CN116944727A - 一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 - Google Patents
一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116944727A CN116944727A CN202310942745.9A CN202310942745A CN116944727A CN 116944727 A CN116944727 A CN 116944727A CN 202310942745 A CN202310942745 A CN 202310942745A CN 116944727 A CN116944727 A CN 116944727A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- welding
- welding process
- stability
- electric signal
- signal data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 291
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 175
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 118
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 83
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 35
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 13
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000013097 stability assessment Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
- B23K31/125—Weld quality monitoring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置。本发明在焊接过程中，采集焊接电源正负极的电信号数据；对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值；根据能趋分布值对焊接过程的焊道质量稳定性进行判定。本发明通过构建电信号关键特征与焊接过程稳定性的关系规律，实现焊接过程电流和电压数据实时采集、在线显示、分析及数据库存储，形成熔化极气体保护焊接焊道质量分类非线性预测。本发明对焊接过程进行全面的记录和检测，可提高焊接质量和焊接效率，可快速追溯因焊接产生的售后质量问题，作为改进焊接方法和参数的重要依据。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置。
背景技术
当前，全球新一轮科技革命和产业变革蓬勃发展，电动化、轻量化、智能化和共享化是新能源汽车四大发展潮流和趋势，其中轻量化是解决电动汽车里程焦虑，提高电动汽车续驶里程的关键因素之一。国内外对轻量化技术进行多年研发攻关，并取得了一定成果，其中铝合金车身是实现轻量化的重要路径。铝合金表面氧化膜熔点与铝合金本身熔点相差3倍和导热率约为钢2-4倍矛盾的难题，但铝合金焊接工艺作为基础加工工艺，有着广泛的应用,涉及密切行业如航空、造船、建筑、机械制造、汽车工业等，焊接的质量会直接影响产品的质量和性能等。
现有技术中，焊接质量控制仍采用焊后目视、渗透射线、宏观晶像等破坏性检测方法，无法适应现代工业大批量生产需要，导致生产效率低、焊缝质量得不到实时监控，无法保证产品连接的可靠性和稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置，用于解决焊接质量检测和控制的问题。
第一方面，本发明提供了一种焊接过程稳定性无损检测方法，所述方法包括：
采集焊接过程中的电信号数据；
基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
进一步的，采集焊接过程中的电信号数据，包括：
焊接过程中，采集焊接电源正负极的电信号数据。
进一步的，基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定，包括：
对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值；
根据能趋分布值对焊接过程的焊道质量稳定性进行判定。
进一步的，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
通过电流传感器和电压传感器采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据。
进一步的，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用直流电源时，通过焊接电源输出端正负极桩柱上串联电流传感器、并联电压传感器，将焊接过程电信号数据采集上来。
进一步的，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用交流电源时，采用电流互感器和电压互感器分别采集焊接电源输出端正负极的电信号，将焊接过程电信号数据采集上来。
进一步的，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将电流传感器和电压传感器输出桩柱与滤波电路连接，使电信号数据的模拟信号转换成电信号数据的数字信号。
进一步的，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将滤波电路与数据采集卡连接上，使电信号数据的数字信号采集并存储到计算机系统。
