CN116571861B - 一种点焊电极帽磨损在线监测装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种点焊电极帽磨损在线监测方法，所述方法为：3D轮廓激光仪采集电极帽的侧向轮廓图，确定侧向轮廓图中轮廓线的拐点，通过3D轮廓激光仪与所述拐点之间的距离检测电极帽磨损程度，所述拐点为P1点，所述P1点为电极帽外轮廓的第一个拐点，电极帽端面满足焊接要求，无需修磨时，3D轮廓激光仪到P1点的距离为d0，本发明提供一种点焊电极帽磨损在线监测方法，能够实时检测焊接过程中电极帽的磨损情况，保证电极帽的质量，以此提高焊接过程的有效性。

Description

一种点焊电极帽磨损在线监测装置与方法
技术领域
本发明涉及电极帽磨损监测方法，特别是一种点焊电极帽磨损在线监测装置与方法。
背景技术
电极帽，用于电阻焊接设备的焊接，如固定式点焊机、悬挂式点焊机及机械手点焊机等，因为套于电极帽连杆上，故而称作电极帽。材质大多为铬锆铜，也有弥散铜。焊接一定的次数后，由于磨损而需要修磨或更换。
在焊接过程中，会出现不同程度的磨损，为保证焊接质量，需要对电极帽检测进行修磨，保证电极帽与工件接触面在一定的范围内，才能焊接出有效的焊点。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种点焊电极帽磨损在线监测装置与方法，能够实时检测电极帽的磨损情况。
本发明采用以下方案实现：
一种点焊电极帽磨损在线监测装置，所述装置包括罗氏线圈、3D轮廓激光仪、环形导轨、移动控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果提示模块；
所述罗氏线圈用于采集焊接电流；
所述3D轮廓激光仪用于采集电极帽的侧向轮廓图；
所述移动控制模块控制3D轮廓激光仪沿着环形导轨移动；
所述数据采集模块用于接收罗氏线圈、3D轮廓激光仪采集、移动控制模块传输的信号；
所述数据处理模块用于处理所述信号，根据数据采集模块采集的侧向轮廓图获得电极帽磨损程度；
所述结果提示模块用于显示数据处理模块的结果。
进一步的，所述环形导轨包括两个半弧形轨道，所述半弧形轨道两端内径方向设置有抱箍，所述抱箍固定于电极帽的帽柱上。
进一步的，所述移动控制模块包括电机以及固定于电机底部的T形的固定座，所述电机的输出轴前端固定有滑轮，所述环形导轨中部具有导槽，所述滑轮下半部分嵌入导槽中并与导槽配合滑动，所述固定座下方具有延伸杆，所述3D轮廓激光仪固定于延伸杆底部。
进一步的，所述滑轮的材质为磁性材质，所述滑轮与环形导轨磁性吸附。
进一步的，所述固定座中部嵌入有能转动的滚珠，所述滚珠与所述环形导轨外侧表面接触。
通过上述一种点焊电极帽磨损在线监测装置实现的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，所述方法为：3D轮廓激光仪采集电极帽的侧向轮廓图，确定侧向轮廓图中轮廓线的拐点，通过3D轮廓激光仪与所述拐点之间的距离检测电极帽磨损程度，所述拐点为P1点，所述P1点为电极帽外轮廓的第一个拐点，电极帽端面满足焊接要求，无需修磨时，3D轮廓激光仪到P1点的距离为d0。
进一步的，所述电极帽磨损程度包括电极帽正常、电极帽镦粗、电极帽端面不平整，所述电极帽正常的情况为3D轮廓激光仪到P1点的距离dt=d0，所述电极帽镦粗的状态为在焊接监测过程中，当3D轮廓激光仪到P1点的距离dt逐渐变小，当dt<d0时，代表电极帽镦粗，需要打磨；所述电极帽端面不平整的情况为：在3D轮廓激光仪沿着环形导轨运动一周后，共采集n次侧向轮廓图，共n个P1点，分别为P11、P12……P1(n-1)、P1n， 3D轮廓激光仪到P1n点的距离dn,判断是否d1>d2>d3……d(n-1)>dn,当出现某m个距离dt不满足上述条件时，排除该m个P1点，并计算剩下(n-m)个P1点其中的最大差值DVmax，当DVmax超过电极帽正常磨损值时，代表电极帽端面处于非平整状态，电极帽端面倾斜，需要打磨。
进一步的，所述侧向轮廓图一共具有4个拐点，所述拐点从下到上分别为P1点,P2点,P3点,P4点，所述P1点为第一个拐点，所述P2点为第二个拐点，所述P3点为第三个拐点，所述P4点为第四个拐点。
进一步的，随着电极帽磨损，拐点P1的位置不断向上移动，当P1点与P1上方最近的拐点接近或重合时，则更换电极帽。
进一步的，所述P2点和P3点到3D轮廓激光仪的距离相等。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种点焊电极帽磨损在线监测装置与方法，能够实时检测焊接过程中电极帽的磨损情况，保证电极帽的质量，以此提高焊接过程的有效性；根据电极帽的情况进行更换或打磨，不会因为误测而对本来能够打磨的电极帽就直接进行更换，能提高电极帽使用时长。
