本發(fā)明涉及超聲波焊接機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)。

背景技術(shù)：

超聲波焊接系統(tǒng)的主要組件包括超聲波發(fā)生器，換能器/變幅桿/焊頭組成的三聯(lián)組件，模具和機(jī)架，超聲波焊接是通過超聲波發(fā)生器將50/60赫茲電流轉(zhuǎn)換成15、20、30或40KHz電能。被轉(zhuǎn)換的高頻電能通過換能器再次被轉(zhuǎn)換成為同等頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，隨后機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過一套可以改變振幅的變幅桿裝置傳遞到焊頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳遞到待焊接工件的接合部，在該區(qū)域，工件在高頻機(jī)械振動(dòng)和靜壓力的共同作用下，將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為工件間的摩擦功，瞬間激活金屬晶格中的粒子，使金屬相接合處的分子相互滲透而牢固的連接，從而實(shí)現(xiàn)工件在固態(tài)下的焊接。

目前的超聲波焊機(jī)缺乏對(duì)焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，焊接的質(zhì)量檢測(cè)依靠破壞工件的焊接后拉力試驗(yàn)，增加了人工成本，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。同時(shí)超聲波焊接質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)獨(dú)立于超聲波焊機(jī)，無法實(shí)現(xiàn)全部的焊接參數(shù)的設(shè)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)，可實(shí)現(xiàn)焊接過程中對(duì)焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)過程無需破壞工件，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)。

本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供了一種實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)，其能夠?qū)崿F(xiàn)全部焊接參數(shù)的設(shè)定，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了焊接操作流程，提高了生產(chǎn)效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)，包括：

上位機(jī)；

可編程控制器，其通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以工業(yè)以太網(wǎng)與所述上位機(jī)聯(lián)接；

超聲波焊接裝置，其包括超聲波發(fā)生器、由換能器、調(diào)幅器和焊頭組成的三聯(lián)組件以及驅(qū)動(dòng)所述三聯(lián)組件在工件表面沿垂直方向運(yùn)動(dòng)的氣缸，所述超聲波發(fā)生器通過現(xiàn)場(chǎng)總線與所述可編程控制器通訊聯(lián)接；

信號(hào)采集裝置，其通過串行總線與所述上位機(jī)通訊聯(lián)接，所述信號(hào)采集裝置包括用于實(shí)時(shí)采集超聲焊接過程中的振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)信號(hào)采集模塊和用于采集焊接過程中的輸出功率信號(hào)的實(shí)時(shí)功率信號(hào)采集模塊；

其中，所述上位機(jī)向所述可編程控制器發(fā)送焊接參數(shù)指令，所述可編程控制器接收所述上位機(jī)發(fā)送的焊接參數(shù)指令并向所述超聲波發(fā)生器寫入該焊接參數(shù)，所述上位機(jī)向所述信號(hào)采集裝置發(fā)送信號(hào)采集參數(shù)，所述信號(hào)采集裝置將采集到的信號(hào)反饋至所述上位機(jī)，所述上位機(jī)基于反饋的信號(hào)對(duì)比設(shè)定的合格參數(shù)范圍進(jìn)行焊接質(zhì)量識(shí)別。

本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)在超聲波焊接過程中，上位機(jī)將超聲波焊接參數(shù)通過工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線經(jīng)可編程控制器傳輸至超聲波發(fā)生器并對(duì)其反饋的焊接參數(shù)予以顯示。信號(hào)采集裝置通過串行總線與上位機(jī)通信。上位機(jī)向信號(hào)采集裝置發(fā)送信號(hào)采集參數(shù)，接收并記錄信號(hào)采集裝置返回的信號(hào)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行計(jì)算處理。

優(yōu)選的是，其中，還包括：

狀態(tài)顯示器，所述狀態(tài)顯示器通過光和聲音顯示所述超聲波焊接裝置、所述上位機(jī)、所述可編程控制器和所述信號(hào)采集裝置的工作狀態(tài)。例如，狀態(tài)顯示器和上位機(jī)以嵌入的方式安裝在箱體的表面，所述工作狀態(tài)包括超聲波焊機(jī)的上電狀態(tài)、超聲波焊接裝置工作狀態(tài)和上位機(jī)報(bào)錯(cuò)狀態(tài)。

