專利名稱：鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，尤其涉及一種全自動(dòng)的鋁合金點(diǎn)焊 過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，屬于焊接監(jiān)測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁合金點(diǎn)焊作為一種高效率的焊接方法在航空、航天產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了廣 泛的應(yīng)用。在航空、航天產(chǎn)品的生產(chǎn)中， 一個(gè)微小的缺陷都可能帶來一場(chǎng)巨大 的災(zāi)難，而且在每一件航空、航天產(chǎn)品上有數(shù)百個(gè)焊點(diǎn)，而不同焊點(diǎn)又因鋁板 材料和厚度的組合而采用不同的工藝參數(shù)。由于焊點(diǎn)質(zhì)量與各參數(shù)在焊接過程 中發(fā)生的變化密切相關(guān)，故僅在焊接過程結(jié)束后采用抽檢法評(píng)估焊接質(zhì)量，既 浪費(fèi)大量的人力和物力，又不能完全保證焊點(diǎn)質(zhì)量。目前市場(chǎng)上的點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀多采用電參數(shù)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，主要是通 過測(cè)量工件上的電壓和焊接電流而計(jì)算得到動(dòng)態(tài)電阻來評(píng)價(jià)焊點(diǎn)質(zhì)量，這種方 法被稱為"動(dòng)態(tài)電阻法"，但由于材質(zhì)的問題，這種方法不適用于鋁合金點(diǎn)焊的 過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)；也有的監(jiān)測(cè)儀是通過設(shè)定點(diǎn)焊過程中電壓或者電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線 來判讀焊點(diǎn)質(zhì)量，焊接過程中檢測(cè)到的電壓或者電流曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較， 如果某些周期和標(biāo)準(zhǔn)曲線相差較大，則斷定焊接過程出現(xiàn)了問題，熔核質(zhì)量差， 這種方法同樣不適用于鋁合金點(diǎn)焊的過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)；其它還有超聲波、紅外測(cè) 溫等方法用于點(diǎn)焊過程質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)，但是由于技術(shù)上的局限性或者經(jīng)濟(jì)上 的限值一直停留在研究階段，未見應(yīng)用于工業(yè)中。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提供一種全自動(dòng)、測(cè)量精確的鋁合金 點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀。本發(fā)明通過以下方式來實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明中，電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號(hào)輸
出端分別與接口電路的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端連接，接口電路與信號(hào)采集卡通過數(shù)據(jù) 通訊線連接，信號(hào)采集卡與工控機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工控機(jī)上安裝有用于采集模擬信號(hào)、進(jìn)行 數(shù)據(jù)分析、特征信號(hào)提取的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)除了完成數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)外， 還具有數(shù)據(jù)分析、特征信號(hào)提取等功能。所述工控機(jī)還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。工控機(jī)在得到外部觸發(fā)命令 后才開始采集信號(hào)，有利于操作人員對(duì)設(shè)備的控制。所述工控機(jī)還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。顯示器將工控機(jī)獲取的信息可 視化，可顯示熔核質(zhì)量信息和采集到的各種波形信號(hào)；鍵盤、鼠標(biāo)則負(fù)責(zé)將用 戶的輸入發(fā)送給工控機(jī)，從而使工控機(jī)可響應(yīng)用戶的命令。所述電流傳感器包括電流模塊和測(cè)量電阻。所述電流模塊采用LT1005S電 流模塊，待測(cè)電流信號(hào)流過的電纜穿過LT1005S電流模塊的中心孔，則電流模 塊感應(yīng)出一個(gè)成比例關(guān)系的小電流，電流范圍在正負(fù)200毫安，感應(yīng)出的電流 流過測(cè)量電阻，則測(cè)量電阻兩端的電壓和感應(yīng)電流成正比，所以測(cè)量電阻兩端 的電壓和待測(cè)電流信號(hào)成正比，測(cè)量測(cè)量電阻兩端的電壓值則可計(jì)算出待測(cè)電 流值。所述電壓傳感器包括電壓模塊和測(cè)量電阻。所述電壓模塊采用LA100電壓 模塊，待測(cè)電壓信號(hào)接入LA100電壓模i央，則LA100電壓模塊輸出對(duì)應(yīng)成比例 的電流信號(hào)，該電流信號(hào)流過測(cè)量電阻，則測(cè)量電阻上的電壓值和待測(cè)電壓信 號(hào)成正比，測(cè)量測(cè)量電阻兩端的電壓值則可計(jì)算出待測(cè)電壓值。所述位移傳感器采用渦流位移傳感器。該傳感器可直接測(cè)量電極相對(duì)于焯 機(jī)殼體的位移，并將位移量轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。所述的位移傳感器是采用上海"瑞 視"的渦流位移傳感器。所述壓力傳感器采用高靈敏度石英晶體傳感器。該傳感器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變 成電壓信號(hào)。
所述采集卡可將傳感器輸出的模擬量采集到計(jì)算機(jī)并可對(duì)傳感器輸出控制信號(hào)。所述的數(shù)據(jù)采集卡采用美國(guó)國(guó)家儀器公司的6023E多功能數(shù)據(jù)采集卡。 所述接口電路的作用是將數(shù)據(jù)采集卡的輸入輸出通道和傳感器的輸出信號(hào)和控制信號(hào)連接起來。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明能根據(jù)鋁合金點(diǎn)焊過程的特征信息精確地在線監(jiān)測(cè)鋁合金的熔核質(zhì) 量，能有效地保證焊點(diǎn)質(zhì)量，避免因焊接質(zhì)量引起的航天重大事故，也有效地 節(jié)省了時(shí)間、人力和物力。


