本發(fā)明涉及電阻點(diǎn)焊，特別涉及一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法。

背景技術(shù)：

1、電阻點(diǎn)焊是一種金屬焊接工藝，通過在要連接的金屬件之間施加壓力并施以電流，使得兩個金屬件之間形成局部電阻加熱，達(dá)到熔化或塑性狀態(tài)，從而實現(xiàn)金屬件的連接；這種工藝通常用于汽車制造、家電制造和金屬制品制造等領(lǐng)域，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高效的金屬連接。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，電阻點(diǎn)焊控制通常依賴于人工經(jīng)驗設(shè)定焊接參數(shù)，如電流值、壓力值和焊接時間。這種方法存在以下缺陷：焊接參數(shù)的設(shè)置依賴于操作人員的經(jīng)驗和技能，這導(dǎo)致參數(shù)設(shè)置的不一致性和人為錯誤，影響焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性；當(dāng)焊接不同的材料或改變焊接條件時，需要手動調(diào)整焊接參數(shù)，這個過程既耗時又可能導(dǎo)致最優(yōu)參數(shù)的遺漏。由于參數(shù)設(shè)置的不精確，不同批次的焊接產(chǎn)品可能存在焊接質(zhì)量不一致的問題，影響產(chǎn)品的一致性和可靠性。焊接過程中產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，但現(xiàn)有技術(shù)往往沒有有效地利用這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化焊接過程，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的價值未得到充分利用。現(xiàn)有的電阻點(diǎn)焊控制方法普遍缺乏智能化，無法自動識別和優(yōu)化焊接過程中的問題，限制了焊接技術(shù)的自動化和智能化發(fā)展。

3、因此，如何提供一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法，以提高焊接過程的自動化程度和焊接質(zhì)量，成為本領(lǐng)域急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是通過智能算法和歷史數(shù)據(jù)分析，自動調(diào)整電阻點(diǎn)焊過程中的焊接參數(shù)，以實現(xiàn)更高質(zhì)量的焊接和更高的生產(chǎn)效率。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法，包括：

4、采集焊接材料的厚度、初始溫度以及各項材料參數(shù)；

5、預(yù)先設(shè)置多個類型的電極帽；

6、基于采集到的所述焊接材料的厚度、初始溫度以及各項材料參數(shù)計算預(yù)期焊接溫度；

7、根據(jù)所述預(yù)期焊接溫度選擇對應(yīng)類型的電極帽，同時記錄被選中電極帽的形狀系數(shù)；

8、預(yù)先設(shè)定理想焊接時間，并結(jié)合所述預(yù)期焊接溫度和各項所述材料參數(shù)計算點(diǎn)焊設(shè)備的理想輸出電流值；

9、建立歷史數(shù)據(jù)庫，用于分類記錄各類材質(zhì)的焊接材料在歷史點(diǎn)焊過程中的電流值、壓強(qiáng)值及對應(yīng)的焊接結(jié)果；

10、建立范圍預(yù)測模型，并基于所述歷史數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，輸出訓(xùn)練完成后的多個所述范圍預(yù)測模型；

11、將當(dāng)前理想輸出電流值和點(diǎn)焊設(shè)備的壓強(qiáng)范圍代入對應(yīng)的所述范圍預(yù)測模型中，輸出理想壓強(qiáng)范圍；

12、通過理想壓強(qiáng)范圍結(jié)合形狀系數(shù)計算理想壓力范圍，取所述理想壓力范圍中壓力值的中位數(shù)作為理想壓力值；

13、將所述理想輸出電流值、理想壓力值和理想焊接時間整合為控制參數(shù)；

14、基于所述控制參數(shù)控制點(diǎn)焊設(shè)備自動完成點(diǎn)焊工作。

15、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述各項材料參數(shù)包括：

16、焊接材料的質(zhì)量、熱容值、熱效率、歷史點(diǎn)焊過程中該焊接材料的最大厚度和最小厚度，以及導(dǎo)熱系數(shù)；

17、所述預(yù)先設(shè)置多個類型的電極帽包括：電極帽的類型基于材質(zhì)和結(jié)構(gòu)分類，其中結(jié)構(gòu)類別分為凸起式、凹陷式以及平頭式；

