[發明專利]一種基于聲發射傳感的攪拌針斷針檢測的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910379550.1
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN110108803B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 錢晨;趙凱;趙維剛;陳艷;范振昌;鄔舟平
• 申請（專利權）人: 上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 余岢

本發明一種基于聲發射傳感的攪拌針斷針檢測的裝置及方法，公開了一種攪拌摩擦焊焊接頭攪拌針的斷針檢測傳感裝置及方法，其中攪拌摩擦焊焊接頭攪拌針的斷針檢測傳感裝置基于集成在焊接主軸內的聲發射傳感器，動態實時提取焊接時傳感器反饋的聲音變化趨勢，通過分析確定攪拌針所斷位置，或預測攪拌針即將斷裂的趨勢，并將此信號反饋至控制器，控制器綜合主軸功率反饋，驅動進給軸退出至安全位置，并停止設備的運動。所述裝置包含聲發射傳感器、前置放大器、聲發射處理卡、主機，可有效解決焊接過程中攪拌針斷針檢測及預測即將斷裂的問題。

技術領域

本發明屬于攪拌針斷針的檢測和控制方法設計，特別是涉及攪拌摩擦焊接中攪拌針斷針檢測裝置和控制方法的設計。

背景技術

攪拌摩擦焊作為一種固相塑性連接技術，廣泛應用于各大工業領域。

攪拌摩擦焊的焊接過程是由一個帶有攪拌針和軸肩的特殊攪拌頭完成的。在焊接過程中，攪拌針會出現斷針現象，但靠人為觀察到的概率及其小，或監測電機功率等參數來判斷，而每次發現斷針均是在焊接完成后，一是無法判斷斷針位置，無法實施補焊，二是造成材料及人力物力的浪費，產生很多損失。

因此，為更好的進行焊接，減少不必要的材料浪費，對于斷針檢測及預測非常有必要。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明解決的技術問題是焊接過程中攪拌針斷針檢測及預測即將斷裂的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種攪拌針斷針的檢測裝置，包含主軸、聲發射傳感器、前置放大器、數據處理卡、主機、控制器、驅動器、執行機構；所述聲發射傳感器放置于主軸內，所述聲發射傳感器與前置放大器連接，用于對信號濾波及放大；所述前置放大器與數據處理卡連接，用于對數據進行存儲轉換；所述數據處理卡與主機連接，用于對數據進行分析處理；所述主機與控制器連接，用于將檢測信息反饋至控制器；所述控制器與驅動器連接，用于將控制器的運動信息傳輸至驅動；所述驅動器與執行機構連接，用于驅動執行機構的運動。

其中，所述聲發射傳感器是一種壓電陶瓷傳感器，與前置放大器連接，所檢測的信號濾波放大；所述前置放大器與聲發射處理卡連接，將聲發射信號傳遞至聲發射處理卡；所述聲發射處理卡與主機連接，主機分析出聲發射的變化情況；所述主機與運動控制器連接，將關鍵指令發送給運動控制器，實現軸運動功能。

本發明還公開一種攪拌針斷針的檢測控制方法，該方法包括如下步驟：標定聲傳感器正常反饋頻率；斷針檢測裝置實時采集聲發射傳感器所反饋的頻率；結合正常反饋頻率、實時監測反饋頻率和頻率變化率分析斷針情況；將斷針情況反饋至控制器，控制器結合主軸功率判斷當前情況，在線運動到相應位置，實現斷針檢測及運動控制，控制器綜合主軸功率情況跳轉至中斷程序，將下壓軸抬起至安全距離，停止裝備的運行，以便檢查攪拌針情況；若未出現斷針，則運行至結束。

在進一步的方案中，所述頻率的變化率，對應的方程為：其中RF2是時間t2所對應的聲頻率值，RF1是時間t1所對應的聲頻率值，得出在兩個時間點之間的頻率變化率β，RF表示實時反饋頻率值。

在進一步的方案中，所述β出現突變，下一個采集周期內RF一直處于低頻率狀況，即出現斷針情況；若出現突變，在下一個采集周期內實時反饋RF又恢復至AF附近，則并未出現斷針情況；若并未出現突變，但實時反饋頻率一直在下降，可能攪拌針出現磨損、裂紋等情況，當反饋頻率下跌超過50％，則判斷攪拌針出現損傷。

在進一步的方案中，所述斷針情況反饋至控制器，控制器跳轉至中斷程序，將下壓軸抬起至安全距離，停止裝備的運行，以便檢查攪拌針情況；若未出現斷針，則運行至結束。

附圖說明

圖1是本發明實施例的斷針檢測裝置示意圖；

圖2是本發明實施例的斷針檢測裝置控制流程圖；

圖3是本發明實施例的傳感器反饋數據分析圖。

具體實施方式