进一步的，对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值，包括：
将电信号数据与设定值相比较，统计电信号数据距离设定值的离散度，得到能趋分布值。
进一步的，对电信号数据进行能趋分布分析，得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电流信号的离散电流数据，得到原始电流信号；
提取原始电流信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电流信号迭代分离分量信号，直至原始电流信号余下信号单调，原始电流信号余下信号即为电流能趋分布值。
进一步的，对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电压信号的离散电压数据，得到原始电压信号；
提取原始电压信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电压信号迭代分离分量信号，直至原始电压信号余下信号单调，原始电压信号余下信号即为电压能趋分布值。
进一步的，根据能趋分布值对熔化极气体保护焊接过焊道质量稳定性进行判定，包括：
将能趋分布值与标准能趋分布值比较，当电压和电流能趋分布值同时低于标准能趋分布值时，结果判定为合格。
第二方面，本发明提供了一种焊接过程稳定性无损检测装置，包括：采集单元和判定单元；
采集单元，用于采集焊接过程中的电信号数据；
判定单元，用于基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
第三方面，本发明提供了一种焊接方法，包括：
检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号，并进行焊接；
采用上述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
进一步的，将焊接结果在现场大屏幕或监控屏幕上显示；
当评定焊接结果不合格时，输出报警信号。
第四方面，本发明提供了一种焊接系统，包括：车辆检测模块、焊接模块、焊接监测模块和存储模块；
车辆检测模块，用于检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号；
焊接模块，用于进行焊接；
焊接监测模块，用于采用上述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
存储模块，用于将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
第五方面，本发明提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存储的计算机程序时，实现上述的焊接过程稳定性无损检测方法。
第六方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的焊接过程稳定性无损检测方法。
本发明至少具备以下有益效果：
本发明通过实时采集焊接电流、电压参量，经过，在线评判焊道质量稳定性的优劣，实现一条焊缝完成焊接后，即可判断此条焊道质量的稳定性，相比于传统检测手段，其优势主要包括：
成本低：基于电参量实时在线检测焊道质量稳定性成本相比于传统破坏性检测成本减少80％；
效率高：可以实现在线实时无接触式判定，焊道焊接质量的稳定性；
可视化：实现将焊道焊接评价等级与车身ID和焊缝序号绑定。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例检测方法流程图；
图2为本发明实施例检测装置结构示意图；
图3为本发明实施例焊接方法流程图；
图4为本发明实施例焊接系统示意图；
图5为电子设备结构示意图；
图6为本发明焊接过程稳定性无损检测装置构成示意图；
图7为焊道稳定性判方法流程图；
图8为原始电流信号示意图；
图9为原始电压信号示意图；
图10为第1个分量信号F(t)示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中，焊接质量控制仍采用焊后目视、渗透射线、宏观晶像等破坏性检测方法，无法适应现代工业大批量生产需要，导致生产效率低、焊缝质量得不到实时监控，无法保证产品连接的可靠性和稳定性。
为此，本发明提出了一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置，包括一种焊接过程稳定性无损检测方法、一种焊接方法、一种焊接过程稳定性无损检测装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。
本发明对焊接过程进行全面的记录和检测，可提高焊接质量和焊接效率，可快速追溯因焊接产生的售后质量问题，作为改进焊接方法和参数的重要依据。同时装置设计简单，价格低廉，维护简单。
如图1所示，一种焊接过程稳定性无损检测方法，所述方法包括：
S101，采集焊接过程中的电信号数据；
S102，基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
一实施例中，采集焊接过程中的电信号数据，包括：
焊接过程中，采集焊接电源正负极的电信号数据。
一实施例中，基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定，包括：
对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值；
根据能趋分布值对焊接过程的焊道质量稳定性进行判定。
一实施例中，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
通过电流传感器和电压传感器采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据。
一实施例中，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用直流电源时，通过焊接电源输出端正负极桩柱上串联电流传感器、并联电压传感器，将焊接过程电信号数据采集上来。