優(yōu)選的是，其中，所述超聲波發(fā)生器將寫入的焊接參數(shù)經(jīng)所述可編程控制器反饋至所述上位機(jī)，所述上位機(jī)將接收的寫入的焊接參數(shù)與所述上位機(jī)向所述可編程控制器發(fā)送的焊接參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，若不一致，則顯示錯(cuò)誤信息，并通過所述上位機(jī)進(jìn)行顯示。

優(yōu)選的是，其中，所述信號(hào)采集裝置將焊接過程中的實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)和實(shí)時(shí)功率信號(hào)反饋至所述上位機(jī)，所述上位機(jī)對(duì)獲取的實(shí)時(shí)振動(dòng)信號(hào)和實(shí)時(shí)功率信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和數(shù)學(xué)計(jì)算，并將處理和計(jì)算結(jié)果與設(shè)定的合格參數(shù)閾值范圍進(jìn)行比對(duì)從而實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量判別，所述上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示狀態(tài)信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)，并將結(jié)果反饋至所述可編程控制器。

優(yōu)選的是，其中，所述焊接參數(shù)包括超聲波發(fā)生器設(shè)置參數(shù)、焊接壓力、焊接時(shí)間。

優(yōu)選的是，其中，所述合格參數(shù)閾值范圍可以手動(dòng)調(diào)整，同時(shí)所述上位機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)有智能的自適應(yīng)算法，可對(duì)合格參數(shù)閾值范圍進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

優(yōu)選的是，其中，所述上位機(jī)通過PROFIBUS通訊模塊以現(xiàn)場(chǎng)總線與所述超聲波發(fā)生器進(jìn)行通訊。

本發(fā)明至少包括以下有益效果：

1、本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)實(shí)現(xiàn)了超聲波焊接過程中焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)無損檢測(cè)，減少了因檢測(cè)造成的工件損壞，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本和資源浪費(fèi)。

2、本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)在焊接過程中能夠自動(dòng)完成焊接質(zhì)量檢測(cè)且焊接參數(shù)均可通過上位機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)置，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化了焊接操作流程，提高了生產(chǎn)效率。

3、本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)中的上位機(jī)的焊接質(zhì)量合格閾值參數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)線工況自動(dòng)調(diào)整，極大程度降低了因工況變化造成的質(zhì)量檢測(cè)誤報(bào)，降低了誤報(bào)引發(fā)的人工檢測(cè)工作量和物料浪費(fèi)。

本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明所述的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)的上位機(jī)與信號(hào)采集裝置通訊聯(lián)接的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不排除一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量的超聲波焊機(jī)，包括：上位機(jī)，例如為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；可編程控制器；超聲波焊接裝置—超聲波發(fā)生器、焊機(jī)(由換能器、調(diào)幅器和焊頭組成的三聯(lián)組件、氣缸、機(jī)架)；信號(hào)采集裝置，信號(hào)采集裝置包括用于實(shí)時(shí)采集超聲焊接過程中的振動(dòng)信號(hào)的振動(dòng)信號(hào)采集模塊和用于采集焊接過程中的輸出功率信號(hào)的實(shí)時(shí)功率信號(hào)采集模塊，還包括傳感器。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與可編程控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通信?？删幊炭刂破魍ㄟ^現(xiàn)場(chǎng)總線與超聲波焊機(jī)中的超聲波發(fā)生器通訊。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)向可編程控制器發(fā)送焊接參數(shù)指令并接受其反饋的焊接參數(shù)數(shù)值，可編程控制器接收上位機(jī)傳來的焊接參數(shù)指令并向超聲波發(fā)生器寫入上述參數(shù)，可編程控制器還可接收超聲波發(fā)生器的反饋數(shù)據(jù)，如錯(cuò)誤信息和設(shè)定后的焊接參數(shù)值并向上位機(jī)反饋。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與信號(hào)采集裝置通過總線實(shí)現(xiàn)通訊。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)向信號(hào)采集裝置發(fā)送信號(hào)采集參數(shù)及采集啟動(dòng)信號(hào)。信號(hào)采集裝置向工業(yè)控制計(jì)算機(jī)反饋采集到的振動(dòng)信號(hào)及實(shí)際輸出功率信號(hào)。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)基于采集的振動(dòng)信號(hào)和實(shí)時(shí)采集的實(shí)際功率信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理和數(shù)學(xué)計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果對(duì)比設(shè)定的合格參數(shù)范圍進(jìn)行焊接質(zhì)量識(shí)別。若振動(dòng)信號(hào)與功率信號(hào)計(jì)算結(jié)果處于設(shè)定的合格閾值范圍內(nèi)，認(rèn)定焊接質(zhì)量合格，反之不合格。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可對(duì)焊接過程中實(shí)時(shí)信號(hào)和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行記錄與存檔。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)有智能的自適應(yīng)算法，可對(duì)焊接合格參數(shù)閾值范圍進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

