基于电极位移的电阻点焊质量控制装置与方法

摘要

本发明公开一种焊接技术领域的基于电极位移的电阻点焊质量控制装置与方法。在初级回路的输入端加上380V的交流电源，在反并联晶闸管的可控触发下，交流电压经变压器降压将焊接能量转换到次级回路；在次级回路里获得大电流对工件进行焊接，工件的点焊部位产生热膨胀，其膨胀量由电极位移传感装置进行测量；点焊质量控制器采集电极位移传感装置的位移测量值后进行数值处理，得到飞溅预防判断与熔核尺寸的估测，以此获得焊接电流控制电压信号输给触发驱动电路；触发驱动电路发出触发脉冲给反并联晶闸管来控制晶闸管的导通角，从而有效调节焊接电流与控制焊接质量。本发明能够较好地解决电阻点焊质量的实时监测与控制问题。

主权项

一种基于电极位移的电阻点焊质量控制装置，包括一初级回路，一次级回路，一电极位移传感装置，一触发驱动电路和一点焊质量控制器，其中：所述初级回路由一反并联晶闸管和一焊接变压器的原边串连而成，其输入端加上380V的交流电压；所述次级回路由焊接变压器的副边和夹持工件的电极串连而成，当电极间压紧工件时形成电路闭环；所述的反并联晶闸管处于初级回路，用来控制初级回路中交流电源电压的导通角，从而控制焊接电流的大小；所述的焊接变压器处于初级回路与次级回路之间，用来将初级回路的高电压低电流变为次级回路的低电压高电流，从而为工件的点焊提供大电流；所述的夹持工件的电极装在固定式点焊机的电极握杆上，用来压紧被焊工件和接通次级回路的电流以产生电阻热来焊接工件；所述的电极位移传感装置固定在夹持工件的电极中的下电极，其位移触头与固定在夹持工件的电极中的上电极的挡块接触，用来测量电极间的电阻热膨胀，其信号输出线与点焊质量控制器的数据采集端口相连；所述点焊质量控制器用来实现初始参数的设置、位移信号的采集、电极气缸的控制以及焊接电流的控制电压的输出，点焊质量控制器采集电极位移传感装置的位移测量值后进行数值处理，得到飞溅预防判断与熔核尺寸的估测，以此获得焊接电流控制电压信号输给触发驱动电路；所述的触发驱动电路与点焊质量控制器的D/A输出端口连接，接收点焊质量控制器的控制电压信号后产生触发脉冲，触发驱动电路的脉冲输出端口与反并联晶闸管相连，其产生的触发脉冲用来触发反并联晶闸管的导通，不同控制电压对应不同的导通角，从而有效控制焊接电流的大小；所述点焊质量控制器包括：预处理模块、飞溅预防模块、熔核尺寸估算模块、电流大小与断电时间调节模块，其中：预处理模块接收电极位移传感装置的位移信号，进行低通滤波和带通滤波处理，处理后的结果送入飞溅预防模块和熔核尺寸估算模块，飞溅预防模块根据位移曲线100Hz的电阻热位移波动的物理特征来预防飞溅发生，熔核尺寸估算模块采用HMM模型实时估算出熔核尺寸的大小，飞溅预防模块和熔核尺寸估算模块的处理结果一并送入电流大小与断电时间调节模块，焊接电流大小与断电时间调节模块根据飞溅预防模块和熔核尺寸估算模块的处理结果来调节焊接电流，并输出新的焊接电流的控制电压；所述的飞溅预防模块根据位移曲线100Hz的电阻热位移波动的物理特征来预防飞溅发生是指：在固液变相阶段，交流电流的每半周波脉冲能量的输入会使电极位移发生相应的热膨胀，通过100Hz的滤波处理将每半周波的位移热膨胀特征值提取出来，将100Hz带通滤波出来的曲线的峰值与对应条件下的阈值进行比较，判断是否超过阈值，如果超过阈值，则将焊接电流的控制电压下调，如果未超过阈值，则不发出电流调节信号。