專利名稱:鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,尤其涉及一種全自動的鋁合金點焊 過程質(zhì)量監(jiān)測儀,屬于焊接監(jiān)測設(shè)備的生產(chǎn)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
鋁合金點焊作為一種高效率的焊接方法在航空、航天產(chǎn)品生產(chǎn)中得到了廣 泛的應(yīng)用。在航空、航天產(chǎn)品的生產(chǎn)中, 一個微小的缺陷都可能帶來一場巨大 的災(zāi)難,而且在每一件航空、航天產(chǎn)品上有數(shù)百個焊點,而不同焊點又因鋁板 材料和厚度的組合而采用不同的工藝參數(shù)。由于焊點質(zhì)量與各參數(shù)在焊接過程 中發(fā)生的變化密切相關(guān),故僅在焊接過程結(jié)束后采用抽檢法評估焊接質(zhì)量,既 浪費大量的人力和物力,又不能完全保證焊點質(zhì)量。目前市場上的點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀多采用電參數(shù)作為監(jiān)測對象,主要是通 過測量工件上的電壓和焊接電流而計算得到動態(tài)電阻來評價焊點質(zhì)量,這種方 法被稱為"動態(tài)電阻法",但由于材質(zhì)的問題,這種方法不適用于鋁合金點焊的 過程質(zhì)量監(jiān)測;也有的監(jiān)測儀是通過設(shè)定點焊過程中電壓或者電流的標(biāo)準(zhǔn)曲線 來判讀焊點質(zhì)量,焊接過程中檢測到的電壓或者電流曲線和標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較, 如果某些周期和標(biāo)準(zhǔn)曲線相差較大,則斷定焊接過程出現(xiàn)了問題,熔核質(zhì)量差, 這種方法同樣不適用于鋁合金點焊的過程質(zhì)量監(jiān)測;其它還有超聲波、紅外測 溫等方法用于點焊過程質(zhì)量的在線監(jiān)測,但是由于技術(shù)上的局限性或者經(jīng)濟上 的限值一直停留在研究階段,未見應(yīng)用于工業(yè)中。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提供一種全自動、測量精確的鋁合金 點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀。本發(fā)明通過以下方式來實現(xiàn)上述目的本發(fā)明中,電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號輸
出端分別與接口電路的對應(yīng)信號輸入端連接,接口電路與信號采集卡通過數(shù)據(jù) 通訊線連接,信號采集卡與工控機通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。作為本發(fā)明的進一步改進,所述工控機上安裝有用于采集模擬信號、進行 數(shù)據(jù)分析、特征信號提取的軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)除了完成數(shù)據(jù)采集和存儲外, 還具有數(shù)據(jù)分析、特征信號提取等功能。所述工控機還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。工控機在得到外部觸發(fā)命令 后才開始采集信號,有利于操作人員對設(shè)備的控制。所述工控機還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。顯示器將工控機獲取的信息可 視化,可顯示熔核質(zhì)量信息和采集到的各種波形信號;鍵盤、鼠標(biāo)則負責(zé)將用 戶的輸入發(fā)送給工控機,從而使工控機可響應(yīng)用戶的命令。所述電流傳感器包括電流模塊和測量電阻。所述電流模塊采用LT1005S電 流模塊,待測電流信號流過的電纜穿過LT1005S電流模塊的中心孔,則電流模 塊感應(yīng)出一個成比例關(guān)系的小電流,電流范圍在正負200毫安,感應(yīng)出的電流 流過測量電阻,則測量電阻兩端的電壓和感應(yīng)電流成正比,所以測量電阻兩端 的電壓和待測電流信號成正比,測量測量電阻兩端的電壓值則可計算出待測電 流值。所述電壓傳感器包括電壓模塊和測量電阻。所述電壓模塊采用LA100電壓 模塊,待測電壓信號接入LA100電壓模i央,則LA100電壓模塊輸出對應(yīng)成比例 的電流信號,該電流信號流過測量電阻,則測量電阻上的電壓值和待測電壓信 號成正比,測量測量電阻兩端的電壓值則可計算出待測電壓值。所述位移傳感器采用渦流位移傳感器。該傳感器可直接測量電極相對于焯 機殼體的位移,并將位移量轉(zhuǎn)換為電壓信號。所述的位移傳感器是采用上海"瑞 視"的渦流位移傳感器。所述壓力傳感器采用高靈敏度石英晶體傳感器。該傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)變 成電壓信號。
所述采集卡可將傳感器輸出的模擬量采集到計算機并可對傳感器輸出控制信號。所述的數(shù)據(jù)采集卡采用美國國家儀器公司的6023E多功能數(shù)據(jù)采集卡。 所述接口電路的作用是將數(shù)據(jù)采集卡的輸入輸出通道和傳感器的輸出信號和控制信號連接起來。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明能根據(jù)鋁合金點焊過程的特征信息精確地在線監(jiān)測鋁合金的熔核質(zhì) 量,能有效地保證焊點質(zhì)量,避免因焊接質(zhì)量引起的航天重大事故,也有效地 節(jié)省了時間、人力和物力。
