一种前馈式电阻焊质量监控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种前馈式电阻焊质量监控系统及方法。所述系统包括服务器和固定设置于电阻焊枪工作范围内、非工作区域的传感器组，所述传感器组与服务器信号相连，所述传感器组包括模拟量传感信号检测窗、A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗以及下位机。所述方法步骤如下：(1)控制待检测的电阻焊枪周期性地处于传感信号检测窗、视觉信号检测窗；(2)采集模拟传感信号检测窗检测的模拟量信号；(3)采集上、下电极帽端面图片；(4)判断所述模拟量信号是否在正常范围内，并根据所述上、下电极帽图片判断所述上、下电极帽是否对中、以及所述电极帽的修磨状态。本发明专利技术能进行预警，拉动维修修复，从而减少甚至避免缺陷焊点的产生和溢出。

A Feedforward Resistance Welding Quality Monitoring System and Method

The invention discloses a feedforward resistance welding quality monitoring system and method. The system includes a server and a sensor group fixed in the non-working area of the resistance welding torch. The sensor group is connected with the server signal. The sensor group includes an analog sensor signal detection window, an A/D signal acquisition and processing circuit, a visual signal detection window and a lower computer. The steps of the method are as follows: (1) controlling the resistance welding torch to be detected periodically in the sensing signal detection window and the visual signal detection window; (2) collecting the analog signal detected by the analog sensing signal detection window; (3) collecting the end pictures of the upper and lower electrode caps; (4) judging whether the analog signal is in the normal range and judging the upper and lower electrode caps according to the pictures of the upper and lower electrode caps. Whether or not the electrode cap is aligned and the wearing state of the electrode cap. The invention can carry out early warning, pull maintenance and repair, thereby reducing or even avoiding the generation and overflow of defective solder joints.

【技术实现步骤摘要】
一种前馈式电阻焊质量监控系统及方法
本专利技术属于工业自动化领域，更具体地，涉及一种前馈式电阻焊质量监控系统及方法。
技术介绍
电阻焊是一种将金属工件连接在一起的高效率的焊接方法，其是将焊件组合后，通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊广泛的应用于，汽车制造、五金家电等工业化批量生产中，例如新型客机上有多达几百万个焊点。电阻焊的主要特点是焊接电压很低(70V左右)、焊接电流很大(9千到1万安培)，完成一个焊点的焊接时间极短(数百毫秒)，故生产率高；加热时，对接头施加机械压力，接头在压力的作用下焊合；且焊接时，不需要填充金属填料。随着工业自动化程度的日益提高，对产品生产过程的质量监控要求越来越严格，因此，采用更加精确的方法来监测与控制电阻焊过程及质量是很多厂家急需解决的问题。现有的检测系统，一般采用在线检测的方法来确保电阻焊质量，如“博世焊机UIR自适应系统”，该系统监控对象为电阻点焊焊枪焊接过程中焊枪回路和板材之间动态电阻，检测方式是通过测量电压和电流从而计算动态电阻值。核心思路为：在恒流模式对金属板板材试件进行测试焊接，并记录合格焊点对应的动态电阻和时间的对应曲线作为标准曲线，在随后正式的焊接过程中通过不断调整焊接电流，实时控制动态电阻逼近该曲线，从而提高焊接质量、减少飞溅。