基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法及系统技术方案

本发明专利技术一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法及系统，属于差速回填式搅拌摩擦点焊技术领域；方法为：采集电流信号；对电流信号进行处理和储存；分析存储和显示的电流信号，判断电流幅值是否正常；分析存储的电流信号，选择电流特征参数并进行计算，做出焊点质量分析。决策系统包括电流监测组件、采集模块和上位机，通过采集模块将电流监测组件获取的差速回填式搅拌摩擦点焊的电流信号传输至上位机；上位机设置有电流信号处理模块、数据处理模块、报警模块。本发明专利技术解决了因焊接过程焊接压力、扭矩和温度不稳造成发生剧烈塑性变形的材料过多而难以回填的缺陷，因差速点焊过程是在不可见的塑性环内完成，导致无法识别焊点质量的问题。焊点质量的问题。焊点质量的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法及系统


[0001]本专利技术属于差速回填式搅拌摩擦点焊
，具体涉及一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法及系统。

技术介绍

[0002]差速回填式搅拌摩擦点焊作为一种新型固相连接技术，连接过程主要分为四个步骤，参见图1中步骤(a)至步骤(d)：(1)首先，压紧环与上板表面接触，固定待焊板材，套筒和搅拌针开始同向或异向旋转，与待焊材料产生摩擦，使得材料进入塑性状态；(2)保持旋转运动的同时，套筒向下运动，搅拌针向上运动，此时塑性金属被挤入搅拌针搅拌针和套筒上下相对运动产生的空腔中；(3)当下压量达到预设距离后，套筒开始向上运动，搅拌针向下运动，使得材料流入套筒下压形成的空腔中；(4)当套筒和搅拌针回到试件的上表面时，为了获得表面平整光洁的焊点，二者仍需停留在焊点表面保持旋转一定时间。
[0003]回填式点焊技术实现了对焊点的充分回填，无传统式搅拌摩擦点焊工艺所产生的退出孔，使得焊点连接件力学性能提升。当前研究表明，回填点焊连接强度显著优于电阻点焊，但现有的差速回填点焊技术中，不恰当的工艺参数容易造成孔洞、弱连接等内部缺陷与环沟槽、裂纹等表面缺陷，造成焊点质量不稳定的现象，宏观表现为同参数下焊点抗剪性能波动大、连接件断裂模式不一等。为适应航空航天等领域结构件的安全性与可靠性要求，有必要监测焊接过程，建立评估焊点质量的决策系统。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法及系统，基于对交流摩擦点焊机进行电流值采集，通过电流幅值观测，达到焊接参数异常预警和记录焊点数、防漏焊的目的；通过电流特征参数(电流平均值、方差、标准差、变异系数、电流频率等)的运算，进一步实现焊点质量分析、监测与评估，有助于提高差速点焊过程的稳定性，获得良好的焊接接头性能。本专利技术解决了因焊接过程焊接压力、扭矩和温度不稳造成发生剧烈塑性变形的材料过多而难以回填的缺陷，同时解决了因差速点焊过程是在不可见的塑性环内完成，导致无法识别焊点质量的问题。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，具体步骤如下：
[0006]步骤1.布置电流监测组件，采集电流信号；
[0007]所述电流监测组件，将监测的差速回填式搅拌摩擦点焊的电流信息转化为电流信号，通过采集模块传输至上位机；
[0008]步骤2.对电流信号进行处理和储存；
[0009]对所述采集模块的的电流信号进行滤波处理后，进行存储和显示；
[0010]步骤3.分析存储和显示的电流信号，判断电流幅值是否正常；
[0011]步骤4.分析存储的电流信号，选择电流特征参数并进行计算，做出焊点质量分析。
[0012]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤1中，电流监测组件为安装于焊机的电流传感器，采集模块为安装于焊机的数据采集卡，实时采集焊接过程中的电流信息。
[0013]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤2中，采集模块经过滤波器处理得到理想波形，再经过数据显示模块显示在上位机的屏幕上，同时存储于数据存储单元中。
[0014]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤3中，分析显示屏幕上电流信号波形的幅值，与正常电流信号波形进行比较，判断是否正常；非正常范围包括两种情况如下：
[0015]当显示幅值小于正常焊接幅值，表示焊接件在焊点处容易产生脱开的现象；当显示幅值大于正常焊接幅值，表示对应时刻的焊接压力、扭矩和温度过大，同时电流过大因影响焊件的焊点底部结合直径而影响产品质量。
[0016]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤3中，通过报警单元对非正常情况进行提示，在报警单元中设置预警值报警子程序，当幅值超过预警值，表示焊接不符合要求及时发出报警提示。
[0017]本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤4中，电流特征参数包括电流峰值的平均值、均方值、标准差、变异系数、电流频率，计算公式如下：
[0018]电流峰值的平均值
[0019][0020]式中，x
i
为电流峰值数据中的第i个数；n为电流峰值数据总个数；
