吸座上的激光位移傳感器通過導線連接到信號采集設備來實現(xiàn)的； 電流檢測將羅氏線圈套在電阻點焊機的靜電極的連接導線上，而后將羅氏線圈的輸出接在 信號采集設備上。
[0053] 如圖7所示，本發(fā)明求電流有效值的方法采用逐點積分法。
[0054] 本系統(tǒng)采用的壓力傳感器為Freescal公司生產的MPX5700AP絕壓壓力傳感器，是 一種先進的單片娃壓力傳感器，最大量程7KPa。
[0055] 電極位移數(shù)量級很小，一般幾十個微米到一百多個微米，對傳感器的測量精度要 求很高。本系統(tǒng)使用的是松下的HL-Gl系列激光傳感器，型號為HL-G108-A-C5。
[0056] 本系統(tǒng)采用的隔離模塊是電壓型輸入、光電全隔離型放大器，型號為 IS0-U1-P3-04,使點焊機的上下電極與信號采集系統(tǒng)進行有效隔離。
[0057] 本系統(tǒng)電路部分主要由六個模塊組成，分別為單片機開發(fā)板、激光位移傳感器、羅 式線圈、隔離模塊、報警模塊及壓力傳感器，各個模塊正常工作時所需的電源電壓不同，系 統(tǒng)的電源配置方案如圖3-4所示，交流220V電壓經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓模塊，輸出直流5V，供單 片機和光電隔離模塊使用；壓力傳感器MPX5700正常工作電壓為0. 2-4. 7V，本設計中通過 單片機將其設定為3. 3V，可保證其最大的測量精度；羅氏線圈和激光位移傳感器工作電壓 為直流13V，而經(jīng)變壓、整流后的電壓為直流5V，故還需一個升壓模塊，將5V電壓升至13V。
[0058] 本發(fā)明把4. 3英寸的液晶顯示屏作為本系統(tǒng)的人機界面接口，操作者只需要對觸 摸屏進行觸摸操作便可以實現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的設置、功能界面的切換、管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)等，系 統(tǒng)界面的開發(fā)是使用uC/GUI進行設計的，將設計好的界面內容編寫成C語言代碼，然后移 植到SMT32上，具體操作流程如圖5所示。在電阻點焊過程中，檢測系統(tǒng)采集的電極間電壓、 電極壓力、焊接電流、電極位移信號均為隨時間變化的信號，為方便觀察這些參數(shù)的變化， 本系統(tǒng)設計了一個數(shù)據(jù)曲線的顯示界面。該界面是使用uC/GUI的Graph控件實現(xiàn)的，可以 顯示上一個焊點的焊接電流、電極間電壓、電極位移及電極壓力的時間曲線。
[0059] STM32F103VE單片機芯片上集成了模擬/數(shù)字轉換器，最多可以配置3個12位分 辨率的逐次逼近型AD轉換器，本發(fā)明中使用了 ADCl的四個通道，第1通道（A0引腳）采集 電極間電壓信號，第2通道（A2引腳）采集焊接電流信號，第10通道（CO引腳）采集電極位 移信號，第11通道（Cl引腳）采集電極壓力信號。程序中設定的AD采樣頻率為10kHz，采 集數(shù)據(jù)的數(shù)目與設定的焊接時間（周波數(shù)）成正比，程序中設定一個周波（20ms)采集200 個數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)的采集由內部的軟件觸發(fā)控制，當焊接電流的AD采樣值大于300時軟件觸發(fā) 啟動，系統(tǒng)AD開始采集數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動計時，當時間達到設定的周波數(shù)時，采集程序自動停 止，停止2秒以后，軟件才能實現(xiàn)再次觸發(fā)，AD采集流程圖見圖6。
[0060] 本系統(tǒng)，提取了美國電阻焊接機制造協(xié)會（RffMA)給出的焊接工藝參數(shù)及前期實 驗焊點的抗剪力數(shù)據(jù)作為專家系統(tǒng)的知識見表1 :
[0061] 表1焊接工藝參數(shù)
[0063] 由于不同材料的焊接性能是不同的，因而其焊接工藝，焊接參數(shù)是不同的，本系統(tǒng) 的用戶可以根據(jù)自己的需要進行添加材料，然后獲取該材料的專家知識（焊接參數(shù)），存放 在內存卡的根目錄下knowledge, txt文件中，系統(tǒng)上電后就會自動讀取相關知識，進而可 以實現(xiàn)專家系統(tǒng)對焊點質量的評估，材料文件見圖8,知識文件見圖9。
