CN117798309A - 一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统 - Google Patents

Abstract

本方案公开了一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统，在铆接过程中基于铆钉施铆过程设置铆接过程参数变量的参照原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链；系统预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试变量数据链；铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接变量数据链，并进行存储。基于坐标参照系统中的变量数据链进行铆接的诊断，通过对过程的诊断和管控现对铆接质量的评估,预先排除不合格铆接工作，以替代或大幅度减少事后高成本的破坏性验证，有效降低因为不合格铆接工作所造成的各种损失，形成对铆接过程的智能化管控。

Description

一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统

技术领域

本发明属于铆接技术领域，尤其是涉及一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统。

背景技术

拉铆是冷铆接技术之一，利用拉铆工具或设备将铆接紧固件与铆接工件铆合，其抗拉强度和抗剪性能要高于点焊等紧固技术，相对成本更低，连接质量更高，在诸多领域已实现了对焊接和螺栓连接的替代，被广泛应用于包括航空、航天、军工、船舶、高铁、汽车、建筑、安装、生产等在内的涉及国计民生的各行各业，在民用领域也有着大量家用需求。薄板件用途广泛，随着经济的增长，能处理薄板件连接的铆接紧固件及相应的铆接工具与设备相关行业市场也持续走高，对各类铆接工具与设备的需求量也逐年上升。拉铆型铆接紧固件抽芯铆钉从低强度到高强度，材质从铝到全钢、全不锈钢，形成不同规格型号的多个系列，与之相应的拉铆工具与设备朝着多功能、精密重载、轻便易携、省力易用、高自动化、高性价比的方向在不断发展。

在现有的拉铆工具与设备中，传统的基于杠杆原理设计的手动型铆接工具(如美国专利US20140033492A1)操作费力而低效。作为替代动力源的解决方案，气动和液压最先被应用于拉铆工具与设备中，得到了一定程度的发展与普及。气动和液压作为动力源的拉铆工具与设备，需要另外配置压缩空气或液压泵站，影响了使用范围，加之高成本和低能效问题，应用多局限于工业市场。考虑到压缩空气气压和液压油压存在波动和压力转换滞后等问题，导致铆接力失控造成铆接精度差，铆接质量缺陷难以控制。因此，全球铆接行业近年重点投入研发电动型拉铆工具与设备，新型电动铆接技术陆续涌现。从手动到气动、液压、电动或其他驱动工具带动的铆接工具，近年的产品研发更多地解决的是动力源的问题，以替代人力和提高铆接工作效率，但相比于其他种类的电动工具，市场上电动铆接工具没跟上节奏，相关的技术障碍严重制约了这个行业的发展。

虽然抽芯铆钉的芯杆与钉头之间的结构上设有载荷自适应槽，当系统加载的抽芯载荷大于自适应槽的极限载荷时钉头与芯杆发生断裂，芯杆被抽出钉筒即铆合结束，但是抽芯铆钉的自适应芯杆也只能保证铆合结束，对铆合过程的精度和强度极度依赖于自适应槽的控制精度，实质是“盲”铆，谈不上测控。现有的电动铆钉枪(如专利CN213436970U)无法判断并给用户反馈铆接强度、铆接精度是否合格一致，无法对铆合行程中的相关变量进行测控与反馈。此外，目前对抽芯铆钉的铆接质量检测采用的都是破坏性抽检的方式，这种方式首先检测的越多，破坏的数量就越多，会造成成本的增加，并且其只能进行少量铆钉的抽样检测，质量检测精度不够有代表性，无法实现预先排除不合格铆接工作，无法有效避免因为不合格铆接工作造成的各种损失。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统，用于连接铆接动力机构，用于执行以下步骤：

在铆接过程中基于铆钉施铆过程设置铆接过程参数变量的参照原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链；

系统预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试变量数据链；

铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接变量数据链，并进行存储，用于实时或事后基于铆接变量数据链和相应的测试变量数据链进行铆接诊断。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的铆接过程参数变量包括铆接行程和铆接力，且所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统，铆接力-铆接行程坐标系统，铆接行程-时间坐标系统，或铆接力-铆接时间-铆接行程坐标系统中的任意一种或多种；

相应地，变量数据链包括铆接力随时间变化的变量点集、铆接力随铆接行程变化的变量点集，铆接行程随时间变化的变量点集，或铆接力、铆接行程随时间的变量点集中的任意一种或多种。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，数控铆接系统的坐标参照系统轴簇与铆接过程参数变量一一对应，施铆过程轴簇的参照基准原点0分别设置如下：

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接力Pulling Force的原点0，铆接力传感器的测量值从0开始随施铆载荷增加而同向线性增加，完全卸载施铆载荷时铆接力传感器读数归0，其中所述的铆接力传感器最小测值为0；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接行程Stroke的原点0，铆接行程传感器的测量值随传动系统轴向位移(旋转角度)同向线性变化；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接时间t的原点0，时间t为自然变量；

铆接力等于预紧力阈值时视为有效施铆载荷的起点。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，数控铆接系统根据用户在铆接工作之前输入的铆钉参数确定与其对应的测试变量数据链，以用于基于铆接变量数据链及其相应的测试变量数据链进行铆接诊断；

所述的铆接诊断包括铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断中的任意一种或多种诊断方式。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的铆接过程诊断过程包括：

在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，并基于预存的铆接过程测试函数f(·)及其预设的允许偏差量Bias,根据二者在坐标参照系统中的铆接特征向量和/或变化规律的一致性，判断铆接过程是否存在显著异常；铆接过程铆接函数f’(·)包括所述的铆接变量数据链，铆接过程测试函数f(·)包括相应的测试变量数据链；

所述的铆接特征向量由特征点构成，所述的特征点基于变量数据链的变化特征获取，且所述的特征点包括F_s施铆起点、Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点、Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点、抽断铆钉自适应芯杆的F_max铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set、铆钉自适应芯杆断裂口抽离钉筒端面施铆力降至0的S_S实铆铆接行程最大值中的任意一种或多种的组合；

铆接质量诊断方式为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，获取铆接特征向量，基于Setting阶段中Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点、F_max铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set所表征的铆钉镦头成形与铆接紧固精度判断是否存在影响铆接质量的铆接过程异常；

紧固件诊断为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，基于Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点和/或Fmax铆接力峰值点所表征的包括材质和规格的铆钉参数，判断与用户选择/输入的铆钉参数是否存在偏差，或判断前后在同一批次铆接工作中，铆钉材质和规格是否存在显著差异，用于混料诊断；

工件诊断方式为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，获取特征点及铆接特征向量,基于实铆行程0点、Datum点、Pier点、F_max点、S_S点及所选用的铆钉参数所关联表征的铆接工件允许厚度，用于判断铆接工件厚度是否超出许可阈值范围，或在同一批次铆接工作中，铆接工件厚度是否存在显著差异。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，数控铆接系统基于坐标参照系统，根据所设置的坐标原点，生成并输出平滑经过铆接过程参数变量的特征曲线，特征曲线描述坐标参照系统内铆接过程参数变量之间的关联关系，数控铆接系统通过解析特征曲线识别各特征点及相应的铆接特征向量；系统中预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试特征曲线；铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接特征曲线；

