CN102189321B - 一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，涉及丝网凸焊焊接领域，电流传感器安装在丝网凸焊上电极上，对电阻凸焊的电流进行测量，采集焊接电流微分信号，将焊接电流微分信号输入至电流电压信号处理模块中；将焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号；通过第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集并对电压信号进行限幅，获取限幅电压信号；将凸焊焊机的原始电流信号和限幅电压信号输入至信号分析模块中；对凸焊焊机的原始电流信号和限幅电压信号进行分析，获取焊点质量信息；通过丝网凸焊质量显示屏对焊点质量信息进行显示。满足了在生产过程中实现了快速、准确、成本低的要求。

Description

一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置

技术领域

本发明涉及丝网凸焊焊接领域，特别涉及一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置。

背景技术

丝网产品被广泛应用于石油、化工、建筑、汽车制造、造纸、医药、养殖、民用等工农业生产、生活以及航空、航天、国防等高精尖领域。随着机械自动化的不断发展，丝网凸焊的生产效率也得到了明显的改善。然而，在实际焊接过程中，丝网的凸焊经历了一个非常复杂的过程，其焊接质量很容易受到母材及电极表面状态、电流分流、散热情况、电极压力波动和电网电压波动等因素的影响。随着市场对产品的要求不断提高，一些质量问题诸如飞溅、虚焊和脱焊等问题也日益突出。如果仅仅依靠焊接过后采用抽检法来评估焊接质量，不但浪费了人力和物力，严重降低了生产效率，而且也不能完全保证焊接质量。因此，利用丝网凸焊过程中所形成的有效信号对其焊接质量进行实时监测显得尤为重要。

在丝网凸焊的过程中，焊接质量可以通过焊接电流、焊接过程中电极的动态位移、动态电阻及红外信息等进行控制，现有技术中的研究也几乎都是在此基础上建立起来的，详见下文描述：

(1)恒流控制法：通过检测焊接变压器初级或次级回路的电流有效值，并与给定值相比较，根据其差值来调节焊接电流的输出大小，以达到恒定输出焊接电流稳定焊接质量的目的。但是，此方法对分流以及网压波动没有补偿作用。

(2)动态电阻监测法：根据电阻凸焊过程中工件电阻的动态变化过程，在一定程度上反映了熔核的形成过程，并与熔核直径形成了良好的对应关系。此方法适用于电阻曲线上各区域特征值比较明显的材料，对于曲线特征不明显的材料不适用。

(3)电极的动态位移监测法：由于焊接区的金属因加热熔化而膨胀，使焊机的上下电极产生一微小的位移，该位移与熔核的尺寸有着很好的对应关系。此方法对焊机的灵活性以及测量的灵敏度有很高的要求。

(4)红外监测法：熔核的温度与其红外辐射量有密切关系，因而可以通过检测焊点红外辐射来反映熔核的大小，并体现焊接质量。此方法相对比较简单，但对监测设备的装配精度要求很高。

总之，现有技术中的监测装置都有一定的局限性，不但对丝网凸焊焊接质量的各个影响因素考虑过于简单化，而且基本上都是对丝网凸焊过程中的单一参数进行监测，控制精度不高，很难满足在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求。

发明内容

为了满足在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求，本发明提供了一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，详见下文描述：

一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，所述信号实时监测装置包括：丝网凸焊上电极、电流传感器、丝网、丝网凸焊下电极、第一电压传感器、电流电压信号处理模块、信号分析模块和丝网凸焊质量显示屏，

所述电流传感器安装在所述丝网凸焊上电极上，所述电流传感器对电阻凸焊的电流进行测量，采集焊接电流微分信号，将所述焊接电流微分信号输入至所述电流电压信号处理模块中；通过所述电流电压信号处理模块将所述焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号；所述电流电压信号处理模块通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集并对所述电压信号进行限幅，获取限幅电压信号；所述电流电压信号处理模块将所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号输入至所述信号分析模块中；所述信号分析模块对所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号进行分析，获取焊点质量信息；通过所述丝网凸焊质量显示屏对所述焊点质量信息进行显示。

所述电流电压信号处理模块包括：电流信号处理子模块和电压信号处理子模块，

所述电流信号处理子模块将所述焊接电流微分信号还原为所述凸焊焊机的原始电流信号；所述电压信号处理子模块通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集并对所述电压信号进行限幅，获取所述限幅电压信号。