18、所述凸起式電極帽與焊接材料的接觸面上設(shè)置有多層環(huán)狀突脊、旋渦狀突脊或放射狀突脊；

19、所述凹陷式電極帽與焊接材料的接觸面上設(shè)置有焊面、環(huán)形脊、圓周和凹槽，所述凹槽位于接觸面的中心區(qū)域，所述凹槽上部邊緣通過光滑圓角與焊面過渡連接，所述圓周為焊面的外徑；所述凹槽的形狀為球面，所述環(huán)形脊設(shè)置于所述焊面上；

20、所述平頭式電極帽包括焊接接觸段、消耗段、安裝段，所述接觸段采用錐形結(jié)構(gòu)，且所述接觸段頂部的接觸面為平面，所述接觸段與消耗段之間的夾角為120°～145°。

21、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述基于采集到的焊接材料的所述厚度、初始溫度以及各項材料參數(shù)計算預(yù)期焊接溫度，根據(jù)所述預(yù)期焊接溫度選擇對應(yīng)類型的電極帽，同時記錄被選中電極帽的形狀系數(shù)，具體包括以下步驟：

22、預(yù)期溫度計算：建立預(yù)期溫度計算模型，所述預(yù)期溫度計算模型為；

23、其中，為預(yù)期溫度值，代表焊接所需的溫度；為導(dǎo)熱系數(shù)，為焊接材料的初始溫度，為焊接材料的厚度，和分別為歷史點(diǎn)焊過程中該焊接材料的最大厚度和最小厚度；

24、將采集到的所述導(dǎo)熱系數(shù)、焊接材料的初始溫度、焊接材料的厚度、歷史點(diǎn)焊過程中該焊接材料的最大厚度和最小厚度和代入所述預(yù)期溫度計算模型中，得到獲得預(yù)期溫度值；

25、材料類別篩選：將預(yù)期溫度值與各類所述電極帽材質(zhì)對應(yīng)的點(diǎn)焊溫度范圍進(jìn)行匹配，得到能夠達(dá)到所述預(yù)期溫度值的所述電極帽；

26、結(jié)構(gòu)類別篩選：基于焊接材料的厚度、點(diǎn)焊需求以及預(yù)期溫度值選擇對應(yīng)結(jié)構(gòu)的電極帽；

27、設(shè)置適用于所述平頭式電極帽的第一厚度閾值、第一溫度閾值；設(shè)置適用于所述凸起式電極帽的第二溫度閾值；設(shè)置適用于所述凹陷式電極帽的第三溫度閾值；

28、若焊接材料的厚度大于所述第一厚度閾值、預(yù)期溫度值低于所述第一溫度閾值、點(diǎn)焊需求為均勻焊接時，則選擇所述平頭式電極帽；

29、若焊接材料的預(yù)期溫度值高于所述第二溫度閾值、點(diǎn)焊需求為深熔焊時，則選擇所述凸起式電極帽；

30、若焊接材料的預(yù)期溫度值高于所述第三溫度閾值、點(diǎn)焊需求為精細(xì)焊接時，則選擇所述凹陷式電極帽；

31、根據(jù)所選電極帽的材料和電極帽的結(jié)構(gòu)確定并使用該類別的所述電極帽，并記錄所述電極帽的形狀系數(shù)ca。

32、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述預(yù)先設(shè)定理想焊接時間，并結(jié)合所述預(yù)期焊接溫度和各項所述材料參數(shù)計算點(diǎn)焊設(shè)備的理想輸出電流值具體采用以下公式：

33、

34、其中，為理想輸出電流值，為焊接材料的熱效率，為焊接材料的質(zhì)量，為焊接材料的熱容值，為焊接所需的溫度變化，為焊接材料的電阻；為預(yù)先設(shè)定的理想焊接時間，誤差偏置項，基于經(jīng)驗設(shè)定；為預(yù)期溫度值，代表焊接所需的溫度；為焊接材料的初始溫度。

