[發(fā)明專利]基于電極位移波動(dòng)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010109212.5
• 申請(qǐng)日: 2010-02-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101825580B
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟國(guó)香;王先鋒;李永兵;謝文華;馮正進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84;G01B11/04;B23K11/36
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種焊接技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于電極位移波動(dòng)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量 實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

交流電阻點(diǎn)焊因高效率、低成本、高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但同時(shí)因 為焊點(diǎn)形成過(guò)程的不可觀測(cè)性和瞬時(shí)性使焊接質(zhì)量難以監(jiān)控。在所研究的電阻點(diǎn)焊監(jiān)控參數(shù) 中，電極位移因能較直觀地反應(yīng)熔核在形成過(guò)程中熱膨脹位移的變化，而被認(rèn)為是反映焊點(diǎn)熔 核質(zhì)量的理想?yún)?shù)之一。因此，許多研究者開(kāi)發(fā)了基于電極位移的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)表明，交流電阻點(diǎn)焊過(guò)程中伴隨有振動(dòng)現(xiàn)象，該振動(dòng)現(xiàn)象是由高峰值電流引起的， 而這種振動(dòng)現(xiàn)象在檢測(cè)到的電極位移曲線上也有明顯特征——即位移波動(dòng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于交 流焊接電流的作用，使焊接過(guò)程中檢測(cè)到的熔核大小發(fā)生相應(yīng)的脈沖變化，且在焊接前期熔核 大小的脈沖變化較大，而在熔核長(zhǎng)大并達(dá)到飽和后，這種脈沖變化較小。這說(shuō)明因交流焊接電 流引起的熔核大小脈沖變化的幅度與熔核的長(zhǎng)大過(guò)程密切相關(guān)，而熔核大小脈沖變化的幅度可 以用電極位移的波動(dòng)特征進(jìn)行檢測(cè)，因此建立電極位移波動(dòng)特征與熔核形成與長(zhǎng)大之間的關(guān)系 可以對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)：CN1766587A，名稱為：用于轎車車身點(diǎn) 焊的實(shí)時(shí)質(zhì)量檢測(cè)與報(bào)警的方法，該方法提供了一種利用電極位移信號(hào)檢測(cè)焊接質(zhì)量并報(bào)警的 方法，具體步驟如下：a、依據(jù)激光感應(yīng)測(cè)量，得到點(diǎn)焊機(jī)電極的位移量，并生成電子模擬信 號(hào)；b、將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字系統(tǒng)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；c、將實(shí)時(shí)采集的電極位移曲 線與實(shí)驗(yàn)得出的標(biāo)準(zhǔn)電極位移曲線圖進(jìn)行比較，依據(jù)質(zhì)量判定準(zhǔn)則，判定合格、不合格，同時(shí)， 依據(jù)判定不合格焊點(diǎn)狀態(tài)的判定準(zhǔn)則，判定焊點(diǎn)飛濺或焊點(diǎn)過(guò)小，按設(shè)定的不合格焊點(diǎn)次數(shù)發(fā) 出警報(bào)。該方法根據(jù)采集的電極位移曲線與標(biāo)準(zhǔn)的電極位移曲線進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)點(diǎn)焊的質(zhì)量， 但在焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)時(shí)需要使用公差帶，所需的信息量大，效率低，且只能對(duì)最終焊點(diǎn)質(zhì)量進(jìn)行 判定，不能在焊接過(guò)程中進(jìn)行預(yù)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于電極位移波動(dòng)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí) 檢測(cè)方法。本發(fā)明通過(guò)提取電極位移曲線上的位移波動(dòng)峰值來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)熔核形成的各個(gè)階段， 從而檢測(cè)焊點(diǎn)的質(zhì)量。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下步驟：

第一步，利用光柵位移傳感器測(cè)量電極位移，得到點(diǎn)焊過(guò)程中上下電極相離的實(shí)時(shí)位移信 號(hào)，即電極位移信息。

第二步，將得到的電極位移信息傳給工控機(jī)，由工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而以時(shí)間為橫坐 標(biāo)、電極位移信息為縱坐標(biāo)得到電極位移曲線，提取電極位移曲線上的位移波動(dòng)峰值，并按照 時(shí)間先后對(duì)位移波動(dòng)峰值編輯序列號(hào)，以序列號(hào)為橫坐標(biāo)、以位移波動(dòng)峰值為縱坐標(biāo)得到位移 波動(dòng)峰值曲線。

所述的提取電極位移曲線上的位移波動(dòng)峰值是：搜索電極位移曲線上每個(gè)位移波動(dòng)的起始 波谷值和波峰值，波峰值與起始波谷值的差就是位移波動(dòng)峰值。

所述的序列號(hào)是從1開(kāi)始的阿拉伯?dāng)?shù)字。

第三步，將位移波動(dòng)峰值曲線上第一個(gè)點(diǎn)、第一個(gè)拐點(diǎn)、第二個(gè)拐點(diǎn)和最后一個(gè)點(diǎn)分別標(biāo) 定為第一個(gè)特征點(diǎn)、第二個(gè)特征點(diǎn)、第三個(gè)特征點(diǎn)和第四個(gè)特征點(diǎn)，并提取每個(gè)特征點(diǎn)的序列 號(hào)和位移波動(dòng)峰值。

第四步，根據(jù)第二個(gè)特征點(diǎn)、第三個(gè)特征點(diǎn)和第四個(gè)特征點(diǎn)的序列號(hào)和位移波動(dòng)峰值作為 實(shí)時(shí)檢測(cè)依據(jù)，對(duì)應(yīng)給出焊點(diǎn)的質(zhì)量是虛焊、熔核過(guò)小、合格和飛濺中的一種檢測(cè)結(jié)果。

所述的給出焊點(diǎn)的質(zhì)量，具體步驟為：

1)當(dāng)待檢測(cè)焊點(diǎn)的第二特征點(diǎn)的位移波動(dòng)峰值大于或者等于第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)的第二特征點(diǎn) 的位移波動(dòng)峰值且其序列號(hào)小于或者等于第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)的第二特征點(diǎn)的序列號(hào)，同時(shí)待檢測(cè)焊 點(diǎn)的第三特征點(diǎn)的位移波動(dòng)峰值大于或者等于第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)的第三特征點(diǎn)的位移波動(dòng)峰值且 其序列號(hào)小于或者等于第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)的第三特征點(diǎn)的序列號(hào)時(shí)，該待檢測(cè)焊點(diǎn)為合格焊點(diǎn)或者 是飛濺焊點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行2)；否則該待檢測(cè)焊點(diǎn)為虛焊焊點(diǎn)或者是熔核過(guò)小焊點(diǎn)，繼續(xù)執(zhí)行3)；

所述的第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)是：低碳鋼板在標(biāo)準(zhǔn)焊接條件下，焊接電流由4.6kA到9.5kA變化過(guò) 程中，最早出現(xiàn)的熔核直徑大于的焊點(diǎn)就是第一標(biāo)準(zhǔn)焊點(diǎn)，其中t為焊件厚度。

所述的標(biāo)準(zhǔn)焊接條件是通過(guò)查詢美國(guó)RWMA(電阻焊接協(xié)會(huì))推薦的低碳鋼點(diǎn)焊規(guī)范得到的。