一電極位移傳感裝置，一觸發驅動電路和一點焊質量控制器，其中：

所述初級回路由一反并聯晶閘管和一焊接變壓器的原邊串連而成，其輸入端加上380V的交流電壓；

所述次級回路由焊接變壓器的副邊和夾持工件的電極串連而成，當電極間壓緊工件時形成電路閉環；

所述的反并聯晶閘管處于初級回路，用來控制初級回路中交流電源電壓的導通角，從而控制焊接電流的大小；

所述的焊接變壓器處于初級回路與次級回路之間，用來將初級回路的高電壓低電流變為次級回路的低電壓高電流，從而為工件的點焊提供大電流；

所述的夾持工件的電極裝在固定式點焊機的電極握桿上，用來壓緊被焊工件和接通次級回路的電流以產生電阻熱來焊接工件；

所述的電極位移傳感裝置固定在夾持工件的電極中的下電極，其位移觸頭與固定在夾持工件的電極中的上電極的擋塊接觸，用來測量電極間的電阻熱膨脹，其信號輸出線與點焊質量控制器的數據采集端口相連；

所述點焊質量控制器用來實現初始參數的設置、位移信號的采集、電極氣缸的控制以及焊接電流的控制電壓的輸出，點焊質量控制器采集電極位移傳感裝置的位移測量值后進行數值處理，得到飛濺預防判斷與熔核尺寸的估測，以此獲得焊接電流控制電壓信號輸給觸發驅動電路；

所述的觸發驅動電路與點焊質量控制器的D/A輸出端口連接，接收點焊質量控制器的控制電壓信號后產生觸發脈沖，觸發驅動電路的脈沖輸出端口與反并聯晶閘管相連，其產生的觸發脈沖用來觸發反并聯晶閘管的導通，不同控制電壓對應不同的導通角，從而有效控制焊接電流的大小；

所述點焊質量控制器包括：預處理模塊、飛濺預防模塊、熔核尺寸估算模塊、電流大小與斷電時間調節模塊，其中：預處理模塊接收電極位移傳感裝置的位移信號，進行低通濾波和帶通濾波處理，處理后的結果送入飛濺預防模塊和熔核尺寸估算模塊，飛濺預防模塊根據位移曲線100Hz的電阻熱位移波動的物理特征來預防飛濺發生，熔核尺寸估算模塊采用HMM模型實時估算出熔核尺寸的大小，飛濺預防模塊和熔核尺寸估算模塊的處理結果一并送入電流大小與斷電時間調節模塊，焊接電流大小與斷電時間調節模塊根據飛濺預防模塊和熔核尺寸估算模塊的處理結果來調節焊接電流，并輸出新的焊接電流的控制電壓；

所述的飛濺預防模塊根據位移曲線100Hz的電阻熱位移波動的物理特征來預防飛濺發生是指：在固液變相階段，交流電流的每半周波脈沖能量的輸入會使電極位移發生相應的熱膨脹，通過100Hz的濾波處理將每半周波的位移熱膨脹特征值提取出來，將100Hz帶通濾波出來的曲線的峰值與對應條件下的閾值進行比較，判斷是否超過閾值，如果超過閾值，則將焊接電流的控制電壓下調，如果未超過閾值，則不發出電流調節信號。