附图说明
图1为本发明实施例中电极帽在线监测装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例中采集的侧向轮廓图示意图；
图3为本发明实施例中3D轮廓激光仪采集工作示意图；
图4为本发明实施例中电机磨损情况的示意图；
图5为本发明实施例中环形导轨和移动控制模块之间的局部放大示意图；
图6为本发明实施例中环形导轨和移动控制模块之间（带滚珠）的局部放大示意图；
图中：1-罗氏线圈，2-3D轮廓激光仪，3-环形导轨，4-移动控制模块，5-数据采集模块，6-数据处理模块，7-结果提示模块，8-电极帽，9-电机，10-滑轮，11-固定座，12-延伸杆，13-抱箍，14-滚珠。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参见图1，一种点焊电极帽磨损在线监测装置，所述装置包括罗氏线圈1、3D轮廓激光仪2、环形导轨3、移动控制模块4、数据采集模块5、数据处理模块6、结果提示模块7；
所述罗氏线圈1用于采集焊接电流；
所述3D轮廓激光仪2用于采集电极帽8的侧向轮廓图；
所述移动控制模块4控制3D轮廓激光仪2沿着环形导轨3移动；
所述数据采集模块5用于接收罗氏线圈1、3D轮廓激光仪2采集、移动控制模块4传输的信号；
所述数据处理模块6用于处理所述信号，根据数据采集模块5采集的侧向轮廓图获得电极帽8磨损程度；
所述结果提示模块7用于显示数据处理模块6的结果。
当电流为零时，代表焊接通电时间结束，焊枪即将移动到下一个焊点位置进行焊接；
在相邻焊点焊接切换过程中，3D轮廓激光仪2采集电极帽8侧向轮廓图，并在移动控制模块4的控制下，沿着环形导轨3移动到下一个位置，等待下一个焊点焊接结束后，3D轮廓激光仪2再次采集电极帽8侧向轮廓图。
在本发明的实施例中，所述环形导轨3包括两个半弧形轨道，所述半弧形轨道两端内径方向设置有抱箍13，所述抱箍13固定于电极帽8的帽柱上。在检测前，先测量好3D轮廓激光仪工作范围，通过调整抱箍位置，能够调整3D轮廓激光仪至合适的工作位置。
在本发明的实施例中，所述移动控制模块4包括电机9以及固定于电机9底部的T形的固定座11，所述电机9的输出轴前端固定有滑轮10，所述环形导轨3中部具有导槽，所述滑轮10下半部分嵌入导槽中并与导槽配合滑动，所述固定座11下方具有延伸杆12，所述3D轮廓激光仪2固定于延伸杆12底部。
所述延伸杆12与固定座11的夹角为45°-60°。
请参见图5，所述滑轮10的材质为磁性材质，所述滑轮10与环形导轨3磁性吸附，能够保证3D轮廓激光仪2及移动控制模块4固定牢固，防止其掉落。
请参见图6，在本发明的一个实施例中，所述固定座11中部嵌入有能够转动的滚珠14，所述滚珠14与所述环形导轨3外侧表面接触，滚珠14能够在环形轨道3外侧表面上滚动。
一种点焊电极帽磨损在线监测方法，所述方法为：3D轮廓激光仪采集电极帽8的侧向轮廓图，确定侧向轮廓图中轮廓线的拐点，通过3D轮廓激光仪2与所述拐点之间的距离检测电极帽8磨损程度，磨损程度判断拐点为P1点，所述P1点为电极帽外轮廓的第一个拐点，电极帽8端面满足焊接要求，无需修磨时，3D轮廓激光仪2到P1点的距离为d0。
所述d0就是正常电极帽的3D轮廓激光仪与P1之间的距离。
请参见图4，在本发明的实施例中，所述电极帽8磨损程度包括图4所示的（1）电极帽正常、（2）电极帽镦粗、（3）电极帽端面不平整，所述电极帽正常的情况为3D轮廓激光仪到P1点的距离dt=d0，所述电极帽镦粗的状态为在焊接监测过程中，当3D轮廓激光仪到P1点的距离dt逐渐变小，当dt<d0时，代表电极帽镦粗，需要打磨；
距离的比值R=dt/d0，所述比值R小于80%时，则表明电极帽镦粗，可以进行打磨。
请继续参见图3-4，所述电极帽端面不平整的情况为：在3D轮廓激光仪沿着环形导轨运动一周后，共采集n次侧向轮廓图，共n个P1点，分别为P11、P12……P1(n-1)、P1n， 3D轮廓激光仪到P1n点的距离dn,判断是否d1>d2>d3……d(n-1)>dn,当出现某m个距离dt不满足上述条件时，排除该m个P1点，并计算剩下(n-m)个P1点其中的最大差值DVmax，当DVmax超过电极帽正常磨损值时，代表电极帽端面处于非平整状态，电极帽端面倾斜，需要打磨。
请参见图2-3，所述侧向轮廓图一共具有4个拐点，所述拐点从下到上分别为P1点,P2点,P3点,P4点，所述P1点为第一个拐点，所述P2点为第二个拐点，所述P3点为第三个拐点，所述P4点为第四个拐点。