铆接过程诊断，或者，用于将铆接特征曲线和测试特征曲线进行比对，以铆接特征向量距离作为相似度表征，用于判断铆接过程是否存在显著异常。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的特征曲线包括铆接力-铆接行程曲线(F-S)、铆接力-时间曲线(F-t)、铆接行程-铆接力-铆接时间(F-S-t)中的任意一种或多种的组合；

数控铆接系统基于特征曲线进行铆接诊断，并基于特征曲线将标准施铆过程划分为四个典型阶段：Forming阶段、Yielding阶段、Setting阶段、Retention阶段，其中：

Forming弹性形变阶段，对应自F_s施铆起点至Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点之间的区间，为铆钉在载荷作用下的弹性形变阶段；

Yielding屈服镦粗阶段，对应自铆钉钉筒和芯杆复合体Forming阶段结束点至Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点，为铆钉在施铆载荷及施铆载荷加载速度作用下且受到铆接工件孔壁约束的塑性形变墩粗阶段；

Setting铆接紧固阶段，对应自Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点至抽断自适应芯杆的Fmax铆接力峰值点区间，为铆钉在施铆载荷作用下且受到铆接工件孔壁以及墩头接触面约束的塑性形变墩头成型紧固阶段；

Retention保持力阶段，芯杆被抽断之后，最后的工作是将断裂的芯杆抽离钉筒，因为抽离钉筒的载荷需求小，但仍然需要动力系统继续提供拉铆力将断裂的芯杆抽离钉筒并控制铆接行程的停机点；

数控铆接系统基于四个典型阶段分析铆接特征曲线，并获取特征点及铆接特征向量以进行铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的测试模式为仅上载铆钉不装载铆接工件工况下的空拉测试模式，数控铆接系统在测试模式下对铆钉进行铆接工作，并生成相应参数铆钉的铆接过程测试函数f(·)及其测试变量数据链和测试特征曲线。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，铆接工作中，系统基于获取的铆接变量数据链进行铆接控制：

S1.根据输入的铆钉参数确定相应的铆接过程测试函数f(·)；

S2.上载铆钉，对铆钉进行预紧，实时监测轴向力是否高于预紧力阈值，达到预紧力阈值时，设置坐标原点构建坐标参照系统；

S3.施加载荷进入铆接行程，实时监测铆接力、铆接行程，并将获得的铆接力和铆接行程标注在相应的坐标参照系统中；

S4.识别特征点，在铆钉出现Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点时表示进入Setting阶段，减小加载速度，当检测到F_max铆接力峰值点时表征为识别到断裂点，继续控制行程并监测铆接力，在铆接力降为0后根据预设确定自适应停机点X-POINT，并在停机点X-POINT自动切断电源结束铆合动作；

S5.依用户动作切换动力系统方向，启动动力系统进行退出尾杆操作，此时，完成一次完整铆接，自动保存该次铆接的变量数据链。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，步骤S1中，根据铆接过程测试函数f(·)确定铆接力峰值Fmax的下限及铆接行程最大阈值S_max；

且基于铆接力峰值F_max是否达到其下限判断铆钉质量；

步骤S4中，根据预设确定停机点X-POINT后，若停机点X-POINT所处的铆接行程若大于S_max，则在S_max处停机，否则在停机点X-POINT处停机；

铆接控制还包括续铆控制，施铆过程中出现异常中断工况下实现强退续铆，数控铆接系统在铆接工作过程中获取变量数据链和特征点及铆接特征向量,并确定异常中断所处的铆接阶段和正向紧固行程，根据异常中断工况，提供强退保护与续铆控制；

所述的强退保护是在出现异常中断用户强制退出时，数控铆接系统保存中断现场数据，实时监测确认退出行程中的电机电压/电流在许可范围内，并确保反向行程大于正向紧固行程与保护圈数对应行程之和，确保抽芯铆钉与导嘴端面之间存在有间隙分离并保证爪片未加力咬到芯杆，以实现异常退出铆接过程；

所述的续铆控制是在出现异常中断用户强制退出进行的续铆操作，数控铆接系自动选择所述的自适应铆接模式完成续铆过程。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的数控铆接系统包括电控主板和连接于所述电控主板的存储模块和/或传输模块、显示模块及其上的控键；

所述的铆接力传感器为安装在动力机构机架中传感器腔体内的压力传感器，所述的铆接动力机构包括用于连接铆接功能组件的主轴，所述的主轴周向可活动地贯穿于压力传感器内，主轴位于压力传感器两侧分别设有前推力轴承和后推力轴承，所述的主轴承受轴向载荷时可通过前推力轴承和/或后推力轴承将轴向载荷转化为前推力轴承和/或后推力轴承与压力传感器之间的压力；

所述的铆接行程传感器包括角度传感器，所述的铆接动力机构包含电机和变速箱，所述的变速箱包含驱动主轴转动的输出轴，所述的角度传感器设置在所述的输出轴上。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，构成变量数据链的铆接过程参数变量同时还包括系统电路自监测的实时电信号，在铆接工作过程中数控铆接系统实时监测铆接工况，获取驱动电机的实时电压/电流，与所获取的实时铆接力和/或铆接行程，进一步生成二维/三维扩展铆接特征曲线，包括I-t(电机电流-铆接时间)曲线、V-t(电机电压-铆接时间)曲线、F-I(铆接力-电机电流)曲线、F-P(铆接力-电机输出功率)曲线、S-t(铆接行程-铆接时间)曲线、S-I(铆接行程-电机电流)曲线、S-P(铆接行程-电机输出功率)曲线、F-S-I(铆接力-铆接行程-电机电流)曲线、F-S-P(铆接力-铆接行程-电机输出功率)曲线中的任意一种或多种的组合。

在上述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统中，所述的铆接过程铆接函数f’(·)、铆接过程铆接函数f’(·)的变量参数还包括铆接铆接次数、铆钉参数、铆接工件参数、动力参数、电控系统开关控键参数、系统辅助联动机构参数；

所述的系统辅助联动机构包括对孔、定位、预紧功能的多自由度机械手臂、机器人和/或自动上料机构。

本发明的优点在于：

铆接主机通过内嵌压力传感器和角度传感器的设计实现了从轻载到重载铆接过程连续可测控功能，是数控型精密铆接技术的基础,也是铆接技术向数控方向发展的基础；

数控铆接系统显示铆接过程特征曲线，为了得到符合工程要求的铆接强度，芯杆钉筒复合体弹塑性变形阶段的铆接力曲线是用户选择适用抽芯铆钉钉筒规格和材料的主要参考曲线，自适应芯杆抽断力F_max是铆接强度的核心指标，也是选择抽芯铆钉芯杆规格材料的主要参考指标；

