[发明专利]一种焊接质量监控系统

说明书

技术领域

本发明是涉及焊接控制技术领域，特别涉及一种焊接质量监控系统，其具有基于网络的具有可移植性和焊接过程的实时监测性。

背景技术

电弧焊是现代焊接方法之一，是应用最广泛、最重要的一类焊接方法，在世界焊接生产总量中，电弧焊接方法一般占焊接总量的60%以上。焊接过程中的电参数不仅包含了焊接电源性能的信息，而且包含焊接质量的信息，如：核心大小、熔池形状、熔深状况、熔滴过渡频率和形态等，因此焊接过程电信号的实时监测对保证焊接过程的顺利进行和焊接接头的质量具有重要意义。焊接过程中的电流、电压可以反映出电弧负载动态变化时弧焊电源对应的的瞬时反应能力，从而反映出焊接电源性能的信息。除此之外，焊接过程中的电流、电压波形可以间接的包含焊接质量的信息。焊接过程中电弧电流与电弧电压是否稳定，可以的反映出焊接过程是否稳定，而焊接过程的稳定与否则决定着产品缺陷率。

焊接质量可分为直接焊接质量和间接焊接质量。一般焊接产品焊接接头使用的主要内容有：力学性能，内外部缺陷，焊后产品几何尺寸等。所谓间接焊接质量，就是在焊接过程中能够被焊工的感官或者特质的传感器检测到的，间接决定上述直接焊接质量的有关因素。这种间接焊接质量虽然不能直接说明焊接接头的使用性能，但是它们却在很大程度上决定着某些直接焊接质量。焊接过程中，能监测到的与电弧过程稳定性有关的间接焊接质量因素主要有：电弧电流与电弧电压。

间接焊接质量虽然不等于直接焊接质量，但是由于焊接过程所采用的焊接条件及参数都是根据产品焊接质量要求，经过大量焊接试验确认可以满足要求的，如果在焊接过程严格要求这些焊接条件与参数，同时又能实时地将干扰因素引起的间接焊接偏差自适应控制在允许范围内，那么产品的直接焊接质量就可以很大程度上得到保证。

良好的弧焊过程由大量的相关参数控制。弧焊过程中的电参数，焊接电压和焊接电流包含了焊接过程的大量信息。焊接过程中的电参数不仅包含了焊接电源性能的信息，而且包含焊接质量的信息，如：核心大小、熔池形状、熔深状况、熔滴过渡频率和形态等。因此，焊接过程的电信号可用来追溯焊接过程，为焊接过程的稳定性和焊接质量的一致性提供重要参考。同时随着生产规模的日益扩大和精益化生产的要求，需要保证焊接过程的稳定和焊接产品质量的一致。当焊接过程存在干扰时，如工件装配间隙的变化导电嘴磨损，网路电压波动以及送丝阻力引起的电弧不稳等都会出现焊接质量的波动。采用先进和便利的仪器设备对焊接过程进行跟踪、监测、记录、分析、评定，保证焊接工艺和焊接质量的稳定；宏观上和微观上再现实际产品的焊接过程，从而可以提高和保证焊接质量、查找焊接过程潜在的质量隐患、分析焊接过程及焊接缺陷的产生原因。因此，在线监测弧焊过程的质量是具有重要意义的，实际课题倍受工业界的关注。因此，研制各种在线过程检测和工艺过程质量评估系统具有重要的实用价值。

焊接生产的主要任务是得到可靠的焊接接头，如果早期准确可靠的发现焊接过程中的干扰或误差信号，就能省去焊后监测工作，也能能避免费用较大的焊后修复。

长期以来，对焊接电流、电弧电压、焊接速度等关键参数的实时测量监控，虽然有很多方法，如通过光电示波器获取电压和电流的波形来研究分析焊接过程的稳定性，靠肉眼和手工观察记录焊接参数等，但手工记录焊接过程不仅消耗焊接工人的时间，而且手工记录的容易有误差；同时，随着现代制造技术的发展，生产线上的焊接节点越来越多，通过网络将各电焊机连接起来，并由中心监控室对其状态实时监控，当出现异常时进行干预调整，是保证焊接规范统一的有效方法，但是传统的模拟方式传输数据能力有限，且受现场电磁干扰影响较大，不适合应用于网络系统中。

将计算机技术及网络技术应用于传统的焊接工业，实现焊接过程的远程控制、缺陷诊断等系统，是实现生产焊接过程自动化的基础，也是保证焊接质量的有效途径。传统的模拟方式传输数据能力有限，且受现场电磁干扰影响较大，不适合应用于网络系统中，而信息化联网通信可用来保证产品质量和进行生产适应性控制。随着单片机和传感技术的发展，使得利用低成本的单片机进行焊接电源电压、电流信号的高速采集成为可能。

因此，有必要提供一种焊接质量监控系统，以实现对焊接接头质量做出更准确的判断，从而更好的提升焊接接头的运行效率和性能，以及更自动化的运行，从而克服现有的焊接方法中存在的技术问题。

发明内容