圖l是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖; 圖2是本發(fā)明中的外部觸發(fā)采集開始電路圖; 圖3是本發(fā)明中壓力傳感器的觸發(fā)電路圖; 圖4是本發(fā)明中接口電路的接口圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步具體說明如圖1所示,電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號 輸出端分別與接口電路的對應(yīng)信號輸入端連接,接口電路與信號采集卡通過數(shù) 據(jù)通訊線連接,信號采集卡與工控機通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。工控機上安裝有用于采集模擬信號、進行數(shù)據(jù)分析、特征信號提取的軟件 系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)除了完成數(shù)據(jù)采集和存儲外,還具有數(shù)據(jù)分析、特征信號提取 等功能。工控機還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。工控機在得到外部觸發(fā)命令后才開始采集信號,有利于操作人員對設(shè)備的控制。在圖2中,V1是一個交流36V 的電源,開關(guān)Sl表示的一般是腳踏開關(guān),當(dāng)開始焊接程序時,腳踏開關(guān)閉合。 圖2中的B1是整流電路,將輸入的交流信號變成直流,電阻R1限流,發(fā)光二
極管U1采用的型號是TLP521-1,結(jié)合圖2和圖4,TRIGIN端子和圖4中的P0. 0 腳連接。當(dāng)腳踏開關(guān)S1閉合時,TRIGIN端子的電平由高變成低,此時安裝于 工控機的軟件系統(tǒng)自動監(jiān)測TRIGIN端子上的電壓信號,當(dāng)發(fā)現(xiàn)由高變低時就開 始采集數(shù)據(jù)。如圖1所示,工控機還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。顯示器將工控機獲取 的信息可視化,可顯示熔核質(zhì)量信息和采集到的各種波形信號;鍵盤、鼠標(biāo)則 負責(zé)將用戶的輸入發(fā)送給工控機,從而使工控機可響應(yīng)用戶的命令。圖3是壓力傳感器的觸發(fā)電路圖,壓力傳感器平時處于復(fù)位狀態(tài),當(dāng)需要 采集壓力信號時,需要給一個觸發(fā)信號。結(jié)合圖3和圖4,圖3中,TRIG0UT 端子接圖4中的P0. l端子,發(fā)光二極管U1的型號是TLP521-1, TRIG4PS端子 接壓力傳感器的觸發(fā)信號端。當(dāng)軟件系統(tǒng)開始采樣各傳感器的信號時,首先通 過數(shù)據(jù)采集卡輸出一個觸發(fā)信號,當(dāng)TRIGOUT端子為高電平時,TRIG4PS端子 就變成低電平,此低電平觸發(fā)壓力傳感器開始工作。結(jié)合圖1和圖4,電壓傳感器的輸出信號端接圖4中的AI0端子,電流傳 感器的輸出信號端接圖4中的All端子,壓力傳感器的輸出信號端接圖4中的 AI2端子,位移傳感器的輸出信號端接圖4中的AI3端子,各通道釆用單端參 考地接法。
權(quán)利要求
1、一種鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號輸出端分別與接口電路的對應(yīng)信號輸入端連接,接口電路與信號采集卡通過數(shù)據(jù)通訊線連接,信號采集卡與工控機通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述工 控機上安裝有用于采集模擬信號、進行數(shù)據(jù)分析、特征信號提取的軟件系 統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征 在于所述工控機還連接有外部觸發(fā)采集開始電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的鋁合金點傳過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征 在于所述工控機還連接有顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述電 流傳感器包括電流模塊和測量電阻。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述電 壓傳感器包括電壓模塊和測量電阻。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述位 移傳感器采用渦流位移傳感器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述壓 力傳感器采用高靈敏度石英晶體傳感器。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀,其特征在于所述采 集卡可將傳感器輸出的模擬量采集到計算機并可對傳感器輸出控制信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全自動的鋁合金點焊過程質(zhì)量監(jiān)測儀。本發(fā)明中,電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器和位移傳感器的信號輸出端分別與接口電路的對應(yīng)信號輸入端連接,接口電路與信號采集卡通過數(shù)據(jù)通訊線連接,信號采集卡與工控機通過數(shù)據(jù)通訊總線連接。各傳感器采集的信號通過信號采集卡傳輸?shù)焦た貦C,工控機的信號采集及處理系統(tǒng)會將各種信號直觀地反映給用戶,用戶即可了解鋁合金點焊過程中的熔核質(zhì)量,并能通過信號采集卡對各傳感器進行相應(yīng)的控制。本發(fā)明能根據(jù)鋁合金點焊過程的特征信息精確地在線監(jiān)測鋁合金的熔核質(zhì)量,能有效地保證焊點質(zhì)量。
文檔編號G01N27/20GK101118228SQ20071004970
公開日2008年2月6日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者夏旭新, 張萬春, 張志華, 立 蔣 申請人:中國航天科技集團公司長征機械廠