可通过检测抽芯铆钉铆接过程参数铆钉自适应槽至钉筒端面的长度尺寸AL(Adaptive Length)及铆接力峰值F_max；并结合铆接特征曲线对新型抽芯铆钉进行标定，对标准开口或闭口抽芯铆钉进行检测和标定；

能在铆接过程中或事后实现对铆接紧固件的混料诊断、铆接过程的异常检测的智能管理，通过对过程的诊断和管控进一步实现对铆接质量的评估,预先排除不合格铆接工作，以替代或大幅度减少事后高成本的破坏性验证，有效降低因为不合格铆接工作所造成的各种损失，形成对铆接过程的智能化管控。

附图说明

图1为电动数控铆接系统的系统结构框图；

图2为安装有铆钉铆接功能组件的铆接装置结构示意图；

图3为数控铆接系统运行示意图；

图4为铆钉铆接过程的铆接力-时间曲线图。

附图标记：爪片1；主功能管2；内管3；主轴4；压力传感器5；法兰盘6；机架7；小齿轮8；电机9；角度传感器10；角度传感器销11；大齿轮12；后推力轴承座13；后推力轴承14；止转柱塞15；导嘴16；前推力轴承17；前推力轴承座18；轴肩19；传感器腔体20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本实施例提出了一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统，基于实时获取的铆接力参数和铆接行程参数进行诊断。

如图1所示，本系统用于连接铆接装置的铆接功能机构，在实际使用时，数控铆接系统可以与铆接功能机构集成在一起，也可以与铆接动力机构分体设置、可拆卸设置，并通过数据线通信方式连接。铆接功能机构包括用于连接铆接功能组件的主轴，铆接功能组件用于安装铆接紧固件，本实施例的铆接紧固件主要为抽芯铆钉。数控铆接系统连接于安装于铆接功能机构内用于监测铆接工作过程中铆接力的铆接力传感器和用于监测铆接行程的铆接行程传感器，本实施例中铆接力传感器为压力传感器5，铆接行程传感器为角度传感器10。

具体地，如图2所示，压力传感器5位于机架中的传感器腔体20内，铆接动力机构的主轴4周向可活动地贯穿于压力传感器5内，主轴4位于压力传感器5两侧分别设有前推力轴承17和后推力轴承14，主轴4承受轴向载荷时可通过前推力轴承17和/或后推力轴承14将轴向载荷转化为前推力轴承17和/或后推力轴承14与压力传感器5之间的压力。主轴4螺纹连接于铆接功能组件的内管3，当主轴4正转或反转时能带动内管3相对机架前后运动。主轴4贯穿压力传感器5中部实现压力传感器不干扰主轴4转动，利用前推力轴承17和后推力轴承14实现主轴4轴向载荷转化为对压力传感器5的压力，该压力传感器5的压力值即为与主轴轴向载荷大小相等方向相反的力，因此可实现主轴轴向载荷通过压力传感器感应，得出主轴4对于内管3传递给紧固件的拉铆力，并输出压力信号作为铆接力Pulling Force，或对压力信号通过基于铆接动力机构传动系统的轴向滑动摩擦系数进行轴向滑动摩擦力补偿后作为铆接力Pulling Force。

主轴4一端为与动力机构连接的输入端，另一端为与内管3螺纹连接的输出端，输入端上设有轴肩，机架内固定连接有后推力轴承座13，后推力轴承14嵌套于后推力轴承座13与轴肩19之间。后推力轴承14和轴肩19作用在于确保主轴4能正常周向转动不受影响的同时还能传递轴向载荷，轴向载荷的受力处位于后推力轴承座13内，而后推力轴承座13又通过同轴固定连接的法兰盘14与机架7固定连接，因此，主轴4靠近后推力轴承14一侧的轴向载荷直接作用于机架7上，且主轴轴向上的自由度被限制，只能周向转动。机架7与内管3之间设有主功能管2，主功能管2远离内管3的一端设有前推力轴承座18，前推力轴承17设置于前推力轴承座18内。主功能管2上设置前推力轴承座18，使得主功能管2在主轴4对铆接功能组件动作时，主轴4产生的轴向力会直接通过主功能管2作用于前推力轴承17上，前推力轴承17又与压力传感器5一侧接触，而压力传感器5另一侧抵靠在传感器腔体20的侧壁上，传感器腔体20的侧壁作为承压面，从而实现了主轴轴向载荷(即铆接拉力)从铆接功能组件——主功能管2——前推力轴承17——压力传感器5的传递，压力传感器5感应到的压力大小即为拉铆力的实时反应。所述的压力传感器5一端可以与前推力轴承17贴合，另一端与传感器腔体20远离前推力轴承17一侧相抵靠。压力传感器5一端抵靠在传感器腔体20的侧壁上，可以确保另一侧与前推力轴承保持安装初始状态0压力接触以保证压力传感器0基准位设计。前推力轴承17和压力传感器5之间还留有活动间隙。活动间隙也可以确保压力传感器5的0基准位设计。

主功能管2与机架7之间转动连接，且机架7上还设有可控制主功能管2相对机架7转动和锁止的止转结构。为了适应不同功能的可扩展性，主功能管2需要在机架内具有周向转动的自由度，通过止转结构对于主功能管2自由度的锁定和解锁，可以切换铆接装置的不同功能。对于抽芯铆钉的铆接而言，工作时主功能管2与机架7之间是常态锁止连接。

如果不考虑铆接功能的拓展性，仅考虑抽芯铆钉铆接功能时，本领域技术人员可容易地简化上述锁止结构的设计，不在此赘述。止转结构的具体结构也不在此限制，本领域技术人员可以根据选择自行设置，如止转结构包括贯穿于机架上的止转柱塞15，在主功能管2上设有止转孔，止转柱塞15可穿入止转孔内，止转柱塞15穿入止转孔时，主功能管2在周向上可以转动的自由度被锁死，无法转动；止转柱塞15离开止转孔后，主功能管2恢复在轴向上可以转动的自由度。

铆接动力机构包含电机18和变速箱，变速箱包含驱动主轴转动的输出轴，输出轴上具有角度传感器10，输出轴的转动运动可转换成铆接功能组件的轴向运动，这个轴向运动位移则可将其认定为铆接过程参数铆接行程Stroke。通过对输出轴的角度的计算，可以得出主轴转动的角度，可通过螺纹尺寸换算出直线位移继而可以计算出拉铆的行程参数。

变速箱包含与电机相连的输入轴小齿轮8和与输出轴相连的输出轴大齿轮12，所述的输入轴小齿轮8与输出轴大齿轮12之间还设有减速齿组。通过变速箱中的减速齿组和小齿大齿，既可以放大电机9的传动给主轴4的扭矩，同时又可以将电机9输出给主轴4的转速减小到适应铆接工作的转速，是实现重载铆接的基础。

本实施例中角度传感器10可以选择设置于电机9的芯轴尾端或变速箱其它轴系的适配位置上，结合压力传感器5可技术性消除变速箱齿轮间隙的影响，则可按齿轮系间的传动比推算出传感器读数与驱动主轴4的转动角度和转动速度之间的计算关系，因此，以上角度传感器设置位置应包含在本专利的保护范围内。