然而在线的检测方法，仍然不能保证电阻焊的焊接质量，因此需要分析影响电阻焊质量的因素，重新建立一套电阻焊质量监控系统及监控方法。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种前馈式电阻焊质量监控系统及方法，其目的在于通过对电阻焊枪的各种状态进行检测，从而前馈式的监控电阻焊的质量，由此解决现有技术进行电流在线检测不能稳定把控电阻焊质量的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种前馈式电阻焊质量监控系统，包括服务器和固定设置于电阻焊枪工作范围内、非工作区域的传感器组，所述传感器组与服务器信号相连；所述传感器组包括模拟量传感信号检测窗、A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗以及下位机；所述模拟量传感信号检测窗，与所述A/D信号采集处理电路相连，所述A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗与所述下位机相连；所述下位机与服务器信号相连。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控系统，其所述模拟量传感信号检测窗、视觉信号检测窗裸露于封装盒外，并排设置。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控系统，其所述A/D信号采集处理电路、下位机封装于封装盒内部，所述封装盒绝缘密封。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控系统，其所述模拟量传感信号检测窗包括电流检测窗和/或压力检测窗；所述电流检测窗优选为霍尔电流传感器；所述压力检测窗优选为应变片。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控系统，其所述视觉信号检测窗，包括关于水平面对称固定的上、下摄像头、以及与所述在所述对称水平面内与所述摄像头同心设置的环形光源。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种前馈式电阻焊质量监控方法，包括以下步骤：(1)控制待检测的电阻焊枪周期性性地进入本专利技术提供的前馈式电阻焊质量监控系统区域，分别处于传感信号检测窗、视觉信号检测窗；(2)所述下位机控制所述A/D信号采集处理电路，采集模拟传感信号检测窗检测的模拟量信号；(3)所述下位机控制所述视觉信号检测窗，采集上、下电极帽端面图片；(4)将步骤(2)获得的模拟量信号与步骤(3)获得的上、下电极帽端面图片传递给服务器，所述服务器判断所述模拟量信号是否在正常范围内，并根据所述上、下电极图片判断所述上、下电极帽是否对中、以及所述电极帽的修磨状态。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控方法，其步骤(2)所述模拟量信号包括电阻焊枪工作时的静态工作电流、以及静态工作压力；所述静态工作电流，为使得所述电阻焊枪在电流检测窗进行通电焊接操作时通过检测窗的霍尔传感器收集的电流值；所述静态工作压力，为使得所述电阻焊枪在压力检测窗进行加压操作时，通过应变片采集的电信号。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控方法，其步骤(4)所述服务器判断所述模拟量信号是否在正常范围内，包括：判断所述电流信号是否在预设的电流正常范围内；以及判断所述压力信号是否在预设的压力正常范围内。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控方法，其步骤(4)所述判断所述电极帽的修磨状态，具体为：判断所述电极帽的洁净程度；以及判断所述电极帽的规整度。优选地，所述前馈式电阻焊质量监控方法，其步骤(4)所述判断所述上、下电极帽是否对中，具体为：将所述上、下电极帽图片，与标准上、下电极帽图片进行比对，判断所述上、下电极帽是否对中；更具体为：根据所述上、下电极帽图片、标准上、下电极帽图片，通过图像识别获取所述电极帽最小端面圆的位置，根据所述最小端面圆的位置确定所述电极帽最小端面圆的圆心，即上、下电极帽圆心位置及标准上、下电极帽圆心位置；获取所述上电极帽圆心与上标准电极帽圆心的距离，判断所述距离是否在预设的偏心正常范围内，如果超过偏心正常范围则认为上电极需要校正，否则认为上电极对中；获取所述下电极帽圆心与下标准电极帽圆心的距离，判断所述距离是否在预设的偏心正常范围内，如果超过偏心正常范围则认为下电极需要校正，否则认为下电极对中。或具体为：根据所述标准上、下电极帽的图片，通过图像识别获取所述电极帽最小端面圆的位置，根据所述最小端面圆的位置确定所述电极帽最小端面圆的圆心，即标准上、下电极帽圆心位置；认定所述上、下电极帽圆心位置重合，从而建立所述上下摄像头的坐标系转换映射；根据所述上、下电极帽的图片，通过图像识别获取所述电极帽最小端面圆的位置，根据所述最小端面圆的位置确定所述电极帽最小端面圆的圆心，即上、下电极帽圆心位置；根据上下摄像头的坐标系转换映射将所述上、下电极帽圆心位置转换到相同的坐标系并获取其上、下电极帽圆心之间的距离；判断所述上、下电极帽圆心之间的距离是否在预设的对中正常范围内，如果超过对中正常范围，则认为上、下电极需要重新对中，否则认为上、下电极对中。