所述电流信号处理子模块包括：积分电路，

通过所述积分电路将所述焊接电流微分信号还原为所述凸焊焊机的原始电流信号。

所述电压信号处理子模块包括：第二电压传感器和限流电路，

所述第二电压传感器通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集，获取所述电压信号，通过所述限流电路对所述电压信号的幅值进行限制，获取所述限幅电压信号。

所述信号分析模块包括：数据采集卡和软件分析子模块，

所述数据采集卡对所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号进行采集，通过所述软件分析子模块进行加窗处理和数字滤波，并进行时域分析和频域分析，得到动态电阻变化以及焊接能量变化，获取所述焊点质量信息。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

本发明提供了一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，该信号实时监测装置通过对丝网凸焊焊接过程中电流信号和电压信号进行实时监测，并利用软件分析子模块进行快速而有效的分析，可以较准确地对丝网凸焊进行实时的质量监测，将焊点质量信息直接反映在丝网凸焊质量显示屏幕上，工人可以根据所显示的焊点质量信息及时调整相关参数，提高丝网凸焊的质量；能够同时对丝网凸焊过程的多个参数进行实时监测；同时，该信号实时监测装置也可以较方便地通过对软件分析子模块进行修改来满足不同尺寸、不同材料的丝网凸焊焊接质量的实时质量监测，满足了在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求；通过该信号实时监测装置不仅减少了后续的不合格焊点的补救工作，更提高了生产效率，特别适合对大批量、高效率的丝网凸焊焊接质量进行快速、准确的实施质量检测，满足了在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的电流电压信号处理模块的结构示意图；

图3为本发明提供的电流信号处理子模块的结构示意图；

图4为本发明提供的电压信号处理子模块的结构示意图；

图5为本发明提供的信号分析模块的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：丝网凸焊上电极；                  2：电流传感器；

3：丝网；                            4：丝网凸焊下电极；

5：第一电压传感器；                  6：电流电压信号处理模块；

7：信号分析模块；                    8：丝网凸焊质量显示屏；

61：电流信号处理子模块；             62：电压信号处理子模块；

611：积分电路；                      621：第二电压传感器模块；

622：限流电路；                      71：数据采集卡；

72：软件分析子模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

为了满足在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求，本发明实施例提供了一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，参见图1、图2、图3、图4和图5，详见下文描述：

一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，包括：丝网凸焊上电极1、电流传感器2、丝网3、丝网凸焊下电极4、第一电压传感器5、电流电压信号处理模块6、信号分析模块7和丝网凸焊质量显示屏8，

电流传感器2安装在丝网凸焊上电极1上，电流传感器2对电阻凸焊的电流进行测量，采集焊接电流微分信号，将焊接电流微分信号输入至电流电压信号处理模块6中，通过电流电压信号处理模块6将焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号；电流电压信号处理模块6通过第一电压传感器5进行电阻凸焊的电压信号采集并对电压信号进行限幅，获取限幅电压信号；电流电压信号处理模块6将凸焊焊机的原始电流信号和限幅电压信号输入至信号分析模块7中；信号分析模块7对原始电流信号和限幅电压信号进行分析，获取焊点质量信息；通过丝网凸焊质量显示屏8对焊点质量信息进行显示。

其中，丝网凸焊质量显示屏8上用不同的颜色代表合格和不合格，例如：红色代表不合格，绿色代表合格；或蓝色代表不合格，黄色代表合格等，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。工人可以根据所显示的焊点质量信息及时调整相关参数，提高丝网凸焊的质量。

其中，电流传感器2可以为罗氏线圈，具体实现时，也可以采用其他器件，本发明实施例对此不做限制。

其中，参见图2，电流电压信号处理模块6包括：电流信号处理子模块61和电压信号处理子模块62，

电流信号处理子模块61将焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号；电压信号处理子模块62通过第一电压传感器5进行电阻凸焊的电压信号采集并对电压信号进行限幅，获取限幅电压信号。

其中，参见图3，电流信号处理子模块61包括：积分电路611，通过积分电路611将焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号。

其中，参见图4，电压信号处理子模块62包括：第二电压传感器621和限流电路622，第二电压传感器621通过第一电压传感器5进行电阻凸焊的电压信号采集，获取电压信号，通过限流电路622对电压信号的幅值进行限制，获取限幅电压信号。