本發(fā)明的超聲波焊機(jī)可實(shí)現(xiàn)經(jīng)上位機(jī)的全部焊接參數(shù)的設(shè)定。操作者在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上完成焊接參數(shù)的更改后，更改的參數(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)傳輸至可編程控制器?？删幊炭刂破鹘?jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線與超聲波發(fā)生器進(jìn)行通訊并完成對(duì)應(yīng)焊接參數(shù)數(shù)據(jù)的更改。參數(shù)更改后，超聲波發(fā)生器將成功更改的參數(shù)值或更改出錯(cuò)的錯(cuò)誤信息反饋給可編程控制器并最終在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)上顯示?？稍O(shè)定且可顯示的焊接參數(shù)包括超聲波發(fā)生器參數(shù)，如超聲波頻率，功率等；焊接參數(shù)，如焊接模式，焊接壓力，焊接時(shí)間等；錯(cuò)誤信息，如通訊錯(cuò)誤，超聲波發(fā)生器報(bào)錯(cuò)等。

本發(fā)明的超聲波焊機(jī)可實(shí)現(xiàn)超聲波焊接過程中信號(hào)的采集并對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與信號(hào)采集裝置以總線的方式進(jìn)行聯(lián)接。焊接前工業(yè)控制計(jì)算機(jī)向信號(hào)采集裝置發(fā)送信號(hào)采集參數(shù)，包括觸發(fā)模式、觸發(fā)信息、信號(hào)采集模式，采樣率，采樣時(shí)間等。焊接開始后，信號(hào)采集裝置實(shí)時(shí)采集超聲焊接過程中的振動(dòng)信號(hào)和超聲波發(fā)生器輸出的功率信號(hào)并向工業(yè)控制計(jì)算機(jī)反饋。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)接收到上述信號(hào)后，完成上述信號(hào)存儲(chǔ)。當(dāng)本次焊接結(jié)束時(shí)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)讀取本次焊接過程中的信號(hào)數(shù)據(jù)，對(duì)比焊接質(zhì)量合格的焊接過程的信號(hào)范圍判定本次焊接質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量檢測(cè)，焊接過程中的數(shù)據(jù)流動(dòng)如圖2所示。

本發(fā)明的超聲波焊機(jī)內(nèi)集成了智能的自適應(yīng)算法，可實(shí)現(xiàn)焊接工況變化后焊接質(zhì)量合格的焊接過程的信號(hào)閾值范圍的自動(dòng)修正。極大程度降低因工況變化造成的質(zhì)量檢測(cè)誤報(bào)，降低了誤報(bào)引發(fā)的人工檢測(cè)工作量和物料浪費(fèi)。

如為實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的檢測(cè)，信號(hào)采集裝置可供采集的信號(hào)不僅限于振動(dòng)加速度信號(hào)和功率信號(hào)。其他如超聲發(fā)生器電壓信號(hào)，電流信號(hào)，焊接過程中的溫度信號(hào)，聲音信號(hào)，聲發(fā)射信號(hào)，位移信號(hào)，焊接壓力等均可作為焊接質(zhì)量檢測(cè)評(píng)估的數(shù)據(jù)來源。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)與這里示出與描述的圖例。