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：相对于现有的在线检测系统吧，本专利技术提供的前馈式电阻焊质量监控系统安装简易，成本低，只需要在电阻焊枪工作范围内增加一个固定的传感器组即可，不需要对现有的电阻焊装置进行改造。同时兼容现有的MES系统，便于生产管理人员进行过监控与管理，保证生产正常运行。本专利技术提供的前馈式电阻焊质量监控方法，基于静态离线的检测数据，准确率高，几乎不会出现误报警而影响生产的连续性；同时考虑因素除了电流以外增加了压力、电极帽修磨状态、以及上下电极帽对中状态，基本覆盖了电阻焊的影响因素，相比现有的监控方法更加全面可控，因此对电阻焊质量判断更为准确而细致，且因素可控(即电阻焊质量不佳时，本方法可直接提供导致质量不佳的原因)。本专利技术提供的技术方案，电阻焊效率影响微乎其微，而对电阻焊质量提高明显，能在质量不合格的操作进行之前进行预警，拉动维修修复，从而减少甚至避免焊接缺陷的产生和溢出，提高成品率从而降低生产成本。附图说明图1是实施例1提供的前馈式电阻焊质量监控系统结构示意图；图2是实施例1提供的传感器组结构示意图；图3是实施例2电极帽端面图片示例；图4是实施例2二值化处理后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，包括服务器和固定设置于电阻焊枪工作范围内、非工作区域的传感器组，所述传感器组与服务器信号相连；所述传感器组包括模拟量传感信号检测窗、A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗以及下位机；所述模拟量传感信号检测窗，与所述A/D信号采集处理电路相连，所述A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗与所述下位机相连；所述下位机与服务器信号相连。

【技术特征摘要】
1.一种前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，包括服务器和固定设置于电阻焊枪工作范围内、非工作区域的传感器组，所述传感器组与服务器信号相连；所述传感器组包括模拟量传感信号检测窗、A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗以及下位机；所述模拟量传感信号检测窗，与所述A/D信号采集处理电路相连，所述A/D信号采集处理电路、视觉信号检测窗与所述下位机相连；所述下位机与服务器信号相连。2.如权利要求1所述的前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，所述模拟量传感信号检测窗、视觉信号检测窗裸露于封装盒外，并排设置。3.如权利要求1所述的前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，所述A/D信号采集处理电路、下位机封装于封装盒内部，所述封装盒绝缘密封。4.如权利要求1所述的前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，所述模拟量传感信号检测窗包括电流检测窗和/或压力检测窗；所述电流检测窗优选为霍尔电流传感器；所述压力检测窗优选为应变片。5.如权利要求1所述的前馈式电阻焊质量监控系统，其特征在于，所述视觉信号检测窗，包括关于水平面对称固定的上、下摄像头、以及与在所述对称水平面内与所述摄像头同心设置的环形光源。6.一种前馈式电阻焊质量监控方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)控制待检测的电阻焊枪周期性地进入权利要求1至5任意一项所述的前馈式电阻焊质量监控系统区域，分别处于传感信号检测窗、视觉信号检测窗；(2)所述下位机控制所述A/D信号采集处理电路，采集模拟传感信号检测窗检测的模拟量信号；(3)所述下位机控制所述视觉信号检测窗，采集上、下电极帽端面图片；(4)将步骤(2)获得的模拟量信号与步骤(3)获得的上、下电极帽端面图片传递给服务器，所述服务器判断所述模拟量信号是否在正常范围内，并根据所述上、下电极图片判断所述上、下电极帽是否对中、以及所述电极帽的修磨状态。7.如权利要求6所述的前馈式电阻焊质量监控方法，其特征在于，步骤(2)所述模拟量信号包括电阻焊枪的静态工作电流、以及静态工作压力；所述静态工作电流，为使得所述电阻焊枪在电流检测窗进行通电焊接操作时通过检测窗的霍尔传感器收集的电流值；所述工作压力，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚其伟，朱胜胜，
申请(专利权)人：武汉百舸自动化工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42