一实施例中，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用交流电源时，采用电流互感器和电压互感器分别采集焊接电源输出端正负极的电信号，将焊接过程电信号数据采集上来。
一实施例中，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将电流传感器和电压传感器输出桩柱与滤波电路连接，使电信号数据的模拟信号转换成电信号数据的数字信号。
一实施例中，采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将滤波电路与数据采集卡连接上，使电信号数据的数字信号采集并存储到计算机系统。
一实施例中，对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值，包括：
将电信号数据与设定值相比较，统计电信号数据距离设定值的离散度，得到能趋分布值。
一实施例中，对电信号数据进行能趋分布分析，得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电流信号的离散电流数据，得到原始电流信号；
提取原始电流信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电流信号迭代分离分量信号，直至原始电流信号余下信号单调，原始电流信号余下信号即为电流能趋分布值。
一实施例中，对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电压信号的离散电压数据，得到原始电压信号；
提取原始电压信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电压信号迭代分离分量信号，直至原始电压信号余下信号单调，原始电压信号余下信号即为电压能趋分布值。
一实施例中，根据能趋分布值对熔化极气体保护焊接过焊道质量稳定性进行判定，包括：
将能趋分布值与标准能趋分布值比较，当电压和电流能趋分布值同时低于标准能趋分布值时，结果判定为合格。
如图2所示，本发明提供了一种焊接过程稳定性无损检测装置，包括：采集单元201和判定单元202；
采集单元201，用于采集焊接过程中的电信号数据；
判定单元202，用于基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
具体实施时，将焊接模拟信号通过滤波电路，得到降噪的电压、电流数字量信号。将降噪的电压、电流数字量信号传递至计算机系统，熔化极气体保护焊接系统对电流和电压值进行能趋分布分析，即：焊接过程电压和电流这两个无序的直流信号，其波形距离设定值越接近，波形离散度越小，其能趋分布值越小，若其波形越离散，波形远离设定值概率越高，其能趋分布值越大。
通过能趋分布分析对焊接电压、电流计算完成后，熔化极气体保护焊接系统对该能趋分布值与标准能趋分布值(焊道质量通过实验室验证得出标准值)关系，低于标准能趋分布值，结果判定为合格，高于标准能趋分布值，结果判定为不合格。
如图3所示，本发明提供了一种焊接方法，包括：
S301，检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号，并进行焊接；
S302，采用上述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
S303，将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
具体实施时，检测车辆到位，获取车辆VIN号编号和焊缝编号，并进行熔化极气体保护焊接；
采集焊接电源正负极的电信号，将焊接过程信号传输至电流/电压信号采集分析系统，并记录焊接过程电信号的电压U和电流I的过程电参量值；
将电信号的模拟信号通过滤波电路，得到降噪的电压、电流数字量信号；将降噪的电压、电流数字量信号传递至计算机系统，熔化极气体保护焊接系统对电流和电压值进行能趋分布分析；
通过能趋分布分析对焊接电压、电流计算完成后，对比能趋分布值与标准能趋分布值，能趋分布值低于标准能趋分布值时，焊接结果判定为合格。
将车身VIN号与评定焊道结果进行绑定，并存储焊道结果。
一实施例中，将焊接结果在现场大屏幕或监控屏幕上显示；
当评定焊接结果不合格时，输出报警信号。
如图4所示，本发明提供了一种焊接系统，包括：车辆检测模块401、焊接模块402、焊接监测模块403和存储模块404；
车辆检测模块401，用于检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号；
焊接模块402，用于进行焊接；
焊接监测模块403，用于采用上述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
存储模块404，用于将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
具体实施时，检测车身到位，熔化极气体保护焊接系统收到可以焊接信号；
熔化极气体保护焊接系统从生产管理系统中获取该工位车辆VIA码编号和焊缝编号，并传送至计算机系统；
确认工艺设备信号正常运行，后进行熔化极气体保护焊接；
高速数据采集卡实时采集工艺参数；
熔化极气体保护焊接系统获取此焊缝对应的工艺参数，将焊接过程信号传输至电流/电压信号采集分析系统，并记录焊接过程电压U、电流I等过程电参量值；
焊接电参量值提取完成后，将焊接模拟信号通过滤波电路，得到降噪的电压、电流数字量信号。将降噪的电压、电流数字量信号传递至计算机系统，熔化极气体保护焊接系统对电流和电压值进行能趋分布分析，即：焊接过程电压和电流这两个无序的直流信号，其波形距离设定值越接近，波形离散度越小，其能趋分布值越小，若其波形越离散，波形远离设定值概率越高，其能趋分布值越大。
通过能趋分布分析对焊接电压、电流计算完成后，熔化极气体保护焊接系统对该能趋分布值与标准能趋分布值(焊道质量通过实验室验证得出标准值)关系，低于标准能趋分布值，结果判定为合格，高于标准能趋分布值，结果判定为不合格。