35、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述建立范圍預(yù)測模型，并基于所述歷史數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，輸出訓(xùn)練完成后的多個所述范圍預(yù)測模型具體包括以下步驟：

36、建立所述范圍預(yù)測模型，所述范圍預(yù)測模型為：

37、；

38、其中，x為輸入向量，即所述歷史數(shù)據(jù)庫中每一組電流值、壓強(qiáng)值；為分析結(jié)果，即對應(yīng)的焊接結(jié)果，若焊接結(jié)果為合格則>0，并根據(jù)焊接效果賦予一個屬于區(qū)間（0，1）的小數(shù)，若焊接結(jié)果為不合格則<0，并根據(jù)焊接效果賦予一個屬于區(qū)間（-1，0）的小數(shù)；為支持向量；為每個支持向量對應(yīng)的類別標(biāo)簽=+1時代表焊接合格，=-1時代表焊接不合格；為每個支持向量的拉格朗日乘子；為偏置項，函數(shù)用于將模型通過樣本點(diǎn)到?jīng)Q策邊界的距離轉(zhuǎn)化成一個類別標(biāo)簽，確定樣本點(diǎn)在決策邊界的哪一側(cè)；

39、依次將所述歷史數(shù)據(jù)庫中每一組歷史數(shù)據(jù)作為輸入向量x和分析結(jié)果代入所述范圍預(yù)測模型中訓(xùn)練，生成各類材質(zhì)的焊接材料對應(yīng)的所述范圍預(yù)測模型中的支持向量、類別標(biāo)簽、拉格朗日乘子、偏置項；

40、基于所述各類材質(zhì)的焊接材料對應(yīng)的所述范圍預(yù)測模型中的支持向量、類別標(biāo)簽、拉格朗日乘子、偏置項輸出訓(xùn)練好的多個所述范圍預(yù)測模型。

41、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述將當(dāng)前理想輸出電流值和點(diǎn)焊設(shè)備的壓強(qiáng)范圍代入對應(yīng)的所述范圍預(yù)測模型中，輸出理想壓強(qiáng)范圍具體包括以下步驟：

42、在所述歷史數(shù)據(jù)庫中整理所述點(diǎn)焊設(shè)備在歷史點(diǎn)焊過程中提供的各個壓強(qiáng)值，并將所述各個壓強(qiáng)值整合為壓強(qiáng)范圍集合；

43、將所述理想輸出電流值和所述壓強(qiáng)范圍集合中的各個壓強(qiáng)數(shù)據(jù)作為輸入向量x，依次代入與焊接材料對應(yīng)的所述范圍預(yù)測模型中，生成對應(yīng)數(shù)量的分析結(jié)果；

44、對各個分析結(jié)果進(jìn)行篩選，保留>0的各個壓強(qiáng)值，將所述各個壓強(qiáng)值按數(shù)值大小排列并整合為所述理想壓強(qiáng)范圍。

45、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述通過理想壓強(qiáng)范圍結(jié)合形狀系數(shù)計算理想壓力范圍，取所述理想壓力范圍中壓力值的中位數(shù)作為理想壓力值具體包括以下步驟：

46、建立壓力推算模型，并基于所述壓力推算模型確定點(diǎn)焊設(shè)備需要施加的壓力；所述壓力推算模型為；其中，為所述理想壓強(qiáng)范圍中第i個壓強(qiáng)值，為該壓強(qiáng)值對應(yīng)的電極帽原接觸面積，為該電極帽的形狀系數(shù)，為該電極帽的實際接觸面積；為該壓強(qiáng)值對應(yīng)的壓力值，即所述點(diǎn)焊設(shè)備需要施加的壓力；

47、將所述理想壓強(qiáng)范圍中的各個壓強(qiáng)值結(jié)合被選取的電極帽的實際接觸面積對應(yīng)代入所述壓力推算模型中，輸出各個對應(yīng)的壓力值，整合為所述理想壓力范圍；