其中，第二电压传感器可以为LEM模块，具体实现时，也可以采用其他器件，本发明实施例对此不做限制。

其中，参见图5，信号分析模块7包括：数据采集卡71和软件分析子模块72，数据采集卡71对原始电流信号和限幅电压信号进行采集，通过软件分析子模块72进行加窗处理和数字滤波，并进行时域分析和频域分析，得到动态电阻变化以及焊接能量变化，获取焊点质量信息。

其中，本发明实施例中的数据采集卡71以NI公司生产的PCI 4472数据采集卡为例进行说明，PCI 4472数据采集卡是一种性能优良、高精度的适用于PC模拟输入的动态数据采集卡，它有8个差分模拟输入通道，每个通道最大采样率为102.4KS/s，可以根据不同的需要选用合适的采样频率。由于每个数据采集卡71只能对四对电流电压信号进行采集，而在实际的丝网凸焊中，需要对很多对信号进行采集，因此可以根据实际应用中的需要采用多个数据采集卡71。具体实现时，还可以选择其他型号的高速数据采集卡，例如：PCI-9112和AM-1045等，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

其中，本发明实施例中的软件分析子模块72以Labview软件分析子模块为例进行说明，还可以选择其他型号的软件分析子模块，例如：C和BASIC等，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

综上所述，本发明实施例提供了一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，该信号实时监测装置通过对丝网凸焊焊接过程中电流信号和电压信号进行实时监测，并利用软件分析子模块进行快速而有效的分析，可以较准确地对丝网凸焊进行实时的质量监测，将焊点质量信息直接反映在丝网凸焊质量显示屏幕上，工人可以根据所显示的焊点质量信息及时调整相关参数，提高丝网凸焊的质量；能够同时对丝网凸焊过程的多个参数进行实时监测；同时，该信号实时监测装置也可以较方便地通过对软件分析子模块进行修改来满足不同尺寸、不同材料的丝网凸焊焊接质量的实时质量监测，满足了在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求；通过该信号实时监测装置不仅减少了后续的不合格焊点的补救工作，更提高了生产效率，特别适合对大批量、高效率的丝网凸焊焊接质量进行快速、准确的实施质量检测，满足了在实际生产过程中实现快速、准确、成本低的要求。

Claims (5)

1.一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，其特征在于，所述信号实时监测装置包括：丝网凸焊上电极、电流传感器、丝网、丝网凸焊下电极、第一电压传感器、电流电压信号处理模块、信号分析模块和丝网凸焊质量显示屏，

所述电流传感器安装在所述丝网凸焊上电极上，所述电流传感器对电阻凸焊的电流进行测量，采集焊接电流微分信号，将所述焊接电流微分信号输入至所述电流电压信号处理模块中；通过所述电流电压信号处理模块将所述焊接电流微分信号还原为凸焊焊机的原始电流信号；所述电流电压信号处理模块通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集并对所述电压信号进行限幅，获取限幅电压信号；所述电流电压信号处理模块将所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号输入至所述信号分析模块中；所述信号分析模块对所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号进行分析，获取焊点质量信息；通过所述丝网凸焊质量显示屏对所述焊点质量信息进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，其特征在于，所述电流电压信号处理模块包括：电流信号处理子模块和电压信号处理子模块，

所述电流信号处理子模块将所述焊接电流微分信号还原为所述凸焊焊机的原始电流信号；所述电压信号处理子模块通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集并对所述电压信号进行限幅，获取所述限幅电压信号。

3.根据权利要求2所述的一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，其特征在于，所述电流信号处理子模块包括：积分电路，

通过所述积分电路将所述焊接电流微分信号还原为所述凸焊焊机的原始电流信号。

4.根据权利要求2所述的一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，其特征在于，所述电压信号处理子模块包括：第二电压传感器和限流电路，

所述第二电压传感器通过所述第一电压传感器进行电阻凸焊的电压信号采集，获取所述电压信号，通过所述限流电路对所述电压信号的幅值进行限制，获取所述限幅电压信号。

5.根据权利要求1所述的一种用于丝网凸焊焊接的信号实时监测装置，其特征在于，所述信号分析模块包括：数据采集卡和软件分析子模块，

所述数据采集卡对所述凸焊焊机的原始电流信号和所述限幅电压信号进行采集，通过所述软件分析子模块进行加窗处理和数字滤波，并进行时域分析和频域分析，得到动态电阻变化以及焊接能量变化，获取所述焊点质量信息。

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