将车身VIN号与评定焊道结果进行绑定；
评定结果合格；
不合格输出报警信号和焊道质量问题点；
将数据存储到计算机数据库中；
系统输出信息，并显示在现场工位显示器中，同时会通过信号传输系统传输到中控显示大屏幕上。
如图5所示，本发明提供了一种电子设备，包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504，其中，处理器501、通信接口502和存储器503通过通信总线504完成相互间的通信；
存储器503，存储有计算机程序；
处理器501，用于执行存储器503上所存储的计算机程序时，实现上述的焊接过程稳定性无损检测方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的焊接过程稳定性无损检测方法。
该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本公开实施例的方法。
根据本公开的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
为使本领域的技术人员能更好的理解本发明，结合附图对本发明的原理阐述如下：
本发明提供了一种熔化极气体保护焊接过程稳定性无损检测装置及方法，可以实现判定焊缝成型存在焊穿、气孔、裂纹等缺陷的在线检测的装置及方法，满足熔化极气体保护焊接过程焊道质量稳定性判定需要。
本发明通过构建电信号关键特征与焊接过程稳定性的关系规律，实现焊接过程电流和电压数据实时采集、在线显示、分析及数据库存储，形成熔化极气体保护焊接焊道质量分类非线性预测。本发明对焊接过程进行全面的记录和检测，可提高焊接质量和焊接效率，可快速追溯因焊接产生的售后质量问题，作为改进焊接方法和参数的重要依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：熔化极气体保护焊接过程稳定性无损检测装置包括焊接电源，首先焊接电源输出端正负极桩柱上串联电流传感器、并联电压传感器，使焊接过程电信号数据采集上来；再将电流/电压传感器输出桩柱与滤波电路连接，使模拟信号转换成数字信号；再次将滤波电路与数据采集卡连接上，使电参量数据高速采集并存储到计算机系统；最后通过焊接信号能趋分布算法,对熔化极气体保护焊接过程焊道质量稳定性进行判定，并显示在中控室大屏幕上。
通过在焊接电源上安装熔化极气体保护焊接过程稳定性无损检测装置，可以实现对熔化极气体保护焊道质量稳定性进行检测和判定等工作。
如图6所示，熔化极气体保护焊接过程稳定性无损检测装置构成要求如下：
(1)霍尔传感器(602霍尔电压传感器/603霍尔电流传感器)：高精度闭环型霍尔电流传感器，电流分辨率1000:1，用于精密测量直流、交流及脉冲电流。匝比1：5000，测量电流范围1-2000A。焊接电压传感采用霍尔电压传感器，匝比20000：1000。
(2)滤波电路(604)：由于霍尔传感器感知的焊接过程电流及电压的原始信号中存在噪声、杂波等干扰因素，设计了信号调理电路对焊接电信号进行调理、滤波处理。信号调理电路主要采用由运算放大器、电容和电阻所组成的压控电压源的有源型二阶低通滤波器对电信号进行滤波处理。
(3)高精度数据采集卡(607)：数据采集卡具有多种总线接口(USB、以太网、无线WIFI等)可选用，A/D分辨率：16位，双端18CH，独立并行采集，6-18路模拟量输入。最高采样频率每通道都可达到450KHz，在实际应用中，采集卡的模拟通道AD1、AD2依次接入电弧电流、电压信号，输入电压范围设定为-10V～+10V，根据脉冲焊接工艺的频率，可以设定电信号采样频率f＝10kHz。
(4)分析软件系统：采集驱动程序提供的函数，设计一种基于Labview软件的采用双缓存技术的高速数据采集系统。其中数据采集卡采用单端模拟输入连接方式。采集软件界面，主要包括电信号实时显示、数据存储及回放功能。
具体焊道稳定性判方法如图7所示：
S710：检测车身到位，熔化极气体保护焊接系统收到可以焊接信号；
S711：熔化极气体保护焊接系统从生产管理系统中获取该工位车辆VIA码编号和焊缝编号，并传送至计算机系统；
S712：确认工艺设备信号正常运行，后进行熔化极气体保护焊接；
S720：高速数据采集卡实时采集工艺参数；
S721：熔化极气体保护焊接系统获取此焊缝对应的工艺参数，将焊接过程信号传输至电流/电压信号采集分析系统，并记录焊接过程电压U、电流I等过程电参量值；
S730：焊接电参量值提取完成后，将焊接模拟信号通过滤波电路，得到降噪的电压、电流数字量信号。将降噪的电压、电流数字量信号传递至计算机系统，熔化极气体保护焊接系统对电流和电压值进行能趋分布分析，即：焊接过程电压和电流这两个无序的直流信号，其波形距离设定值越接近，波形离散度越小，其能趋分布值越小，若其波形越离散，波形远离设定值概率越高，其能趋分布值越大。
能趋分布值的计算逻辑说明如下：
将不同频率和不同占空比的弧焊电信号，采用局部均值自适应信号分解方法，将复杂的调频调幅信号分解为多个瞬时频率具有物理意义的乘积函数分量之和，来监控焊接电信号与焊道质量稳定性，具体步骤如下：
1、原始电流信号如图8所示和原始电压信号如图9所示；提取原始信号x(t)局部极值点ni和相邻极值点ni+1，可算出局部均值mi和局部包络估值ai：
mi＝(ni+ni+1)/2 (1)
ai＝〡ni-ni+1〡/2 (2)
2、将计算出的局部均值mi和局部包络估值ai，进行平滑处理得到局部均值函数m11(t)和包络估计函数a11(t)：
maxEnv＝spline([1,maxVec,N],[yleft_max h(maxVec),yleft_max],1:N)
minEnv＝spline([1,minVec,N],[yleft_min h(maxVec),yleft_min],1:N)
m11(t)＝(maxEnv(t)+minEnv(t))/2；
a11(t)(maxEnv(t)-minEnv(t))/2；(3)
3、将局部均值函数m11(t)从原始信号x(t)中分离出来为p11，并用包络估计函数a11(t)以其进行解调得到调频信号s11(t)：