本实施例通过前述结构实现铆接力和铆接行程的监测，如果本领域技术人员能够通过其他结构实现铆接力和铆接行程的获得，通过基于新方法新结构获得的铆接行程和铆接力进行铆接过程诊断也应当在本申请的保护范围内。

进一步地，数控铆接系统包括电控主板和连接于电控主板的显示模块、存储模块、电机输入测控模块等部件，显示模块可以为触摸显示屏或者由显示模组及其控件构成。

铆接过程参数变量包括铆接行程、铆接力和自然变量-时间，且坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统，铆接力-铆接行程坐标系统；相应地，变量数据链包括铆接力随时间变化的变量点集、铆接力随铆接行程变化的变量点集。数控铆接系统基于得到的铆接力和铆接行程，在投入使用时首先建立关于铆接力、铆接行程的坐标参照系统，然后基于铆接力和铆接行程在坐标参照系统中的变量数据链实现铆接过程的诊断。

具体地，铆接力等于预紧力阈值时视为有效施铆载荷的起点，数控铆接系统的坐标参照系统轴簇与铆接过程参数变量一一对应，施铆过程轴簇的参照基准原点0分别设置如下：

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接力Pulling Force的原点0，铆接力传感器的测量值从0开始随施铆载荷增加而同向线性增加，完全卸载施铆载荷时铆接力传感器读数归0，其中铆接力传感器最小测值为0；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接行程Stroke的原点0，铆接行程传感器的测量值随传动系统轴向位移(旋转角度)同向线性变化；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接时间t的原点0，时间t为自然变量。

在铆接过程中基于铆钉施铆过程设置铆接过程参数变量的参照原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链；

系统预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试变量数据链；

铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接变量数据链，并进行存储，用于实时或事后基于铆接变量数据链和相应的测试变量数据链进行铆接诊断。数控铆接系统根据用户在铆接工作之前输入的铆钉参数确定与其对应的测试变量数据链，以用于基于铆接变量数据链及其相应的测试变量数据链进行铆接诊断。

优选地，数控铆接系统基于坐标参照系统，根据所设置的坐标原点，生成并输出平滑经过铆接过程参数变量的特征曲线，特征曲线描述坐标参照系统内铆接过程参数变量之间的关联关系，数控铆接系统通过解析特征曲线识别各特征点及相应的铆接特征向量。铆接特征向量由特征点构成，所述的特征点基于变量数据链的变化特征获取，且特征点包括F_s施铆起点、Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点、Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点、抽断铆钉自适应芯杆的F_max铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set、铆钉自适应芯杆断裂口抽离钉筒端面施铆力降至0的S_S实铆铆接行程最大值。

系统中预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试特征曲线；铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接特征曲线。

近期的铆接特征曲线存储在存储模块中，用户可以事后查看铆接特征曲线以验证铆接过程参数是否存在异常。通过铆接特征曲线能够使用户在进行铆接工作过程中有一个明确的铆接进程概念。并且在中途退出铆接工作时，仍然可以利用铆接特征曲线定位到铆接进程以使系统能够直接从中断基础上继续铆接工作。

数控铆接系统基于特征曲线进行铆接诊断，并基于特征曲线将标准施铆过程划分为四个典型阶段：Forming阶段、Yielding阶段、Setting阶段、Retention阶段，其中：

Forming弹性形变阶段，对应自F_s施铆起点至Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点之间的区间，为铆钉在载荷作用下的弹性形变阶段，在测试模式下有些规格的抽芯铆钉Forming阶段的终点会出现一个曲线拐点Datum；

Yielding屈服镦粗阶段，对应自铆钉钉筒和芯杆复合体Forming阶段结束点至Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点，为铆钉在施铆载荷及施铆载荷加载速度作用下且受到铆接工件孔壁约束的塑性形变墩粗阶段；

Setting铆接紧固阶段，对应自Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点至抽断自适应芯杆的Fmax铆接力峰值点区间，为铆钉在施铆载荷作用下且受到铆接工件孔壁以及墩头接触面约束的塑性形变墩头成型紧固阶段；

Retention保持力阶段，芯杆被抽断之后，最后的工作是将断裂的芯杆抽离钉筒，因为抽离钉筒的载荷需求小，但仍然需要动力系统继续提供拉铆力将断裂的芯杆抽离钉筒并控制铆接行程的停机点；

数控铆接系统基于四个典型阶段分析铆接特征曲线，并获取特征点及铆接特征向量以进行铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断。

系统预存有铆接过程测试函数f(·)及其预设的允许偏差量Bias，铆接过程中，系统将生成铆接过程铆接函数f’(·)。铆接过程测试函数f(·)或铆接过程铆接函数f’(·)包括前述各自的变量数据链，除此之外还可以包括铆接次数、铆钉参数、铆接工件参数、动力参数、电控系统开关控键参数、系统辅助联动机构参数、电路自监测的实时电信号等数据。铆钉参数至少包括铆钉规格、材料，还可以包括型号、厚度、大小等信息。动力参数包括电机扭矩、转速、电机电压、电机电流、电机转向开关状态等参数值。系统辅助联动机构包括对孔、定位、预紧功能的多自由度机械手臂、机器人和/或自动上料机构。

上述的测试模式为仅上载铆钉不装载铆接工件工况下的空拉测试模式，数控铆接系统在测试模式下对铆钉进行铆接工作，并生成相应参数铆钉的铆接过程测试函数f(·)及其测试变量数据链和测试特征曲线，可对铆钉进行测试，出厂批量测试或同一批铆接工作中的铆钉进行一次或多个测试，可以取任意、最佳或经多次测试统计分析处理得到铆接过程测试函数f(·)。铆接过程测试函数f(·)其实是铆接过程铆接函数f’(·)在特定条件铆接工件厚度(板厚)为0时的数据输出，f(·)的测试变量数据链、测试特征曲线及特征向量是测定标准规格抽芯铆钉材料力学特性的参考基准，是预设材料力学特性经验公差Tolerance的数据基础，也是诊断铆接紧固件和铆接过程的参考标准之一。

此外，在铆接工作过程中数控铆接系统实时监测铆接工况，获取的驱动电机的实时电压/电流与所获取的实时铆接力和/或铆接行程，可以进一步生成二维/三维扩展特征曲线，包括I-t(电机电流-铆接时间)曲线、V-t(电机电压-铆接时间)曲线、F-I(铆接力-电机电流)曲线、F-P(铆接力-电机输出功率)曲线、S-t(铆接行程-铆接时间)曲线、S-I(铆接行程-电机电流)曲线、S-P(铆接行程-电机输出功率)曲线、F-S-I(铆接力-铆接行程-电机电流)曲线、F-S-P(铆接力-铆接行程-电机输出功率)曲线中的任意一种或多种的组合，从而更好地实现诊断和控制。

