本发明专利技术公开了一种惯性摩擦焊机智能控制方法和系统，包括：采集装置确定待焊接工件的外形结构分类和焊接材料分类；标准参数确定模块确定相应的焊接参数设定数据包；操控系统将数据包中的参数与焊接设备进行连接自动设定焊接参数；焊接精度控制系统，进行惯性摩擦焊接轴向缩短量数据预估处理，以及通过反馈控制对焊接元件的缩短量进行增量控制；控制界面，所述控制界面提供参数设置功能，包括选择不同的控制优化模式，用于焊接精度控制系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行自动调整焊接参数；通过本发明专利技术实现对工件缩短量的精确控制，提高焊接质量和精度。提高焊接质量和精度。提高焊接质量和精度。
【技术实现步骤摘要】
一种惯性摩擦焊机智能控制方法和系统
[0001]本专利技术属于计算机
，尤其涉及一种惯性摩擦焊机智能控制方法和系统。
技术介绍
[0002]惯量摩擦焊接是一种新型的焊接技术，它是利用惯性力和摩擦力来实现焊接的。该技术具有高效、环保、节能等优点，被广泛应用于航空、汽车、船舶、轨道交通等领域。惯量摩擦焊接的原理是利用高速旋转的工具头在接触面上产生摩擦热，使接触面温度升高，然后通过惯性力将工具头向下推进，使接触面产生塑性变形，最终实现焊接。该技术不需要外部加热源，因此可以避免传统焊接技术中产生的氧化、变形等问题，同时也可以节约能源。在航空领域，该技术可以用于制造飞机结构件、发动机零部件等；在汽车领域，可以用于制造车身、底盘等部件；在船舶领域，可以用于制造船体、船桥等部件；在轨道交通领域，可以用于制造高速列车车体、轮轴等部件。其优点不仅在于高效、环保、节能，还在于焊接质量高、焊接速度快、焊接成本低等方面。因此，该技术在未来的发展中将会得到更广泛的应用。但是惯量摩擦焊接在摩擦时，由于工件材料的热变形及轴向顶力的作用下，产生轴向变形，这种变形为惯量摩擦焊接的缩短量。缩短量会因为惯性摩擦焊机的参数，工件材料的状态，设备运行的稳定性等因素变化。现有设备无法对缩短量做到可控；因此缺少一种智能化的计算机控制系统，进行惯性摩擦焊机轴向缩短量数据进行预估处理控制。
技术实现思路
[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种惯性摩擦焊机智能控制方法，包括以下步骤：步骤1，基于采集装置的采集结果确定待焊接工件的外形结构分类和焊接材料分类，所述采集装置至少包括图像采集装置和重量采集装置。步骤2，标准参数确定模块基于预设的规则并根据所述外形结构分类和焊接材料分类确定相应的焊接参数设定数据包。步骤3，通过所操控系统将数据包中的参数与焊接设备进行连接，实现自动设定焊接参数的功能。步骤4，通过焊接精度控制系统进行惯性摩擦焊接轴向缩短量数据预估处理。步骤5，通过反馈控制对焊接元件的缩短量进行增量控制。
[0004]以及使用控制界面提供参数设置功能，包括选择不同的控制优化模式，用于焊接精度控制系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行自动调整焊接参数。
[0005]其中，焊接精度控制系统由以下模块构成：传感器系统，所述传感器系统用于实时监测轴向顶力和温度，并将数据传输给数据处理系统。数据处理系统，所述数据处理系统根据传感器系统数据，进行轴向缩短量的预估处理，以及制定相应的增量控制策略。
[0006]参数控制器，所述参数控制器根据数据处理系统的指令，生成惯性摩擦焊接的参数改变量，并将所述惯性摩擦焊接的参数改变量发送给所述操控系统以调整对应焊接参数。
[0007]反馈系统，所述反馈系统实时监测焊接中实际缩短量与预估缩短量的差异反馈至数据处理系统。
[0008]其中，所述控制界面还用于提供对焊接元件的焊接精度的选择操作；所述焊接精度包括：高精度、中精度、低精度。
[0009]其中，所述选择不同的控制优化模式包括选择单一控制优化模式选择控制优化模式组合。
[0010]所述焊接精度控制系统的数据处理系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行焊接参数的自动调整。
[0011]其中，对于控制优化模式组合，选择多种单一控制优化模式，并设置所选择的多种单一控制优化模式的权重系数，所述多种单一控制优化模式的权重系数之和等于1。
[0012]其中，所述单一控制优化模式采用PID控制算法对惯性摩擦焊接的参数的控制。
[0013]或所述单一控制优化模式采用模糊逻辑的控制算法对惯性摩擦焊接的参数的控制。
[0014]或所述单一控制优化模式采用综合控制器对惯性摩擦焊接的参数的控制。
[0015]其中，综合控制器通过如下方式实现：步骤a，对传感器系统实时采集工件的轴向顶力和热变形数据采集和预处理。步骤b，将焊接时间、轴向顶力输入神经网络对轴向缩短量进行预测，得到缩短量预测值，基于缩短量预测值和实际缩短量得到缩短量误差值。步骤c，将缩短量误差值输入到模糊控制器中，计算出控制器的输出值。步骤d，将缩短量误差值输入到PID控制器中，计算出控制器的输出值。步骤e，将所述模糊控制器和所述PID控制器的输出值进行加权平均，得到最终的综合控制器输出值。
[0016]其中，当所述惯性摩擦焊机智能控制系统包括温度检测模块时，所述单一控制优化模式还包括多种模型预测控制算法。
