[发明专利]一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估系统和方法

说明书

本发明公开一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估系统和方法，同步采集焊接电流和电极电压。在点焊机等效电路的基础上，利用Hilbert变换计算交流点焊过程的动态电阻。验证了新提出的动态电阻测量方法的可靠性、可行性和有效性，并从动态电阻的时域中提取8个特征点，并讨论所提取的特征与电阻点焊焊点接头强度之间的相关性，最后利用人工神经网络建立特征点与电阻点焊焊点接头强度之间的关系模型，以用于电阻点焊焊点质量的检测。利用本发明可以快速实现对电阻点焊焊点、最大剪切力的非破坏检测和评估，尤其适合焊接生产现场在线质量检测。

技术领域

本发明涉及电阻点焊焊点质量的无损检测技术领域，更具体地，涉及一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估系统和方法。

背景技术

电阻点焊在汽车工业中被广泛应用，据统计，一辆白车身上大约有4000-7000个焊点，焊点质量的好坏直接决定了整车安全性和使用寿命。因此，电阻点焊焊点质量的检测非常重要，焊接过程中高效率地对焊点质量进行传感和检测评估对于提高生产效率和焊接质量、节约生产成本具有重要意义。但在生产企业中，通常情况下均在焊后进行破坏性实验检焊接质量。这样的检测方法不但效率低下，成本高。由于电阻点焊工艺过程封闭不可见，点焊熔核位于叠层工件的结合面，无法对熔核生长过程进行直接观测，因此，只能通过检测点焊过程伴随的物理现象，间接推断熔核的形成与长大过程。近几十年来，人们测量了点焊过程中的各种动态信号，如焊接电流、焊接电压、动态电阻、电极力、电极位移、声波发射和温度等。电极位移是点焊质量监测中应用最广泛的信号之一，但其测量不可避免地会受到焊枪周围固定部件的位移传感器的干扰。动态电阻信号是另一种广泛使用的信号，它可以提供有关焊缝金块形成和生长的丰富信息，与焊点质量息息相关。

到目前为止，最广泛使用的动态电阻计算方法是将瞬时电压除以峰值电流点处的电流。认为该方法可以消除变压器引起的感应噪声。通过将得到的数据点连接在一起，可以得到动态电阻曲线。然而，该方法的动态电阻曲线是高度离散的，因为每半焊接周期只进行一次电阻计算(即每半焊接周期只能获得一个电阻数据)。

现有技术中涉及一种微型电阻点焊质量在线监测方法，属于微型电阻点焊质量监测技术领域。首先利用单光子探测器对微型电阻点焊生产过程中的电极与工件接触边缘的光子数随时间的变化情况进行实时监测，绘制出光子变化曲线。利用数据挖掘手段提取不同质量等级的微型电阻点焊接头质量的光子特征量，生成微型电阻点焊质量分类模型，建立基于光子信号的微型电阻点焊质量监测的数据库，实现不同工艺条件下微型电阻点焊接头质量自动在线监测。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估系统，提供更多的动态电阻随时间变化的细节。

本发明的进一步目的是提供一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于动态电阻信号的电阻点焊质量在线评估系统，其特征在于，包括数据采集与信号处理系统和计算机，其中：

所述数据采集与信号处理系统通过双绞屏蔽线测量电阻点焊机两电极间的焊接电压，所述数据采集与信号处理系统通过霍尔电流传感器测量电阻点焊机的焊接电流，所述数据采集与信号处理系统对同步获得的焊接电压和焊接电流进行预处理后发送至所述计算机；

所述计算机根据所述焊接电压和焊接电流得到动态电阻曲线，提取动态电阻曲线中的特征点，通过所提取的特征点，输入人工神经网络中检测，计算并输出电阻点焊焊点的接头强度，如小于设定阈值，该焊点被判定为不合格；如不小于设定阈值，该焊点被判定合格，进入下一次焊接。

优选地，所述数据采集与信号处理装置的ADC分辨率为16位。

优选地，所述数据采集与信号处理装置的采样率为100KHz。

优选地，所述数据采集与信号处理装置对对同步获得的焊接电压和焊接电流进行预处理，具体为：