48、對所述理想壓力范圍中的數(shù)據(jù)按照由大到小或者有小到大排序，取其中位數(shù)作為理想壓力值。

49、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，在步驟“根據(jù)所述預(yù)期焊接溫度選擇對應(yīng)類型的電極帽，同時記錄被選中電極帽的形狀系數(shù)”和步驟“預(yù)先設(shè)定理想焊接時間，并結(jié)合所述預(yù)期焊接溫度和各項所述材料參數(shù)計算點(diǎn)焊設(shè)備的理想輸出電流值”之間還包括：通過對中檢測裝置檢測該組電極帽的對中性；

50、所述對中檢測裝置包括：

51、點(diǎn)焊試片，所述點(diǎn)焊試片包括：上端試片和下端試片，所述上端試片和下端試片尺寸相同，所述上端試片和下端試片對齊疊放；

52、壓力傳感器，設(shè)置在所述上端試片和所述下端試片之間，用于采集所述上端試片和所述下端試片受到的壓力值和形變狀態(tài)，并將所述壓力值和形變狀態(tài)通過計算機(jī)轉(zhuǎn)換為電子圖像；

53、引導(dǎo)部件，與所述點(diǎn)焊設(shè)備連接，用于引導(dǎo)所述點(diǎn)焊設(shè)備夾持所述點(diǎn)焊試片并施加壓力；

54、所述計算機(jī)用于對所述上端試片和所述下端試片的電子圖像進(jìn)行分析，確定所述上端試片和所述下端試片受到的壓力差異、形變量差異以及同心率；預(yù)先設(shè)定壓力差異閾值、形變量差異閾值以及同心率差異閾值，分別對應(yīng)地將所述壓力差異、形變量差異以及同心率與所述壓力差異閾值、形變量差異閾值以及同心率差異閾值進(jìn)行對比，確定電極帽的對中性。

55、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，所述通過對中檢測裝置檢測該電極帽的對中性，還包括：

56、控制所述點(diǎn)焊設(shè)備以理想壓力值對所述點(diǎn)焊試片施加壓力；

57、分析所述點(diǎn)焊試片受到的實際壓力值與理想壓力值的差異，得到分析結(jié)果，基于所述分析結(jié)果判斷點(diǎn)焊設(shè)備和電極帽的異常情況。

58、優(yōu)選的，在上述的一種用于電阻點(diǎn)焊的自動尋優(yōu)控制方法中，在步驟“基于所述控制參數(shù)控制點(diǎn)焊設(shè)備自動完成點(diǎn)焊工作”之后還包括：

59、在本次點(diǎn)焊完成后，將本次點(diǎn)焊的理想輸出電流值、理想壓力值及本次點(diǎn)焊的點(diǎn)焊效果作為歷史數(shù)據(jù)存儲在所述歷史數(shù)據(jù)庫中，作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)更新所述范圍預(yù)測模型。

60、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

61、1、本技術(shù)通過預(yù)測焊接時所需的溫度，從而選擇合適的電極帽，避免溫度過高或過低造成的不必要損耗，提高焊接效率并降低材料的能源消耗。

62、2、本技術(shù)通過選擇不同類型的電極帽來滿足不同的焊接要求，減少焊接過程中的調(diào)試和調(diào)整時間，提高生產(chǎn)效率和工作效率。

63、3、本技術(shù)通過計算理想輸出電流值，控制焊接過程中的電流參數(shù)，使其符合理想要求，避免電流過大或過小造成的能源浪費(fèi)，實現(xiàn)焊接過程的能源優(yōu)化，從而保持焊接過程的一致性和穩(wěn)定性。

64、4、本技術(shù)通過歷史數(shù)據(jù)庫的分析和訓(xùn)練范圍預(yù)測模型，預(yù)測出最佳的電流和壓力組合，有助于提高焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性，減少缺陷和不良品的產(chǎn)生，使焊接過程更加高效和穩(wěn)定，減少調(diào)整時間，提高生產(chǎn)效率；通過推算出合適的壓力值，有助于保障點(diǎn)焊設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，延長設(shè)備的使用壽命。

65、5、本技術(shù)的方案能夠被集成到自動化系統(tǒng)中，使得點(diǎn)焊過程更加智能化和自動化，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)線的自動化程度。