p11＝x(t)-m11(t) (4)
s11(t)＝p11(t)/a11(t) (5)
判定：将s11(t)重复(5)式计算，直到得到纯正调频信号s1n(t)满足-1≤m11(t)≤1，且包络估计函数a1(n+1)(t)＝1。
4、重复(5)式计算得到的包络估计函数相乘得到包络信号a1(t)：
a1(t)＝a11(t)*a12(t)…*a1n(t) (6)
5、将包络信号a1(t)与纯正调频信号s1n(t)相乘得到1个分量信号：
F1(t)＝a1(t)*s1n(t) (7)
6、第1个分量信号F(t)如图10所示；将第1个F(t)分量从原始信号x(t)中分离出来，得到新的信号z1(t)，将z1(t)作为原始信号数据重复(7)式，循环n次，直到zn(t)为一个单调函数，其中zn(t)代表信号的平均趋势，即能趋分布值。将x(t)分解为k个F(t)分量和一个单调函数之和，公式表示如下：
x(t)＝∑kF1(t)+zn(t) (8)
S731：通过能趋分布分析对焊接电压、电流计算完成后，熔化极气体保护焊接系统对该能趋分布值与标准能趋分布值(焊道质量通过实验室验证得出标准值)关系，低于标准能趋分布值，结果判定为合格，高于标准能趋分布值，结果判定为不合格，焊道质量稳定性评定关系如表1：
表1
表1中，A为电压标准能趋分布值，M为电流标准能趋分布值。只有当实测电压能趋分布值小于A，且实测电流能趋分布值小于M时，结果判定为合格OK。
S740：将车身VIN号与评定焊道结果进行绑定；
S741：评定结果合格；
S760：或不合格输出报警信号和焊道质量问题点；
S770：将数据存储到计算机数据库中；
S780：系统输出信息，并显示在现场工位显示器中，同时会通过信号传输系统传输到中控显示大屏幕上。
本发明的有益效果：对焊接过程进行全面的记录和检测，可提高焊接质量和焊接效率，可快速追溯因焊接产生的售后质量问题，作为改进焊接方法和参数的重要依据。本装置相比于现有技术中的结构方法设计而言，具有较为简洁的方案，大幅减少了生产成本和维护成本。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (18)
1.一种焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，所述方法包括：
采集焊接过程中的电信号数据；
基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
2.根据权利要求1所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中的电信号数据，包括：
焊接过程中，采集焊接电源正负极的电信号数据。
3.根据权利要求1所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定，包括：
对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值；
根据能趋分布值对焊接过程的焊道质量稳定性进行判定。
4.根据权利要求2所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
通过电流传感器和电压传感器采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据。
5.根据权利要求4所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用直流电源时，通过焊接电源输出端正负极桩柱上串联电流传感器、并联电压传感器，将焊接过程电信号数据采集上来。
6.根据权利要求4所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，包括：
当焊接电源采用交流电源时，采用电流互感器和电压互感器分别采集焊接电源输出端正负极的电信号，将焊接过程电信号数据采集上来。
7.根据权利要求4所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将电流传感器和电压传感器输出桩柱与滤波电路连接，使电信号数据的模拟信号转换成电信号数据的数字信号。
8.根据权利要求4所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
采集焊接过程中焊接电源正负极的电信号数据，还包括：
将滤波电路与数据采集卡连接上，使电信号数据的数字信号采集并存储到计算机系统。
9.根据权利要求3所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
对电信号数据进行能趋分布分析，得到能趋分布值，包括：
将电信号数据与设定值相比较，统计电信号数据距离设定值的离散度，得到能趋分布值。
10.根据权利要求9所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
对电信号数据进行能趋分布分析，得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电流信号的离散电流数据，得到原始电流信号；
提取原始电流信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电流信号迭代分离分量信号，直至原始电流信号余下信号单调，原始电流信号余下信号即为电流能趋分布值。
11.根据权利要求9所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
对电信号数据进行能趋分布分析,得到能趋分布值，包括：
基于采集间隔，获取电压信号的离散电压数据，得到原始电压信号；
提取原始电压信号的局部极值点和相邻极值点，并计算得到局部均值函数和包络估计函数；
根据局部均值函数计算得到纯正调频信号；
根据包络估计函数计算得到包络信号；
将纯正调频信号和包络信号相乘得到分量信号；
从原始电压信号迭代分离分量信号，直至原始电压信号余下信号单调，原始电压信号余下信号即为电压能趋分布值。
12.根据权利要求3所述的焊接过程稳定性无损检测方法，其特征在于，