[0017]其中，对于模型预测控制算法，基于旋转部件的转矩τ(t)、工件的轴向速度v(t)、工件的温度T(t)和当前时刻的轴向缩短量ΔL(t) 预测下一时刻的轴向缩短量ΔL(t+1)。
[0018]其中，对于模型预测控制算法，基于旋转部件的转矩τ(t)、工件的轴向速度v(t)、工件的温度T(t)和当前时刻的轴向缩短量ΔL(t)以及其交互作用对轴向缩短量的影响程度预测下一时刻的轴向缩短量ΔL(t+1)。
[0019]本专利技术还提供了一种惯性摩擦焊机智能控制系统，其特征在于，所述系统包含处理器、存储器，所述处理器通过执行存储器中的计算机指令实现前述的方法。
[0020]与现有技术相比，通过本专利技术的方法可以实现：根据焊接材料的不同状态,尺寸精度，外形结构，形成焊接参数设定数据包，通过软件系统控制和智能算法，从而确定焊接参数的精确设定。根据惯性摩擦焊接的工作原理，为保证工件最终的焊接精度要求，缩短量在一定范围内做到增量控制，通过对转动惯能轴向顶力以及旋转速度进行系统智能软件算法闭环控制。对惯性摩擦焊接设备工作的工作状态进行实时数据监测，通过惯性摩擦焊机智能控制系统，精准控制设备旋转主轴的温度、转速、轴向顶力、轴向位移量、以及设备整体的刚性。
附图说明
[0021]图1：根据本专利技术实施例的惯性摩擦焊机智能控制方法的流程图。
[0022]图2：根据本专利技术实施例的焊接精度控制系统的结构和连接示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图详细说明本专利技术的可选实施例。
实施例一。
[0024]如图1所示，本专利技术公开了一种惯性摩擦焊机智能控制方法，包括以下步骤：步骤1，基于采集装置的采集结果确定待焊接工件的外形结构分类和焊接材料分类，所述采集装置至少包括图像采集装置和重量采集装置。步骤2，标准参数确定模块基于预设的规则并根据所述外形结构分类和焊接材料分类确定相应的焊接参数设定数据包。步骤3，通过所操控系统将数据包中的参数与焊接设备进行连接，实现自动设定焊接参数的功能。步骤4，通过焊接精度控制系统进行惯性摩擦焊接轴向缩短量数据预估处理。步骤5，通过反馈控制对焊接元件的缩短量进行增量控制。
[0025]以及使用控制界面提供参数设置功能，包括选择不同的控制优化模式，用于焊接精度控制系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行自动调整焊接参数。
[0026]惯性摩擦焊机智能控制系统包括采集装置，所述采集装置至少包括图像采集装置和重量采集装置，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种惯性摩擦焊机智能控制方法，包括以下步骤：步骤1，基于采集装置的采集结果确定待焊接工件的外形结构分类和焊接材料分类，所述采集装置至少包括图像采集装置和重量采集装置；步骤2，标准参数确定模块基于预设的规则并根据所述外形结构分类和焊接材料分类确定相应的焊接参数设定数据包；步骤3，通过所操控系统将数据包中的参数与焊接设备进行连接，实现自动设定焊接参数的功能；步骤4，通过焊接精度控制系统进行惯性摩擦焊接轴向缩短量数据预估处理；步骤5，通过反馈控制对焊接元件的缩短量进行增量控制；以及使用控制界面提供参数设置功能，包括选择不同的控制优化模式，用于焊接精度控制系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行自动调整焊接参数。2.如权利要求1所述的惯性摩擦焊机智能控制方法，其特征在于，焊接精度控制系统由以下模块构成：传感器系统，所述传感器系统用于实时监测轴向顶力和温度，并将数据传输给数据处理系统；数据处理系统，所述数据处理系统根据传感器系统数据，进行轴向缩短量的预估处理，以及制定相应的增量控制策略；参数控制器，所述参数控制器根据数据处理系统的指令，生成惯性摩擦焊接的参数改变量，并将所述惯性摩擦焊接的参数改变量发送给所述操控系统以调整对应焊接参数；反馈系统，所述反馈系统实时监测焊接中实际缩短量与预估缩短量的差异反馈至数据处理系统。3.如权利要求1所述的惯性摩擦焊机智能控制方法，其特征在于，所述控制界面还用于提供对焊接元件的焊接精度的选择操作；所述焊接精度包括：高精度、中精度、低精度。4.如权利要求1所述的惯性摩擦焊机智能控制方法，其特征在于，所述选择不同的控制优化模式包括选择单一控制优化模式选择控制优化模式组合；所述焊接精度控制系统的数据处理系统根据所述控制优化模式对应的焊接参数优化算法进行焊接参数的自动调整。5.如权利要求4所述的惯性摩擦焊机智能控制方法，其特征在于，对于控制优化模式组合，选择多种单一控制优化模式，并设置所选择的多种单一控制优化模式的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李军，姚志刚，张丽娜，赵衍华，
申请(专利权)人：上海耀焊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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