[0064] 其中，圖9中其中a代表焊接工件的厚度，單位為mm，b代表電極截面的直徑，單位 為mm，c代表兩個焊點之間的最小距離，單位為mm，d代表要焊接在一起的工件搭接的最小 距離，單位為mm，e代表焊接時上下電極間的壓力，單位為N，f代表焊接時間，單位為周波數(shù) (一個周波〇. 〇2s)，g代表焊接電流的大小，單位為A。
[0065] 專家系統(tǒng)界面與參數(shù)設置界面共用同一界面，可以通過界面對系統(tǒng)相關參數(shù)及采 集參數(shù)進行設置的同時，也可以通過選擇材料種類和焊接工件的厚度實現(xiàn)專家系統(tǒng)對焊接 工藝參數(shù)的推鑒。
[0066] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1. 電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，包括 電流傳感器，用于檢測焊接過程中的焊接電流信號； 電極壓力傳感器，用于檢測焊接過程中的電極壓力信號； 電極位移傳感器，用于檢測焊接過程中的電極位移信號； 電壓傳感器，用于檢測焊接過程中的電極間電壓信號； 傳感器外圍電路模塊，用于為上述傳感器，以及各用電裝置供電； 單片機，用于控制上述傳感器以及接收上述傳感器檢測到的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)處理模塊，用于處理上述單片機檢測到的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)儲存模塊，用于儲存上述單片機檢測到的數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)顯示模塊，用于上述顯示單片機檢測到的數(shù)據(jù)； 人機界面接口，用于操作者對裝置進行觸摸操作和控制； 專家系統(tǒng)模塊，用于對上述檢測到的數(shù)據(jù)進行推理評估。 和報警模塊。2. 根據(jù)權利要求1所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述電流傳感器采用 柔性開合式羅氏線圈。3. 根據(jù)權利要求1所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述電極壓力傳感器 采用絕壓壓力傳感器。4. 根據(jù)權利要求1所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述電極位移傳感器 采用激光位移傳感器，所述單片機采用STM32F103VE單片機。5. 根據(jù)權利要求1所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述人機界面接口采 用可觸摸操作的4. 3英寸IXD液晶顯示屏。6. 根據(jù)權利要求1所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述傳感器外圍電路 模塊包括單片機開發(fā)板、激光位移傳感器、羅式線圈、光電隔離模塊、報警模塊及壓力傳感 器模塊，交流220V電壓經(jīng)變壓、整流、穩(wěn)壓模塊，輸出直流5V，供單片機和光電隔離模塊使 用，直流5V通過升壓模塊轉換成13V為所述激光位移傳感器、羅式線圈供電，通過單片機將 傳感器模塊的工作電壓設為3. 3V。7. 根據(jù)權利要求6所述的電阻點焊質量評判裝置，其特征在于，所述光電隔離模塊為 電壓型輸入、光電全隔離型放大器，型號為IS0-U1-P3-04,使點焊機的上下電極與信號采集 系統(tǒng)進行有效隔離。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電阻點焊質量評判裝置，以STM32單片機為開發(fā)平臺的焊接參數(shù)檢測和焊點質量評判系統(tǒng)，采用嵌入式開發(fā)技術，考慮到信號隔離等問題，通過采集點焊機工作過程中的焊接電流、電極壓力、電極間電壓、電極位移信號對數(shù)據(jù)進行處理后提取信號時域的特征量，將其輸入到專家系統(tǒng)中，經(jīng)過專家系統(tǒng)的推理，對焊點的質量進行在線評判。
【IPC分類】B23K11/25
【公開號】CN105149762
【申請?zhí)枴緾N201510572388
【發(fā)明人】孫紅春, 張大龍, 朱東升, 王雙, 楊建輝
【申請人】東北大學, 沈陽賽特維工業(yè)裝備有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月4日