基于电阻点焊过程信号的点焊质量监控方法研究.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
基于电阻点焊过程信号的点焊质量监控方法研究
姓名:史建涛
申请学位级别:硕士
专业:材料加工
指导教师:马跃洲
20050517
摘要点焊以其高效率、低成本的突出优点已』一泛应用于大批量薄板焊接结构生产中,如轿车车身、航空航天、家用电器和家具等。电阻点焊的形核处于封州状态,使得焊点质量参数酆酥本丁⑶慷鹊无论在焊接期问还是在焊后都无法直接观空、航天制造工程和电器工业的应用越来越广泛,故针对电阻点焊的质量控制已经成为了相关行业关注的热点。原有的点焊质量控制方法绝大多数都是基于一定的假设条件建立数学模型,而实际焊接过程的复杂程度使得这些模型与实际对象间相离电压、电极位移等焊接信号为对象,尝试使用人工神经网络和模糊控制等人工智能方法建立点焊质量的过程模型。论文工作主要包括以下内容:采集系统的研制。研制了以型疍卡为核心的数据采集系统,完成对电阻点焊过程中的焊接电压、焊接电流和电极位移信号的采集。过程信号的特征提取。尝试使用线性方程描述过程参量的变化趋势,并且确定过程信号的特征参量及其计算方法。窬缭げ饽P汀@肦神经网络工具,以点焊过程参量的周波序列作为输入,以对应焊点的拉剪力作为输出,建立点焊过程参数与焊点质量之间的映射模型,实现借助点焊过程信号来预测焊点的质量。点焊过程喷溅识别系统。分别使用模糊聚类分析和模糊推理的方法对点焊过程中的喷溅现象进行识别。点焊质量的模糊推理。根据喷溅识别系统的结果将点焊过程进行分类,当有喷溅时使用动态电阻参量建立的模糊推理系统对点焊质量进行推理:当无喷溅时使用电极位移参量建立的模糊推理系统对焊点质量进行推理。对比窬缭げ饨峁湍:评斫峁砻髂:评砗傅闱慷扔薪关键词:电阻点焊,数据采集,特征提取,纾:评较远,难以达到满意的适应效果。本课题以电且点焊质量在线监控为目的,电流、高的精度。测,从而给点焊质量监控和检测带来了极大的困难。但是由丁电阻点焊在汽车、航
祄甊廿摘要琍瓼..,琱琤—,甌.,琧甃,.瓽,瑃甀琩琿.,籭.,:琩,琭.,瑅
作者签名:粤ǖ际η┟作者签名:边瘟诸帆御∥.时间:。町、,、/罗关于学位论文使用授权说明原创性声明本人声明,所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果除了论文中特别加以标注的部分以外,论文中不包含其他人已经发表的论文或研究成果,也不包含为获得兰州理工大学或其他单位的学位或证书而使用过的资料与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明本人了解兰州理工大学有关保留使用学位论文的规定,即:学校有权保留学位论文,允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以采用复印缩印或其他手段保存学位论文;学校可根据国家或甘肃省有关部门规定送交学位论文兰州理工大学砸士掌位论文
第一章绪论问题的提出可用于电阻点焊过程的质量监控信号斟”。原有的点焊质量控制方法绝大多数都是基于一定的假设条件建立数学模型,突出优点已广泛用于大批量薄板焊接结构生产中,如轿车车身、航空航天、家用电器和家具等。尽管电阻点焊技术已经被应用了数十年,学术界对电阻点焊的不同方面也分别做了大量的科学研究,取得了一些成功的科研成果。但电阻点焊过程是⋯个高度非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程;对点焊过程有影响且在焊接期间难以检测的偶然因素太多;在不大的厚度范围内,要求特定而又准确的温度场分布,加热略微不足焊点强度便不够,加热略为增多又会引起深度压痕、飞溅等缺陷;焊接过程属于动态变化过程,随着加热的不断进行,熔核将产生从无到有、从小到大的变化;电阻点焊的形核处于封闭状态,使得焊点质量参数酆直径、强度等蘼墼诤附悠诩浠故窃诤负蠖嘉薹ㄖ苯庸鄄猓佣愫钢柿考嗫和检测带来了极大的困难。但是由于电阻点焊在汽车、航空、航天制造工程和电器工业的应用越来越广泛,故针对电阻点焊的质量控制已经成为了相关行业关注的热而实际焊接过程的复杂程度使得这些模型与实际对象间相离较远,难以达到满意的适应效果。这是基于数学建模控制方法本身的局限性所决定的,并且这些控制方法的控制结果无法直接体现焊点的实际使用要求】。在点焊质量检验方面,工厂一直采用焊前打试片、焊后进行抽样破坏性检验的方法,点焊质量的可靠性无法进一步提高,无法满足工业发展对电阻点焊质量提出的高可靠性的要求。电阻点焊通常由三个过程构成:预热、焊接、后热【俊F涔ひ詹问饕N:附电流、电压、预紧力、顶锻力等。接头形式和焊接规范一定时,焊接质量主要取决于电极、工件表面、接触面的微观状态及其动态变化,它们影响点焊过程中的能量输入和分配、局部热积累速度、热量分布、焊接温度场等。影响焊接质量的其他因素还有诸如电网电压波动等。但由于各类影响因素的不确定性、非线性和相互耦合,因而无法直观、简单地通过信号波形来识