根据能趋分布值对熔化极气体保护焊接过焊道质量稳定性进行判定，包括：
将能趋分布值与标准能趋分布值比较，当电压和电流能趋分布值同时低于标准能趋分布值时，结果判定为合格。
13.一种焊接过程稳定性无损检测装置，其特征在于，包括：采集单元和判定单元；
采集单元，用于采集焊接过程中的电信号数据；
判定单元，用于基于电信号数据进行焊道质量稳定性判定。
14.一种焊接方法，其特征在于，包括：
检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号，并进行焊接；
采用权利要求1-12任一项所述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
15.根据权利要求14所述的焊接方法，其特征在于，
将焊接结果在现场大屏幕或监控屏幕上显示；
当评定焊接结果不合格时，输出报警信号。
16.一种焊接系统，其特征在于，包括：车辆检测模块、焊接模块、焊接监测模块和存储模块；
车辆检测模块，用于检测车辆到位，获取车辆VIN号和焊缝编号；
焊接模块，用于进行焊接；
焊接监测模块，用于采用权利要求1-12任一项所述的焊接过程稳定性无损检测方法，对焊接过程进行实时监测，并对焊接结果进行判定；
存储模块，用于将车身VIN号与焊接结果进行绑定，并存储焊接结果。
17.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，存储有计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存储的计算机程序时，实现权利要求1-12中任一项所述的焊接过程稳定性无损检测方法。
18.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-12中任一项所述的焊接过程稳定性无损检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310942745.9A CN116944727A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310942745.9A CN116944727A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116944727A true CN116944727A (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=88446089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310942745.9A Pending CN116944727A (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116944727A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040099648A1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-05-27 | Hu Shixin Jack | Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process |
| CN105345247A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 广州亨龙智能装备股份有限公司 | 电阻焊焊机焊接质量在线监控系统 |
| CN108526655A (zh) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 株式会社安川电机 | 电弧焊接系统和电弧焊接判定装置 |
| CN109848517A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-07 | 成都融合电气有限公司 | 一种基于电弧焊接信息检测的焊接数据实时分析方法及系统 |
| CN109967845A (zh) * | 2019-04-21 | 2019-07-05 | 天津大学 | 一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置及方法 |
| CN111168206A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-19 | 佛山国防科技工业技术成果产业化应用推广中心 | 一种熔化极气体保护焊诊断方法及电弧信息采集装置 |
| CN114101963A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-01 | 吉林大学 | 汽车轮辋闪光对焊焊接质量实时评估方法及装置 |
| US20220339728A1 (en) * | 2019-07-17 | 2022-10-27 | Hitachi, Ltd. | Welding work data storage device, welding work assistance system, and welding robot control device |
| CN116237666A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-09 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | 一种焊接在线检测系统及方法 |
-
2023
- 2023-07-28 CN CN202310942745.9A patent/CN116944727A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040099648A1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-05-27 | Hu Shixin Jack | Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process |