数控铆接系统使用铆接过程铆接函数f’(·)、铆接过程测试函数f(·)概括描述铆接参数变量数字化过程、约束条件及控制机制，一次完整铆接或测试产生有数控铆接系统可检测、可控制的铆接过程参数变量对应的一条独立闭环铆接过程数据链，独立闭环铆接过程数据链亦包括实时系统摩擦补偿数据及在铆接工作过程中根据经标准化处理的铆接特征曲线所获取的特征点集(特征向量),铆接过程往复行程相等，铆接单行程是闭环铆接过程数据链的物理长度，基于铆接物理行程可对多个独立但结构相同的历史铆接过程数据链进行定量定性数据分析和/或铆接过程波动分析。

在铆接行程的Setting阶段通过铆接过程参数变量控制铆接工件复合体在Pier点之后的材料力学意义上的应力应变，进而控制镦头的成形、铆接残余应力及铆接紧固精度，其中的应力应变可用铆接时间t、铆接力Pulling Force和或铆接行程Stroke进行数据表征形成铆接过程铆接函数f’(·)最重要的一段数据链，是数控铆接系统的重点测量对象。

铆接过程特征向量可从铆接特征曲线解析获取，与铆接过程铆接函数f’(·)的变量数据链一致为对应关系，铆接过程铆接函数f’(·)的数据链包含铆接过程特征向量，通过对历史铆接过程特征向量的统计分析，数控铆接系统预置了特征向量变化的上下极限。

数控铆接系统通过对独立但结构相同的铆接过程函数f(·)单个或多个历史数据链的回溯和统计分析，允许回溯导出单维或多维参数变量数据和/或铆接特征曲线及其特征向量，系统通过统计分析方法预置了与铆接行程坐标点对应的各铆接过程参数变量、特征点的允许偏差量/公差、上下限阈值、约束条件等。

如图3及图4所示，抽芯铆钉在铆接时初始的加载使得铆钉筒在钉头的挤压下由内向外开始扩展变形Forming，铆钉筒被钉头镦粗形成钉头相对于铆钉筒抽离距离的镦头Yielding，抽芯铆钉的芯杆与钉头之间设有载荷自适应槽，当系统加载的抽芯载荷大于自适应槽的极限载荷时钉头与芯杆发生断裂，芯杆被抽出钉筒即铆合结束，此时芯杆被含在导嘴16内。从铆接载荷开始加载到钉头被完全抽拉进入铆钉筒内这个阶段，铆钉筒被镦粗之后继续铆接行程，镦头到达铆接工件表面则两者之间形成力学意义上的一个新实体，这个新实体在铆接载荷作用下铆合铆接工件但镦头不再变粗，铆合至钉头与芯杆发生断裂。理论上自适应槽断裂的载荷过程也是与铆钉个体上的载荷自适应槽一一对应的，所以可将之用于铆接过程监测，所以对于抽芯铆钉也可以利用铆接特征曲线进行铆接过程诊断。

数控铆接系统基于预存的铆接过程测试函数f(·)及其测试变量数据链、测试特征曲线、特征点、铆接特征向量、单维铆接过程参数变量等，与铆接过程铆接函数f’(·)及其铆接变量数据链、铆接特征曲线，特征点、铆接特征向量、单维铆接过程参数变量等进行比对分析，用以诊断铆接过程是否存在异常、铆接质量是否合格、铆接紧固件是否存在混料、铆接工件厚度是否超出阈值等问题。主要包括有铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断等。

铆接过程诊断：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)铆接变量数据链和铆接特征曲线，并基于铆接过程测试函数f(·)测试变量数据链和测试特征曲线，及预设的相应允许偏差量Bias,根据二者在施铆过程的特征向量的一致性，和/或变化规律的一致性判断铆接过程是否存在显著异常。

如两者的F_s点、Datum点、Pier点、F_max铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set等是否在允许偏差范围内，可以依照测试特征曲线为其中一个或几个特征点确定以特征点为中心的波动范围，生成的铆接特征曲线的特征点若在这个波动范围内都视为特征点合格。特征点的波动范围可以事先利用抽样分析方法获得，作为参考的特征点以统计学意义的抽样值、均值、方差确定，如事先通过统计抽样的方式以抽样均值确定为每种规格铆钉的参考特征点，方差确定为对应参考特征点的波动范围的基准，上下几个方差为合理范围可根据实际情况调整，原则是设置的范围可甄别差异，若生成的铆接特征曲线上的特征点位于预存的测试特征曲线相应的参考特征点的波动范围内，则该特征点诊断合格。

再如，将铆接特征曲线与测试特征曲线进行对比分析以铆接特征向量距离作为相似度表征，用于判断铆接过程是否存在显著异常。如获取铆接特征向量值，基于历史数据的统计分析方法，以集中、离中、偏态、峰态特征值中的任意一种或多种值的组合进行铆接过程的诊断，包括基于制程统计学6σ和/或BoxPlot(箱形图)的异常检测，用于判断铆接过程是否存在显著异常。

铆接质量诊断：在铆接过程诊断基础之上，通过铆接工作过程的诊断，用于判断是否存在影响铆接质量的铆接过程异常。此外，还基于Setting阶段中Pier第二实体点、F_max铆接力峰值点、S_set镦头铆接行程所表征的铆接紧固件镦头成形与铆接紧固精度判断是否存在铆接质量异常问题。如F_max铆接力峰值点是否在相应规格型号的铆钉对应的铆接力F_max的参考范围内，若不是则表明质量出现问题。

紧固件诊断：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)铆接变量数据链和铆接特征曲线，基于个体Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点和/或F_max铆接力峰值点所表征的铆接紧固件材质和规格，判断与用户选择/输入的铆钉参数是否存在偏差，或判断前后在同一批次铆接工作中，铆钉材质和规格是否存在显著差异，用于混料诊断。

工件诊断：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)和铆接特征曲线，获取特征点及铆接特征向量,基于铆接特征曲线及特征点如，实铆行程0点、Datum点、Pier点、Fmax点、S_S点判断铆接工件厚度是否超出许可阈值范围，或在同一批次铆接工作中，铆接工件厚度是否存在显著差异。如前后铆接特征曲线的Forming阶段曲线重合度是否较高，重合度的计算方法以及重合至什么程度算不存在显著差异由本领域技术人员根据现有技术和实际情况选择即可。再如没有到Yielding阶段，铆钉便断裂，或Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点与预存的偏差过大，则表示工件厚度不在该铆钉的适应范围内，不适合此铆钉。或进一步根据所选用的铆钉获取其表征的铆钉长度以及该铆钉允许的工件厚度，根据系统导嘴需咬进铆钉的长度得到位于铆接主机外的铆钉的长度，然后根据铆接力-行程曲线确定起始点F_s至Datum点的行程，Datum点之后进入Yielding阶段，表示铆钉开始受到铆接工件孔壁约束，即铆接行程不再有明显变化，故铆接主机外铆钉的长度减去F_s至Datum点的行程即可以得到铆接工件的厚度，将此厚度与允许的工件厚度比较可判断铆接工件厚度是否在允许范围内。

通过以上各种诊断手段可以将铆接紧固件的铆接质量从事后的破坏性工程检测验证变成铆接过程参数的观测和控制，可在预先排除不合格产品，能够在不进行破坏性验证的情况下保证优良的铆接质量。

进一步地，系统还可以根据铆接过程铆接函数f’(·)中的铆接次数及易损件的寿命进行寿命管理，根据铆接次数和/或时间周期对润滑系统的维护保养周期进行管理；

进一步地，数控铆接系统还用于根据铆接紧固件参数和/或铆接工件参数确定对应的极限值，如铆接力极限、铆接行程极限、电压极限、电流极限等，在铆接工作过程中进行动态判断与保护。当监测到任一项超过相应的极限值时切断电源，作中断数据保护，标注相关记录，通过铆接过程中的极限值控制来识别异常铆接过程，以提高铆接结果的精度、可控性和工作效率。该铆接过程动态参数与极限值之间是一道与铆接过程相关的参数变量的阈值型动态电控过载保护机制，能够使系统具备安全应对铆接材料力学过程出现的异常载荷的能力。

本方案可通过参数过程诊断方式，将铆接过程中生成的铆接特征曲线及其特征点与预存的相应参考特征曲线及其参考特征点进行比对以进行铆接过程诊断，如紧固件材料混料/规格混料诊断，通过铆接特征曲线比对来判断变量参数变化规律是否满足预设条件，如果铆接正常，且不存在混料的情况，则两条铆接特征曲线应该是很接近的(理论上铆接力-行程曲线应该是一致的，但考虑到铆接紧固件尺寸公差及自身材料特性的波动，以及铆接工况的不同，所形成的铆接特征曲线会存在些许差异)，可以设定一个相似阈值，通过取样进而比对两条特征曲线的相似程度是否超过这个相似阈值来判断特征曲线是否合格。优选在显示模块中将参考特征曲线以背景灰度的形式提供，铆接过程中实时生成的铆接特征曲线以亮彩色的形式生成显示，用户能够直观的对比看到两条曲线的重合度以及特征点是否对应等。

进一步地，本方案用于抽芯铆钉的数控铆接系统还用于基于获取的铆接过程测试函数f(·)、铆接变量数据链，或铆接特征曲线及相应的特征点、特征向量进行铆接控制，可以通过具体的设计使数控铆接系统只具备铆接过程诊断能力，或同时具备铆接过程诊断能力和铆接过程控制能力；当同时具备两种能力时，可以被用户设置为只对铆接过程进行诊断，只对铆接过程进行控制，或既对铆接过程进行诊断又对铆接过程进行控制。

下面以铆接特征曲线为例进行铆接控制。这里的用到的特征曲线可以包括铆接力-铆接行程曲线(F-S)、铆接力-时间曲线(F-t)、铆接行程-铆接力-铆接时间(F-S-t)中的任意一种或多种的组合。

铆接行程-时间曲线，描述的是铆接速度，是控制铆接效率的关键曲线，数控铆接系统用该曲线控制铆接效率；

铆接力-时间曲线，描述的是系统加载速度，系统可靠性和安全性设计的关键曲线，数控铆接系统用该曲线在确保系统可靠性和安全性的前提下控制铆接速度；

铆接行程-铆接力曲线，可以排除铆接加载速度的影响，该曲线与铆接紧固件的材质和结构等直接相关，是铆接紧固件在载荷作用下铆接材料力学过程曲线，如果保持铆接紧固件和铆接工件不变，则理论上该曲线是固定且可按材料力学规律重复，系统可实时检测铆接过程参数铆钉自适应槽至钉筒端面的长度尺寸AL(Adaptive Length)及铆接力峰值F_max；

铆接行程-铆接力-时间曲线，描述的是拉铆过程铆接过程参数变化的三维模型，与系统载荷能力、铆接参数体系及铆接过程数字化控制方法等相关，是建立铆接过程数字化模型的动态控制目标曲线。

铆接过程控制过程如下：

S1.系统根据输入的铆钉规格材料确定相应的铆接过程测试函数f(·)，确定铆接力峰值F_max的下限及铆接行程最大阈值S_max的上下限。铆接力峰值F_max上下限通过多次测试统计获得，需考虑铆接残余应力对铆接工具表面的时效可靠性和外观品质影响。其中，铆接行程最大阈值S_max的下限是选择的铆钉自适应槽至钉筒端面的长度尺寸AL(AdaptiveLength)，实际铆接中铆接行程的最大阈值S_max对铆接质量和精度的影响小，可采用系统默认设置的AL与最大安全行程中点为最大铆接行程S_max；

S2.工作时先检查规格尺寸与导嘴规格是否匹配，然后上载铆钉，启动动力单元对铆钉进行预紧，数控铆接系统实时监测轴向力是否高于启动数控铆接系统坐标系的预紧力阈值，达到预紧力阈值则自动停机，预紧力功能也是防止铆钉在后续的对孔对位操作过程中从导嘴芯孔松脱，系统自动设置数控铆接系统的坐标原点构建坐标参照系统；铆钉预紧力理论上的判断标准式PullingForce>0N(不考虑摩擦力)或者PullingForce>预紧阈值(考虑摩擦力，实际工况下根据摩擦力的大小确定预紧阈值，一般为50N左右，原则是预紧力作用不会造成钉筒轮廓被扩口变形以致影响铆接)；

S3.铆钉预紧之后铆钉芯杆尾部被爪片1轻微咬紧，防止脱落，随后可将紧固件插入工件板孔并压紧，保证铆接紧固件与预置孔板平面垂直，防止虚铆或偏位。铆钉与铆接工件对孔对位压紧之后重新启动动力系统开始施加载荷进入铆接行程，实时监测铆接力、铆接行程，并将获得的铆接力和铆接行程标注在相应的坐标参照系统中，开始生成铆接特征曲线；步骤S1中，可以根据输入的铆钉规格参数在系统显示模块的背景显示系统预存的相应测试特征曲线；

S4.识别特征点，在铆钉出现Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点时表示进入Setting阶段，减小加载速度，减小幅度可以为20％-40％，当检测到F_max铆接力峰值点时表征为识别到断裂点，继续控制行程并监测铆接力，在铆接力降为0点后根据预设确定自适应停机点X-POINT，并在停机点X-POINT自动切断电源结束铆合动作；预设为当铆接力降为0时继续转一圈，根据预设确定停机点X-POINT后，若停机点X-POINT所处的铆接行程若大于S_max，则在S_max处停机，否则在停机点X-POINT处停机，能够保证自适应停机点X-POINT未超出系统安全行程。针对不同规格的铆钉，可以设置不同的预设方式，如大规格铆钉，继续转一圈结束，小规格铆钉继续转半圈结束如此。预设方式根据用户输入的铆钉规格数据确定。0点是指检测压力达到零值、接近零值或负值(由于惯性等原因在压力突然骤减时不会立马到零值不动，而是会有一段数据漂移)；

S5.依用户动作切换动力系统方向，启动动力系统进行退出尾杆操作，此时，完成一次完整铆接，自动保存该次铆接的变量数据链。

进一步地，铆接控制还包括续铆控制，施铆过程中出现异常中断工况下实现强退续铆，数控铆接系统在铆接工作过程中获取变量数据链和特征点及铆接特征向量,并确定异常中断所处的铆接阶段和正向紧固行程，根据异常中断工况，提供强退保护与续铆控制。

强退保护是在出现异常中断用户强制退出时，数控铆接系统保存中断现场数据，实时监测确认退出行程中的电机电压/电流在许可范围内，并确保反向行程大于正向紧固行程与保护圈数对应行程之和，确保抽芯铆钉与导嘴端面之间存在有间隙分离并保证爪片未加力咬到芯杆，以实现异常退出铆接过程。续铆控制是在出现异常中断用户强制退出进行的续铆操作，数控铆接系统根据中断所处阶段，还原阶段以及相应的铆接力和铆接行程，然后继续完成续铆动作。

铆接控制还包括维护保养模式，在不装载铆接紧固件和铆接工件工况下进行，数控铆接系统根据铆接过程函数f(·)历史数据链提供铆接速度控制区间，优化润滑系统效率。

进一步地，本系统还可提供监控保护：

A1.根据用户输入/选择的铆钉参数确定包括易损件寿命、保养周期、铆接工件厚度、电机电压、电机电流、铆接力、铆接行程中任意一项或多项保护项的限值范围；

A2.实时监测各保护项是否超出相应的限值范围，并在任一保护项超出相应限值时按优先级别给予用户报警提示和或切断电源，并保存铆接过程参数和铆接特征曲线；

还包括在用户强制退出或铆接结束退出时的行程监控方法：

实时监测退出行程，监测电机输入电压和或输入电流是否异常，若是，则给予用户报警提示；计算反向行程是否大于正向紧固行程与保护圈数对应行程之和，若是，则给予用户报警提示。

低电量监控保护：

实时监测电池电量是否小于警示限值，当电池电量低于警示限值时，进入最后一次铆接限制；

防呆保护方法：

1)实时监测电机电源开关是否根据操作步骤要求松开；

2)实时监测是否根据操作步骤要求做转向切换；

若上述两种情况发生任何一种，则判定为异常操作，切断电源。

本数控铆接系统在为主机提供核心铆接过程控制的同时，提供过程参数采集，包括压力、行程、电机电压、电机电流、电机开关、电机转向、电池电量等实时过程参数的采样，提供包括过载、过流、行程、超限、低电量等安全防护管理，过程参数采集及安全防护管理，为铆接过程控制提供可调用的标准模块。

基于铆接过程控制参数，数控铆接系统也可以用于针对主机的维护保养管理，包括整机寿命、爪片寿命等的管理，从而确保主机能及时进行润滑、更换爪片等维护保养操作。

上文所说的历史铆接过程可以包含多次空拉测试下的铆接过程和历史普通铆接过程。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (13)

1.一种用于抽芯铆钉的数控铆接系统，用于连接铆接动力机构，其特征在于，用于执行以下步骤：

在铆接过程中基于铆钉施铆过程设置铆接过程参数变量的参照原点，并构建铆接过程参数变量之间的坐标参照系统，将铆接过程获得的铆接过程参数变量标注在所述的坐标参照系统中，获得由各铆接过程参数变量构成的变量数据链；

系统预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试变量数据链；

铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接变量数据链，并进行存储，用于实时或事后基于铆接变量数据链和相应的测试变量数据链进行铆接诊断。

2.根据权利要求1所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的铆接过程参数变量包括铆接行程和铆接力，且所述的坐标参照系统包括铆接力-时间坐标系统，铆接力-铆接行程坐标系统，铆接行程-时间坐标系统，或铆接力-铆接时间-铆接行程坐标系统中的任意一种或多种；

相应地，变量数据链包括铆接力随时间变化的变量点集、铆接力随铆接行程变化的变量点集，铆接行程随时间变化的变量点集，或铆接力、铆接行程随时间的变量点集中的任意一种或多种。

3.根据权利要求2所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统的坐标参照系统轴簇与铆接过程参数变量一一对应，施铆过程轴簇的参照基准原点0分别设置如下：

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接力Pulling Force的原点0，铆接力传感器的测量值从0开始随施铆载荷增加而同向线性增加，完全卸载施铆载荷时铆接力传感器读数归0，其中所述的铆接力传感器最小测值为0；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接行程Stroke的原点0，铆接行程传感器的测量值随传动系统轴向位移(旋转角度)同向线性变化；

以有效施铆载荷的起点为基准点，设置铆接过程参数变量铆接时间t的原点0，时间t为自然变量；

铆接力等于预紧力阈值时视为有效施铆载荷的起点。

4.根据权利要求2所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统根据用户在铆接工作之前输入的铆钉参数确定与其对应的测试变量数据链，以用于基于铆接变量数据链及其相应的测试变量数据链进行铆接诊断；

所述的铆接诊断包括铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断中的任意一种或多种诊断方式。

5.根据权利要求4所述的基于用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的铆接过程诊断过程包括：

在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，并基于预存的铆接过程测试函数f(·)及其预设的允许偏差量Bias,根据二者在坐标参照系统中的铆接特征向量和/或变化规律的一致性，判断铆接过程是否存在显著异常；铆接过程铆接函数f’(·)包括所述的铆接变量数据链，铆接过程测试函数f(·)包括相应的测试变量数据链；

所述的铆接特征向量由特征点构成，所述的特征点基于变量数据链的变化特征获取，且所述的特征点包括F_s施铆起点、Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点、Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点、抽断铆钉自适应芯杆的F_max铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set、铆钉自适应芯杆断裂口抽离钉筒端面施铆力降至0的S_S实铆铆接行程最大值中的任意一种或多种的组合；

铆接质量诊断方式为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，获取铆接特征向量，基于Setting阶段中Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点、Fmax铆接力峰值点及其对应的铆接行程点位S_set所表征的铆钉镦头成形与铆接紧固精度判断是否存在影响铆接质量的铆接过程异常；

紧固件诊断为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，基于Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点和/或Fmax铆接力峰值点所表征的包括材质和规格的铆钉参数，判断与用户选择/输入的铆钉参数是否存在偏差，或判断前后在同一批次铆接工作中，铆钉材质和规格是否存在显著差异，用于混料诊断；

工件诊断方式为：在铆接工作过程中生成铆接过程铆接函数f’(·)，获取特征点及铆接特征向量,基于实铆行程0点、Datum点、Pier点、F_max点、S_S点及所选用的铆钉参数所关联表征的铆接工件允许厚度，用于判断铆接工件厚度是否超出许可阈值范围，或在同一批次铆接工作中，铆接工件厚度是否存在显著差异。

6.根据权利要求1所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，数控铆接系统基于坐标参照系统，根据所设置的坐标原点，生成并输出平滑经过铆接过程参数变量的特征曲线，特征曲线描述坐标参照系统内铆接过程参数变量之间的关联关系，数控铆接系统通过解析特征曲线识别各特征点及相应的铆接特征向量；

系统中预存有在测试模式下通过前述方式获得的测试特征曲线；铆接工作中，系统通过前述方式获取铆接特征曲线；

铆接过程诊断，或者，用于将铆接特征曲线和测试特征曲线进行比对，以铆接特征向量距离作为相似度表征，用于判断铆接过程是否存在显著异常。

7.根据权利要求6所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的特征曲线包括铆接力-铆接行程曲线(F-S)、铆接力-时间曲线(F-t)、铆接行程-铆接力-铆接时间(F-S-t)中的任意一种或多种的组合；

数控铆接系统基于特征曲线进行铆接诊断，并基于特征曲线将标准施铆过程划分为四个典型阶段：Forming阶段、Yielding阶段、Setting阶段、Retention阶段，其中：

Forming弹性形变阶段，对应自Fs施铆起点至Datum铆钉芯杆钉筒复合体第一实体点拐点之间的区间，为铆钉在载荷作用下的弹性形变阶段；

Yielding屈服镦粗阶段，对应自铆钉钉筒和芯杆复合体Forming阶段结束点至Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点，为铆钉在施铆载荷及施铆载荷加载速度作用下且受到铆接工件孔壁约束的塑性形变墩粗阶段；

Setting铆接紧固阶段，对应自Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点至抽断自适应芯杆的F_max铆接力峰值点区间，为铆钉在施铆载荷作用下且受到铆接工件孔壁以及墩头接触面约束的塑性形变墩头成型紧固阶段；

Retention保持力阶段，芯杆被抽断之后，最后的工作是将断裂的芯杆抽离钉筒，因为抽离钉筒的载荷需求小，但仍然需要动力系统继续提供拉铆力将断裂的芯杆抽离钉筒并控制铆接行程的停机点；

数控铆接系统基于四个典型阶段分析铆接特征曲线，并获取特征点及铆接特征向量以进行铆接过程诊断、铆接质量诊断、紧固件诊断和工件诊断。

8.根据权利要求7所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的测试模式为仅上载铆钉不装载铆接工件工况下的空拉测试模式，数控铆接系统在测试模式下对铆钉进行铆接工作，并生成相应参数铆钉的铆接过程测试函数f(·)及其测试变量数据链和测试特征曲线。

9.根据权利要求8所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，铆接工作中，系统基于获取的铆接变量数据链进行铆接控制：

S1.根据输入的铆钉参数确定相应的铆接过程测试函数f(·)；

S2.上载铆钉，对铆钉进行预紧，实时监测轴向力是否高于预紧力阈值，达到预紧力阈值时，设置坐标原点构建坐标参照系统；

S3.施加载荷进入铆接行程，实时监测铆接力、铆接行程，并将获得的铆接力和铆接行程标注在相应的坐标参照系统中；

S4.识别特征点，在铆钉出现Pier铆钉复合体及铆接工件第二实体点拐点时表示进入Setting阶段，减小加载速度，当检测到F_max铆接力峰值点时表征为识别到断裂点，继续控制行程并监测铆接力，在铆接力降为0后根据预设确定自适应停机点X-POINT，并在停机点X-POINT自动切断电源结束铆合动作；

S5.依用户动作切换动力系统方向，启动动力系统进行退出尾杆操作，此时，完成一次完整铆接，自动保存该次铆接的变量数据链。

10.根据权利要求9所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，步骤S1中，根据铆接过程测试函数f(·)确定铆接力峰值Fmax的下限及铆接行程最大阈值S_max；且基于铆接力峰值F_max是否达到其下限判断铆钉质量；

步骤S4中，根据预设确定停机点X-POINT后，若停机点X-POINT所处的铆接行程若大于S_max，则在S_max处停机，否则在停机点X-POINT处停机；

铆接控制还包括续铆控制，施铆过程中出现异常中断工况下实现强退续铆，数控铆接系统在铆接工作过程中获取变量数据链和特征点及铆接特征向量,并确定异常中断所处的铆接阶段和正向紧固行程，根据异常中断工况，提供强退保护与续铆控制；

所述的强退保护是在出现异常中断用户强制退出时，数控铆接系统保存中断现场数据，实时监测确认退出行程中的电机电压/电流在许可范围内，并确保反向行程大于正向紧固行程与保护圈数对应行程之和，确保抽芯铆钉与导嘴端面之间存在有间隙分离并保证爪片未加力咬到芯杆，以实现异常退出铆接过程；

所述的续铆控制是在出现异常中断用户强制退出进行的续铆操作，数控铆接系自动选择所述的自适应铆接模式完成续铆过程。

11.根据权利要求1-10所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的数控铆接系统包括电控主板和连接于所述电控主板的存储模块和/或传输模块、显示模块及其上的控键；

所述的铆接力传感器为安装在动力机构机架中传感器腔体内的压力传感器，所述的铆接动力机构包括用于连接铆接功能组件的主轴，所述的主轴周向可活动地贯穿于压力传感器内，主轴位于压力传感器两侧分别设有前推力轴承和后推力轴承，所述的主轴承受轴向载荷时可通过前推力轴承和/或后推力轴承将轴向载荷转化为前推力轴承和/或后推力轴承与压力传感器之间的压力；

所述的铆接行程传感器包括角度传感器，所述的铆接动力机构包含电机和变速箱，所述的变速箱包含驱动主轴转动的输出轴，所述的角度传感器设置在所述的输出轴上。

12.根据权利要求1-10所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，构成变量数据链的铆接过程参数变量同时还包括系统电路自监测的实时电信号，在铆接工作过程中数控铆接系统实时监测铆接工况，获取驱动电机的实时电压/电流，与所获取的实时铆接力和/或铆接行程，进一步生成二维/三维扩展铆接特征曲线，包括I-t(电机电流-铆接时间)曲线、V-t(电机电压-铆接时间)曲线、F-I(铆接力-电机电流)曲线、F-P(铆接力-电机输出功率)曲线、S-t(铆接行程-铆接时间)曲线、S-I(铆接行程-电机电流)曲线、S-P(铆接行程-电机输出功率)曲线、F-S-I(铆接力-铆接行程-电机电流)曲线、F-S-P(铆接力-铆接行程-电机输出功率)曲线中的任意一种或多种的组合。

13.根据权利要求1-10所述的用于抽芯铆钉的数控铆接系统，其特征在于，所述的铆接过程铆接函数f’(·)、铆接过程铆接函数f’(·)的变量参数还包括铆接铆接次数、铆钉参数、铆接工件参数、动力参数、电控系统开关控键参数、系统辅助联动机构参数；

所述的系统辅助联动机构包括对孔、定位、预紧功能的多自由度机械手臂、机器人和/或自动上料机构。