[发明专利]在振动焊接过程中实时地检测和预测焊接质量

说明书

技术领域

本发明涉及在振动焊接过程中显示焊接质量状态。

背景技术

振动焊接过程涉及对夹紧的工件的高频率振动能量的受控应用。在焊接界面产生表面摩擦，其最终将界面处的邻近工件表面软化和连结。经振动焊接的组件的效率、一致性和长期可靠性/耐久性主要地取决于用于形成各种焊接部的焊接工具和控制方法。

各种基于闭环参数的控制技术通常在振动焊接过程期间应用，以将一定的焊接参数保持在校准极限中。该方法可生产随时间的相当地一致的焊接参数。然而，稳定的焊接过程参数仍难以生产一致高质量的焊接部。此外，例如材料质量这样的外部因素也会影响焊接质量。而且，一个焊接部的过早失效会影响被焊接系统的性能。因此共同的做法是通过对一个焊接部的视觉检查来确定完整性，随后是称为抽检这样的艰苦的强度大的过程，其中在实体上通过操作者使用抽检工具而测试形成的每一个焊接部。

发明内容

本文公开一种振动焊接监测系统和方法，其可与振动焊接过程关联使用。可以通过本方法增强制造过程的工件是多电芯电池模块，其具有一系列焊接的电池电芯接片。这种电池模块可以配置为用作功率源，例如用于电动车、混合动力电动车或增程式电动车上的牵引电动机。尽管本方法并不限于电池电芯接片的焊接过程监测，但是本文所述的电池模块是本发明可以应用的这类系统的代表。因此，在本说明书的其余部分都使用示例性电池模块用于说明。

具体说，本文公开的系统包括主机和状态投射器。主机与传感器的集合电通信，所述传感器集合产生描述焊接过程各个方面的一个或多个感测信号，且焊接控制器产生用于控制焊接焊头的控制信号。主机处理感测信号和控制信号，以预测焊接部的质量状态，所述焊接部使用焊接焊头形成，可能包括识别任何可疑焊接部。主机随后启动状态投射器，以在焊接部上或附接显示的预测的质量状态。

本文还公开一种方法，其包括在工件上或中的一个或多个焊接部形成期间从传感器（一个或多个）接收一组感测信号。方法还包括从振动焊接系统的焊接控制器接收控制信号，控制信号使得焊接焊头以校准的频率振动。主机预测被形成的各种焊接部的质量状态。预测质量状态随后被使用状态投射器显示在工件的表面上。

公开另一系统其还包括焊接焊头，焊接控制器和传感器的集合。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是如本文公开地配置的用于振动焊接的监测系统的示意图。

图2是示例性多电芯电池模块的一部分的示意性透视图，所述模块的焊接质量可以经由图1所示的监测系统实时地被监视和预测。

图3是图1所示的监测系统的另一示意图。

图4是在多个维度中映射的一组提取特征的示例性图。

图5是用于监视和显示振动焊接过程中的焊接质量的示例性方法的流程图。

具体实施方式

参见附图，其中几幅图中相同的附图标记指示相同部件，振动焊接系统11示意性地显示在图1中。振动焊接系统11包括焊接组件12和监测系统13。监测系统13与焊接组件12通信。使用监测系统13目的是通过基本上消除振动焊接过程期间虚假情况和通过减少在完成组件中对每个焊接部直接手动检查或抽检而改善生产效率。

图1所示的焊接组件12包括超声波发生器/焊头4和砧16，以及如下所述的其他工具和部件。监测系统13配置为监测通过功率供应/焊接控制器20提供的和/或通过传感器25的集合而测量的各种控制信号，所述传感器相对于焊接设备12定位。监测系统13联机实时地预测焊接组件12是否已经产生客观上通过/好的焊接部或可疑焊接部。可疑焊接部随后经历直接的生产线终点检查，例如手动抽查或其他间接的焊接部测试，以查证任何不能令人满意的/坏的焊接部的存在和将其隔离。经证实的坏的焊接部被标记且被成像，如下文参考图3所述的。

图1的监测系统13可以包括状态投射器50和可选显示器59(见图3)。状态投射器50通过对可疑焊接部照亮而与主机40和工件30相互作用。状态投射器50可以可选地使得好的焊接部高亮。这种高亮可以在焊接部形成时直接地在焊接部本身上执行或在工件30的另一表面上执行，例如邻近焊接部。状态投射器50的结构和功能在下文参考图3详细描述。