轎車車身電阻點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)

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1、轎車車身電阻點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)第27卷第4期焊接Vo1.27No.42006年4月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONApril2006轎車車身電阻點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)許君,李永兵,陳關(guān)龍(上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海200030)囊要:介紹了一種以電極位移為監(jiān)測量的新型轎車車身點(diǎn)焊質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng).系統(tǒng)設(shè)計(jì)了專用夾具,解決了位移傳感器安裝對原系統(tǒng)的干涉問題,能夠很好地應(yīng)用于懸掛焊機(jī).系統(tǒng)通過對點(diǎn)焊過程中的電極位移進(jìn)行監(jiān)測,能夠?qū)ιa(chǎn)中焊點(diǎn)遇到的質(zhì)量問題進(jìn)行故障診斷,如工件表面質(zhì)量狀況差,分流,磨損,飛濺等情況.現(xiàn)場應(yīng)用證明,系統(tǒng)

2、具有良好的穩(wěn)定性和可靠性,適用于實(shí)際焊接生產(chǎn).關(guān)鍵詞:電阻點(diǎn)焊;電極位移;故障診斷;質(zhì)量監(jiān)測;懸掛焊機(jī)中圖分類號:TG438.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0253—360x(2006)04—041—040序言電阻點(diǎn)焊是轎車車身制造中的一項(xiàng)主要連接技術(shù),具有高效率,低成本,自動(dòng)化程度高等突出優(yōu)點(diǎn).然而.在轎車車身焊接裝配過程中,由于網(wǎng)壓波動(dòng),分流,板材表面不清潔,裝配間隙,電極錯(cuò)位等因素,通常會(huì)產(chǎn)生不合格的焊接接頭,嚴(yán)重影響車身裝配質(zhì)量.因此有必要采取有效的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制技術(shù)在線保證焊接質(zhì)量,及時(shí)指出焊接中的不合格焊點(diǎn),獲得高質(zhì)量的焊點(diǎn)….熱膨脹電極位移方法被研究者普遍認(rèn)為是一種很有前途

3、的點(diǎn)焊質(zhì)量控制方法L2].但傳統(tǒng)位移測量裝置的精度低,響應(yīng)速度慢,對原焊接系統(tǒng)會(huì)造成干涉等因素限制了該方法在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用.目前,電極位移方法還不能適用于懸掛焊機(jī)系統(tǒng),只是在剛性較好的固定焊機(jī)上得到了初步應(yīng)用L4J.因此,嘗試為懸掛焊機(jī)的x形焊槍設(shè)計(jì)專用夾具,使用熱膨脹電極位移方法來實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測,同時(shí)基于實(shí)時(shí)電極位移對不合格焊點(diǎn)進(jìn)行故障診斷.1車身點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)1.1位移傳感器的選擇與安裝實(shí)際焊接過程中,熱膨脹電極位移量很小,一般只有幾十到上百微米.因此,傳感器必須具有很高收稿日期-'2005—01—28基金曩目:上海市科委科技攻關(guān)項(xiàng)目(031111031)許君的測

4、量精度,分辨率,還需要有好的穩(wěn)定性,可靠性以及輸出信號便于測量等特性.從2O世紀(jì)60年代電極位移法開始發(fā)展以來,有觸點(diǎn)的電接觸傳感器,電位計(jì)式位移傳感器以及無觸點(diǎn)的電容式傳感器,線性可變差分變壓器都曾被采用,但都由于可靠性差,精度不夠或安裝干涉等原因而不能得到廣泛的應(yīng)用.因此,選擇合適的傳感器成為電極位移法應(yīng)用的關(guān)鍵之一.系統(tǒng)選用的是Omron公司的ZX--LD30V激光位移傳感器,它具有很高的測量精度和分辨率,而且抗干擾能力強(qiáng),易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測量和自動(dòng)化.其各項(xiàng)性能指標(biāo)為:(1)分辨率0.25tan;(2)測量范圍4n-an;(3)線性誤差:±0.2%FS;(4)響應(yīng)時(shí)間:0.3ms

5、;首先從硬件上保證了監(jiān)測系統(tǒng)的采集精度和響應(yīng)速度.傳感器的安裝對原焊接系統(tǒng)造成干涉也是熱膨脹電極位移方法應(yīng)用的一個(gè)不利因素,然而該監(jiān)測系統(tǒng)很好地解決了這個(gè)問題.通過設(shè)計(jì)專用夾具將傳感器安裝于X—GUN的根部,安裝方式如圖l所示.夾具制作材料為高強(qiáng)度絕緣塑料和鋁合金,在盡量減小自身重量的同時(shí)保證了夾具的剛度.夾具一端固定在焊槍頭部,沿電極臂向后延伸,并在夾具和焊槍的連接處加了墊圈,防止由于焊槍閉合時(shí)沖擊產(chǎn)生振動(dòng).激光傳感器安裝在夾具后部,這樣很好地解決了傳感器對原焊接系統(tǒng)的干涉問題.同時(shí)為了準(zhǔn)確計(jì)算測得的熱膨脹電極位移量,對系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定試驗(yàn).具體方法為用標(biāo)準(zhǔn)厚度塞尺放在電極之間模擬點(diǎn)

6、焊過程中的熱膨脹電極位移,采集此時(shí)傳感器測得的位移量.實(shí)際塞尺厚度與測量得到位移之間的關(guān)系如圖2.從圖上可知測得位移與實(shí)際值呈良好的線性關(guān)系,是實(shí)際值的0.6倍.42焊接第27卷呂i圖1傳感器安裝圖Fig.1Sensormountingdiagram塞尺厚度Hiram圖2系統(tǒng)測量精度標(biāo)定結(jié)果F.咱.2Systemmeasurementprecisioncalibrationresult1.2電極位移數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)硬件由四部分組成:(1)通電起始信號發(fā)生模塊;(2)數(shù)據(jù)采集與處理模塊;(3)數(shù)據(jù)傳輸模塊;(4)電源模塊.其硬件實(shí)物如圖3所示.其工作流程如下.(1)當(dāng)焊接起始信號以中

7、斷的方式通知采集模塊焊接通電開始時(shí),采集模塊開始工作,將傳感器送來的模擬電壓信號經(jīng)濾波消噪后轉(zhuǎn)換為數(shù)字系統(tǒng)可識別的數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換精度為l2位,使得系統(tǒng)的分辨率達(dá)到了l腫,充分保證了采集系統(tǒng)的精度,為人機(jī)交互系統(tǒng)提供了可靠的數(shù)據(jù)源.(2)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊(工業(yè)系統(tǒng)中常用的RS232串口)傳遞給人機(jī)交互系統(tǒng),并在傳輸過程中進(jìn)行可靠性校驗(yàn),提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性.(3)人機(jī)交互端接受傳輸模塊送來的數(shù)字位移信號,進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)處理后,實(shí)時(shí)顯示焊點(diǎn)位移曲線