其中P3,P4并无实际意义，只是为了更好的体现出P1点的变化，而检测出的点。
请继续参见图2-3，在本发明实施例中，随着电极帽磨损，拐点P1的位置不断向上移动，当P1点与P2接近或重合时，则更换电极帽。
请参见图2，所述P2点和P3点到3D轮廓激光仪的距离相等。
本发明实施例中，3D激光轮廓激光仪的主要指标包括每秒能够扫描激光线轮廓点数1280个，测量范围在40mm-65mm，近距视野宽度为18mm，远距视野宽度为26mm，Z轴重复精度为0.0004mm，Z轴分辨率为0.0018mm-0.003mm，Z轴线性精度为±0.0025mm，X轴分辨率为0.014mm-0.021mm，X轴精度为0.042mm-0.063mm，外形尺寸为35X120X149.5mm，重量为0.8KG，输出方式为触发式，扫描速度为200-5000HZ，1路模拟输出为4-20mA，输入电压为+24至48V。
本发明实施例中，电极帽的总长度为60mm，宽度为16mm，电极帽初始头部宽5mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，包括罗氏线圈、3D轮廓激光仪、环形导轨、移动控制模块、数据采集模块、数据处理模块、结果提示模块、电极帽；
所述罗氏线圈用于采集焊接电流；
所述3D轮廓激光仪用于采集电极帽的侧向轮廓图；
所述移动控制模块控制3D轮廓激光仪沿着环形导轨移动；
所述数据采集模块用于接收罗氏线圈、3D轮廓激光仪采集、移动控制模块传输的信号；
所述数据处理模块用于处理所述信号，根据数据采集模块采集的侧向轮廓图获得电极帽磨损程度；
所述结果提示模块用于显示数据处理模块的结果；
所述环形导轨包括两个半弧形轨道，所述半弧形轨道两端内径方向设置有抱箍，所述抱箍固定于电极帽的帽柱上；
所述移动控制模块包括电机以及固定于电机底部的T形的固定座，所述电机的输出轴前端固定有滑轮，所述环形导轨中部具有导槽，所述滑轮下半部分嵌入导槽中并与导槽配合滑动，所述固定座下方具有延伸杆，所述3D轮廓激光仪固定于延伸杆底部；
所述方法为：3D轮廓激光仪采集电极帽的侧向轮廓图，确定侧向轮廓图中轮廓线的拐点，通过3D轮廓激光仪与所述拐点之间的距离检测电极帽磨损程度，所述拐点为P1点，所述P1点为电极帽外轮廓的第一个拐点，电极帽端面满足焊接要求，无需修磨时，3D轮廓激光仪到P1点的距离为d0。
2.根据权利要求1所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，所述电极帽磨损程度包括电极帽正常、电极帽镦粗、电极帽端面不平整，所述电极帽正常的情况为3D轮廓激光仪到P1点的距离dt=d0，所述电极帽镦粗的状态为在焊接监测过程中，当3D轮廓激光仪到P1点的距离dt逐渐变小，当dt<d0时，代表电极帽镦粗，需要打磨；所述电极帽端面不平整的情况为：在3D轮廓激光仪沿着环形导轨运动一周后，共采集n次侧向轮廓图，共有n个P1点，分别为P11、P12……P1(n-1)、P1n， 3D轮廓激光仪到P1n点的距离dn,判断是否d1>d2>d3……d(n-1)>dn,当出现某m个距离dt不满足上述条件时，排除该m个P1点，并计算剩下(n-m)个P1点其中的最大差值DVmax，当DVmax超过电极帽正常磨损值时，代表电极帽端面处于非平整状态，电极帽端面倾斜，需要打磨。
3.根据权利要求1所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，所述侧向轮廓图一共具有4个拐点，所述拐点从下到上分别为P1点,P2点,P3点,P4点，所述P1点为第一个拐点，所述P2点为第二个拐点，所述P3点为第三个拐点，所述P4点为第四个拐点。
4.根据权利要求3所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，随着电极帽磨损，拐点P1的位置不断向上移动，当P1点与P2接近或重合时，则更换电极帽。
5.根据权利要求3所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，所述P2点和P3点到3D轮廓激光仪的距离相等。
6.根据权利要求1所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，所述固定座中部嵌入有能转动的滚珠，所述滚珠与所述环形导轨外侧表面接触。
7.根据权利要求1所述的一种点焊电极帽磨损在线监测方法，其特征在于，所述滑轮的材质为磁性材质，所述滑轮与环形导轨磁性吸附。
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