[0021]电流峰值的均方差X：
[0022][0023]电流峰值的标准差s：
[0024][0025]电流峰值的变异系数v：
[0026][0027]所以电流峰值的平均值用以对比焊接压力、扭矩、温度的实际值与电源设置值；电流峰值的标准差用以表示焊接的实时压力值、扭矩值和温度值分布在平均值的状况，进而反映焊接过程的平稳性；所述变异系数用以反映焊接过程的平稳性。
[0028]一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策系统，包括电流监测组件、采集模块和上位机，通过采集模块将电流监测组件获取的差速回填式搅拌摩擦点焊的电流信号传输至上位机；
[0029]所述上位机设置有电流信号处理模块、数据处理模块、报警模块；所述电流信号处理模块中，由信号采集单元接收采集模块的电流信号，经信号滤波单元对信号进行滤波处理之后，通过数据显示单元进行显示；所述数据处理模块中，对数据信号分别进行判断、存储和查找，所述报警模块对非正常数据进行报警提示。
[0030]本专利技术的进一步技术方案是：所述上位机为焊机的控制系统，包括处理器、存储器和应用程序，其中所述应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述处理器执行，所述应用程序配置用于执行所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法。
[0031]本专利技术的进一步技术方案是：所述报警模块包括焊接点数报警子程序和预警值报警子程序；所述焊接点数报警子程序含有计数器功能，每次摩擦点焊机操作一次焊接后计数器自动加一，当一个工件的所有焊摩擦点焊接完毕后，固定工件用的气动夹具上的接近开关会给系统一个结束信号，此时标志着一个焊接件焊接工作完成，之后程序自动判断其上面所有的焊接点数是否大于或者等于预设的焊接点数；所述预警值报警子程序在焊接结束后通过电流幅值判断是否正常。
[0032]本专利技术的进一步技术方案是：所述上位机采用汇川MTC工控机，采集模块为中泰联创EM9636网络数据采集模块，电流监测组件为电流传感器。
[0033]有益效果
[0034]本专利技术的有益效果在于：
[0035](1)本专利技术建立的决策系统对回填式搅拌摩擦点焊机进行电流值采集，通过观测电流幅值判断是否在正常范围内，焊接时电流幅值不正常时，通过报警模块发出报警，提示操作人员当前正在焊接点可能存在焊接问题，从而简单的排除存在质量问题的焊件产品，为焊接质量做初步地排查，在提高生产的工作效率同时也提高了焊接质量；达到焊接参数异常预警和记录焊点数、防漏焊的目的；
[0036](2)当焊接时，电流的数据会实时的被保存在焊机主机上，随后计算电流特征参数，作为焊点质量分析的依据。以电流频率为例，实时监测到的信号经过滤波后，对其波形进行FFT(快速傅氏变换)变换，得到的是电流波形的频域信号，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于具体步骤如下：步骤1：布置电流监测组件，采集电流信号；所述电流监测组件，将监测的差速回填式搅拌摩擦点焊的电流信息转化为电流信号，通过采集模块传输至上位机；步骤2：对电流信号进行处理和储存；对所述采集模块的的电流信号进行滤波处理后，进行存储和显示；步骤3：分析存储和显示的电流信号，判断电流幅值是否正常；步骤4：分析存储的电流信号，选择电流特征参数并进行计算，做出焊点质量分析。2.根据权利要求1所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于：所述步骤1中，电流监测组件为安装于焊机的电流传感器，采集模块为安装于焊机的数据采集卡，实时采集焊接过程中的电流信息。3.根据权利要求1所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于：所述步骤2中，采集模块经过滤波器处理得到理想波形，再经过数据显示模块显示在上位机的屏幕上，同时存储于数据存储单元中。4.根据权利要求1所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于：所述步骤3中，分析显示电流信号波形的幅值，与正常电流信号波形进行比较，判断是否正常；非正常范围包括两种情况如下：当显示幅值小于正常焊接幅值，表示焊接件在焊点处容易产生脱开的现象；当显示幅值大于正常焊接幅值，表示对应时刻的焊接压力、扭矩和温度过大，同时电流过大因影响焊件的焊点底部结合直径而影响产品质量。5.根据权利要求4所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于：所述步骤3中，通过报警单元对非正常情况进行提示，在报警单元中设置预警值报警子程序，当幅值超过预警值，表示焊接不符合要求及时发出报警提示。6.根据权利要求1所述一种基于电流监测的差速回填式搅拌摩擦点焊决策方法，其特征在于：所述步骤4中，电流特征参数包括电流峰值的平均值、均方值、标准差、变异系数、电流频率，计算公式如下：电流峰值的平均值电流峰值的平均值式中，x
i
为电流峰值数据中的第i个数；n为电流峰值数据总个数；电流峰值的均...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊江涛，贾志伟，董继红，赵华夏，王怡嵩，李京龙，马艳坤，吴虎子，祖韵迪，郭伟，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：