圖l是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本發(fā)明中的外部觸發(fā)采集開始電路圖； 圖3是本發(fā)明中壓力傳感器的觸發(fā)電路圖； 圖4是本發(fā)明中接口電路的接口圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體說明如圖1所示，電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號(hào) 輸出端分別與接口電路的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端連接，接口電路與信號(hào)采集卡通過數(shù) 據(jù)通訊線連接，信號(hào)采集卡與工控機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。工控機(jī)上安裝有用于采集模擬信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、特征信號(hào)提取的軟件 系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)除了完成數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)外，還具有數(shù)據(jù)分析、特征信號(hào)提取 等功能。工控機(jī)還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。工控機(jī)在得到外部觸發(fā)命令后才開始采集信號(hào)，有利于操作人員對(duì)設(shè)備的控制。在圖2中，V1是一個(gè)交流36V 的電源，開關(guān)Sl表示的一般是腳踏開關(guān)，當(dāng)開始焊接程序時(shí)，腳踏開關(guān)閉合。 圖2中的B1是整流電路，將輸入的交流信號(hào)變成直流，電阻R1限流，發(fā)光二
極管U1采用的型號(hào)是TLP521-1，結(jié)合圖2和圖4，TRIGIN端子和圖4中的P0. 0 腳連接。當(dāng)腳踏開關(guān)S1閉合時(shí)，TRIGIN端子的電平由高變成低，此時(shí)安裝于 工控機(jī)的軟件系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)TRIGIN端子上的電壓信號(hào)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)由高變低時(shí)就開 始采集數(shù)據(jù)。如圖1所示，工控機(jī)還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。顯示器將工控機(jī)獲取 的信息可視化，可顯示熔核質(zhì)量信息和采集到的各種波形信號(hào)；鍵盤、鼠標(biāo)則 負(fù)責(zé)將用戶的輸入發(fā)送給工控機(jī)，從而使工控機(jī)可響應(yīng)用戶的命令。圖3是壓力傳感器的觸發(fā)電路圖，壓力傳感器平時(shí)處于復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)需要 采集壓力信號(hào)時(shí)，需要給一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。結(jié)合圖3和圖4，圖3中，TRIG0UT 端子接圖4中的P0. l端子，發(fā)光二極管U1的型號(hào)是TLP521-1， TRIG4PS端子 接壓力傳感器的觸發(fā)信號(hào)端。當(dāng)軟件系統(tǒng)開始采樣各傳感器的信號(hào)時(shí)，首先通 過數(shù)據(jù)采集卡輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，當(dāng)TRIGOUT端子為高電平時(shí)，TRIG4PS端子 就變成低電平，此低電平觸發(fā)壓力傳感器開始工作。結(jié)合圖1和圖4，電壓傳感器的輸出信號(hào)端接圖4中的AI0端子，電流傳 感器的輸出信號(hào)端接圖4中的All端子，壓力傳感器的輸出信號(hào)端接圖4中的 AI2端子，位移傳感器的輸出信號(hào)端接圖4中的AI3端子，各通道釆用單端參 考地接法。
權(quán)利要求
1、一種鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號(hào)輸出端分別與接口電路的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端連接，接口電路與信號(hào)采集卡通過數(shù)據(jù)通訊線連接，信號(hào)采集卡與工控機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述工 控機(jī)上安裝有用于采集模擬信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、特征信號(hào)提取的軟件系 統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征 在于所述工控機(jī)還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋁合金點(diǎn)傳過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征 在于所述工控機(jī)還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述電 流傳感器包括電流模塊和測(cè)量電阻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述電 壓傳感器包括電壓模塊和測(cè)量電阻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述位 移傳感器采用渦流位移傳感器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述壓 力傳感器采用高靈敏度石英晶體傳感器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述采 集卡可將傳感器輸出的模擬量采集到計(jì)算機(jī)并可對(duì)傳感器輸出控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)的鋁合金點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀。本發(fā)明中，電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號(hào)輸出端分別與接口電路的對(duì)應(yīng)信號(hào)輸入端連接，接口電路與信號(hào)采集卡通過數(shù)據(jù)通訊線連接，信號(hào)采集卡與工控機(jī)通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。各傳感器采集的信號(hào)通過信號(hào)采集卡傳輸?shù)焦た貦C(jī)，工控機(jī)的信號(hào)采集及處理系統(tǒng)會(huì)將各種信號(hào)直觀地反映給用戶，用戶即可了解鋁合金點(diǎn)焊過程中的熔核質(zhì)量，并能通過信號(hào)采集卡對(duì)各傳感器進(jìn)行相應(yīng)的控制。本發(fā)明能根據(jù)鋁合金點(diǎn)焊過程的特征信息精確地在線監(jiān)測(cè)鋁合金的熔核質(zhì)量，能有效地保證焊點(diǎn)質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01N27/20GK101118228SQ20071004970
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者夏旭新, 張萬春, 張志華, 立 蔣 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司長(zhǎng)征機(jī)械廠