| CN105345247A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-02-24 | 广州亨龙智能装备股份有限公司 | 电阻焊焊机焊接质量在线监控系统 |
| CN108526655A (zh) * | 2017-03-03 | 2018-09-14 | 株式会社安川电机 | 电弧焊接系统和电弧焊接判定装置 |
| CN109848517A (zh) * | 2019-02-25 | 2019-06-07 | 成都融合电气有限公司 | 一种基于电弧焊接信息检测的焊接数据实时分析方法及系统 |
| CN109967845A (zh) * | 2019-04-21 | 2019-07-05 | 天津大学 | 一种机器人弧焊过程电弧光谱同步采集装置及方法 |
| US20220339728A1 (en) * | 2019-07-17 | 2022-10-27 | Hitachi, Ltd. | Welding work data storage device, welding work assistance system, and welding robot control device |
| CN111168206A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-19 | 佛山国防科技工业技术成果产业化应用推广中心 | 一种熔化极气体保护焊诊断方法及电弧信息采集装置 |
| CN114101963A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-01 | 吉林大学 | 汽车轮辋闪光对焊焊接质量实时评估方法及装置 |
| CN116237666A (zh) * | 2023-02-28 | 2023-06-09 | 奇瑞新能源汽车股份有限公司 | 一种焊接在线检测系统及方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 周建中: "水电机组故障诊断及状态趋势预测理论与方法", 武汉：华中科技大学出版社, pages: 24 - 27 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104457841B (zh) | 电阻点焊质量在线监测方法 | |
| CN111047225A (zh) | 一种基于边缘侧模型处理的smt表面组装组件焊点的质量评定方法 | |
| CN100451895C (zh) | 用于控制工业过程的质量的方法 | |
| US6744011B1 (en) | Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process | |
| CN103197177B (zh) | 一种基于贝叶斯网络的变压器故障诊断分析方法 | |
| CN103357987B (zh) | Co2电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法 | |
| CN102463419A (zh) | 激光焊接的质量检查方法和设备 | |
| CN102430835A (zh) | 一种电弧焊熔滴过渡过程稳定性的定量评价方法 | |
| CN111504859A (zh) | 一种润滑油磨粒在线监测与评估的系统及方法 | |
| CN113878214B (zh) | 基于lstm与残差分布的焊接质量实时检测方法及系统 | |
| CN114799610B (zh) | 一种基于傅里叶逆变换及自编码器的焊接质量实时检测方法及系统 | |
| CN103941722A (zh) | 通过部件特征倍频幅值趋势监测和诊断设备故障的方法 | |
| CN102520362A (zh) | 一种锂离子电池运行状态评估分析系统 | |
| CN2860707Y (zh) | 焊接参数实时监测系统 | |
| Kumar et al. | Development of programmable system on chip-based weld monitoring system for quality analysis of arc welding process | |
| Mishra et al. | Industry 4.0 in welding | |
| CN116944727A (zh) | 一种焊接过程稳定性无损检测方法及装置 | |
| Zhou et al. | A real spatial–temporal attention denoising network for nugget quality detection in resistance spot weld | |
| Zhang et al. | On-line monitoring and defects detection of robotic arc welding: A review and future challenges | |
| CN201653957U (zh) | 一种电阻点焊质量监测装置 | |
| CN101539558B (zh) | 药芯焊丝的药粉百分比检测方法 | |
| Kumar et al. | Evaluation of power sources and the effect of varying current in SMAW process | |
| CN117451953B (zh) | 架空线路导线巡检探伤仪 | |
| CN117761404B (zh) | 基于曲面拟合的谐波阻抗测量方法、系统及介质、设备 | |
| CN118051062B (zh) | 基于bim和无人机的施工现场塔吊智能巡检方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |