CN201096746Y - 铝合金点焊过程质量监测仪 - Google Patents

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张万春
蒋立
夏旭新
张志华
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Abstract

本实用新型公开了一种全自动的铝合金点焊过程质量监测仪。本实用新型中，电流传感器、电压传感器、压力传感器和位移传感器的信号输出端分别与接口电路的对应信号输入端连接，接口电路与信号采集卡通过数据通讯线连接，信号采集卡与工控机通过数据通讯总线连接。各传感器采集的信号通过信号采集卡传输到工控机，工控机的信号采集及处理系统会将各种信号直观地反映给用户，用户即可了解铝合金点焊过程中的熔核质量，并能通过信号采集卡对各传感器进行相应的控制。本实用新型能根据铝合金点焊过程的特征信息精确地在线监测铝合金的熔核质量，能有效地保证焊点质量。

Description

铝合金点焊过程质量监测仪
技术领域
本实用新型涉及一种点焊过程质量监测仪，尤其涉及一种全自动的铝合金点焊过程质量监测仪，属于焊接监测设备的生产领域。
背景技术
铝合金点焊作为一种高效率的焊接方法在航空、航天产品生产中得到了广泛的应用。在航空、航天产品的生产中，一个微小的缺陷都可能带来一场巨大的灾难，而且在每一件航空、航天产品上有数百个焊点，而不同焊点又因铝板材料和厚度的组合而采用不同的工艺参数。由于焊点质量与各参数在焊接过程中发生的变化密切相关，故仅在焊接过程结束后采用抽检法评估焊接质量，既浪费大量的人力和物力，又不能完全保证焊点质量。
目前市场上的点焊过程质量监测仪多采用电参数作为监测对象，主要是通过测量工件上的电压和焊接电流而计算得到动态电阻来评价焊点质量，这种方法被称为“动态电阻法”，但由于材质的问题，这种方法不适用于铝合金点焊的过程质量监测；也有的监测仪是通过设定点焊过程中电压或者电流的标准曲线来判读焊点质量，焊接过程中检测到的电压或者电流曲线和标准曲线相比较，如果某些周期和标准曲线相差较大，则断定焊接过程出现了问题，熔核质量差，这种方法同样不适用于铝合金点焊的过程质量监测；其它还有超声波、红外测温等方法用于点焊过程质量的在线监测，但是由于技术上的局限性或者经济上的限值一直停留在研究阶段，未见应用于工业中。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题而提供一种全自动、测量精确的铝合金点焊过程质量监测仪。
本实用新型通过以下方式来实现上述目的：
本实用新型中，电流传感器、电压传感器、压力传感器和位移传感器的信号输出端分别与接口电路的对应信号输入端连接，接口电路与信号采集卡通过数据通讯线连接，信号采集卡与工控机通过数据通讯总线连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述工控机上安装有用于采集模拟信号、进行数据分析、特征信号提取的软件系统。软件系统除了完成数据采集和存储外，还具有数据分析、特征信号提取等功能。
所述工控机还连接有外部触发采集开始电路。工控机在得到外部触发命令后才开始采集信号，有利于操作人员对设备的控制。
所述工控机还连接有显示器、键盘和鼠标。显示器将工控机获取的信息可视化，可显示熔核质量信息和采集到的各种波形信号；键盘、鼠标则负责将用户的输入发送给工控机，从而使工控机可响应用户的命令。
所述电流传感器包括电流模块和测量电阻。所述电流模块采用LT1005S电流模块，待测电流信号流过的电缆穿过LT1005S电流模块的中心孔，则电流模块感应出一个成比例关系的小电流，电流范围在正负200毫安，感应出的电流流过测量电阻，则测量电阻两端的电压和感应电流成正比，所以测量电阻两端的电压和待测电流信号成正比，测量测量电阻两端的电压值则可计算出待测电流值。
所述电压传感器包括电压模块和测量电阻。所述电压模块采用LA100电压模块，待测电压信号接入LA100电压模块，则LA100电压模块输出对应成比例的电流信号，该电流信号流过测量电阻，则测量电阻上的电压值和待测电压信号成正比，测量测量电阻两端的电压值则可计算出待测电压值。
所述位移传感器采用涡流位移传感器。该传感器可直接测量电极相对于焊机壳体的位移，并将位移量转换为电压信号。所述的位移传感器是采用上海“瑞视”的涡流位移传感器。
所述压力传感器采用高灵敏度石英晶体传感器。该传感器将压力信号转变成电压信号。
所述采集卡可将传感器输出的模拟量采集到计算机并可对传感器输出控制信号。所述的数据采集卡采用美国国家仪器公司的6023E多功能数据采集卡。
所述接口电路的作用是将数据采集卡的输入输出通道和传感器的输出信号和控制信号连接起来。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型能根据铝合金点焊过程的特征信息精确地在线监测铝合金的熔核质量，能有效地保证焊点质量，避免因焊接质量引起的航天重大事故，也有效地节省了时间、人力和物力。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构框图；
图2是本实用新型中的外部触发采集开始电路图；
图3是本实用新型中压力传感器的触发电路图；
图4是本实用新型中接口电路的接口图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步具体说明：
如图1所示，电流传感器、电压传感器、压力传感器和位移传感器的信号输出端分别与接口电路的对应信号输入端连接，接口电路与信号采集卡通过数据通讯线连接，信号采集卡与工控机通过数据通讯总线连接。
工控机上安装有用于采集模拟信号、进行数据分析、特征信号提取的软件系统。软件系统除了完成数据采集和存储外，还具有数据分析、特征信号提取等功能。
工控机还连接有外部触发采集开始电路。工控机在得到外部触发命令后才开始采集信号，有利于操作人员对设备的控制。在图2中，V1是一个交流36V的电源，开关S1表示的一般是脚踏开关，当开始焊接程序时，脚踏开关闭合。图2中的B1是整流电路，将输入的交流信号变成直流，电阻R1限流，发光二极管U1采用的型号是TLP521-1，结合图2和图4，TRIGIN端子和图4中的P0.0脚连接。当脚踏开关S1闭合时，TRIGIN端子的电平由高变成低，此时安装于工控机的软件系统自动监测TRIGIN端子上的电压信号，当发现由高变低时就开始采集数据。
如图1所示，工控机还连接有显示器、键盘和鼠标。显示器将工控机获取的信息可视化，可显示熔核质量信息和采集到的各种波形信号；键盘、鼠标则负责将用户的输入发送给工控机，从而使工控机可响应用户的命令。
图3是压力传感器的触发电路图，压力传感器平时处于复位状态，当需要采集压力信号时，需要给一个触发信号。结合图3和图4，图3中，TRIGOUT端子接图4中的P0.1端子，发光二极管U1的型号是TLP521-1，TRIG4PS端子接压力传感器的触发信号端。当软件系统开始采样各传感器的信号时，首先通过数据采集卡输出一个触发信号，当TRIGOUT端子为高电平时，TRIG4PS端子就变成低电平，此低电平触发压力传感器开始工作。
结合图1和图4，电压传感器的输出信号端接图4中的AI0端子，电流传感器的输出信号端接图4中的AI1端子，压力传感器的输出信号端接图4中的AI2端子，位移传感器的输出信号端接图4中的AI3端子，各通道采用单端参考地接法。

Claims (8)

1、一种铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：电流传感器、电压传感器、压力传感器和位移传感器的信号输出端分别与接口电路的对应信号输入端连接，接口电路与信号采集卡通过数据通讯线连接，信号采集卡与工控机通过数据通讯总线连接。
2、根据权利要求1所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述工控机上安装有用于采集模拟信号、进行数据分析、特征信号提取的软件系统。
3、根据权利要求1或权利要求2所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述工控机还连接有外部触发采集开始电路。
4、根据权利要求1或权利要求2所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述工控机还连接有显示器、键盘和鼠标。
5、根据权利要求1所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述电流传感器包括电流模块和测量电阻。
6、根据权利要求1所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述电压传感器包括电压模块和测量电阻。
7、根据权利要求1所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述位移传感器采用涡流位移传感器。
8、根据权利要求1所述的铝合金点焊过程质量监测仪，其特征在于：所述压力传感器采用高灵敏度石英晶体传感器。
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