魏 雷

（山西大同大學(xué)機電工程學(xué)院，山西大同 037003）

電阻點焊是一種高效率的焊接方法，廣泛應(yīng)用于航空、航天、電子技術(shù)、儀器儀表、汽車制造及輕工等工業(yè)部門。與其他焊接方法相比，點焊因具有接頭質(zhì)量高、輔助工序少、無須添加焊接材料、生產(chǎn)效率高、便于實現(xiàn)自動化。由于點焊過程中各種影響質(zhì)量的因素高度耦合，使得點焊質(zhì)量一直為人們所關(guān)注。在實際生產(chǎn)中，為了保證點焊的質(zhì)量，除了加強管理之外，通常采用質(zhì)量監(jiān)控和質(zhì)量檢測兩種措施[1～5]，但不具備實時性，不能及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，有缺陷的接頭只能返修或報廢，特別是大量利用電阻焊的場合，這樣做會使生產(chǎn)效率變低，成本變高。

運用計算機信息技術(shù)，實現(xiàn)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)化，縮短故障響應(yīng)時間，減少故障損失，提高質(zhì)量管理水平，對提高企業(yè)的市場競爭力具有重要意義。發(fā)展一種在線點焊質(zhì)量監(jiān)控信息處理系統(tǒng)不僅在現(xiàn)實的生產(chǎn)中是非常有意義，同時也符合現(xiàn)代加工制造技術(shù)發(fā)展趨勢。

1 硬件系統(tǒng)的搭建

電阻點焊質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)由工控機、焊接控制系統(tǒng)、點焊機、信息采集系統(tǒng)等4 大硬件系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)對焊接工藝參數(shù)的設(shè)定及焊接過程中的動態(tài)信息采集和數(shù)據(jù)處理，見圖1。

圖1 電阻點焊質(zhì)量監(jiān)控硬件系統(tǒng)

2 軟件系統(tǒng)的搭建

軟件系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計方法，分別由登錄和用戶管理功能模塊、數(shù)據(jù)采集與處理功能模塊、硬件設(shè)備系統(tǒng)模塊、焊接工藝專家系統(tǒng)模塊、點焊過程實時監(jiān)測系統(tǒng)模塊及點焊質(zhì)量評判系統(tǒng)模塊等6 大功能模塊組成，采用VB6.0 實現(xiàn)了不同功能模塊的集成。由于該系統(tǒng)面對的用戶分別是工廠的工人、質(zhì)量管理人員和軟件系統(tǒng)的維護人員等，所以系統(tǒng)對不同的用戶進行分類，并規(guī)范每一類用戶信息的管理及規(guī)定其操作權(quán)限，見圖2。工廠的工人，可以登錄焊接專家系統(tǒng)、設(shè)備工作狀態(tài)檢測和診斷系統(tǒng)以及焊接質(zhì)量診斷系統(tǒng)；工廠的車間技術(shù)員可以獲得更大權(quán)限。

圖2 電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)

焊接專家模塊可以根據(jù)輸入被焊接材料的信息選擇自動推薦合理的參數(shù)，并顯示和下傳給下位的焊機控制器對現(xiàn)場的焊機進行焊接參數(shù)的設(shè)定。數(shù)據(jù)采集模塊是通過數(shù)據(jù)采集卡、信號調(diào)理適配卡和各種傳感器對焊接過程的動態(tài)參數(shù)進行實時采集，接著通過工控機和數(shù)據(jù)處理軟件對動態(tài)信息進行處理并保存，為焊機的運行監(jiān)測和焊接質(zhì)量的評定系統(tǒng)提供主要的參數(shù)。例如，通過監(jiān)測水的流量大小確定供水系統(tǒng)是否良好；通過監(jiān)測空壓機的壓力大小確定空壓機的運行是否良好；通過監(jiān)測電極的壓力大小確定在焊接過程中是否存在噴濺現(xiàn)象等。焊接質(zhì)量評價模塊是對數(shù)據(jù)采集模塊提取的主要特征參數(shù)進行綜合評價，對生產(chǎn)中每一個焊點進行質(zhì)量評價。如果焊接質(zhì)量不符合設(shè)計要求，系統(tǒng)會通過報警系統(tǒng)進行報警處理，并將數(shù)據(jù)進行標(biāo)紅保存，以便技術(shù)員和質(zhì)量管理人員檢查。

3 數(shù)學(xué)算法建立

數(shù)學(xué)算法是這個軟件系統(tǒng)能否實現(xiàn)對焊接質(zhì)量監(jiān)測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本設(shè)計的算法是通過Matlab工具箱編制了焊接質(zhì)量數(shù)學(xué)預(yù)測模型，建立了抗拉強度σb與焊接過程中的焊接電壓U、焊接電流I和電壓力P等參數(shù)的數(shù)學(xué)模型σb=f（U，I，P），把這些采集的參數(shù)作為模型的輸入量，對每一個焊點的強度進行預(yù)測。

4 系統(tǒng)測試

為了驗證搭建的系統(tǒng)的各個模塊運行情況和整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，對系統(tǒng)進行了測試。結(jié)果表明，系統(tǒng)可以在焊接過程中能夠準(zhǔn)確和穩(wěn)定的提取到焊接電壓、焊接電流和電極壓力等主要的參數(shù)，系統(tǒng)基本可以準(zhǔn)確地預(yù)測焊接接頭的質(zhì)量。信息采集及處理結(jié)果，見圖3。焊接Q235 鋼系統(tǒng)對焊接質(zhì)量的預(yù)測界面，見圖4。

圖3 信息采集及處理結(jié)果

圖4 點焊焊接質(zhì)量的評估

5 結(jié)論

（1）采用VB6.0 和模塊化的設(shè)計方法，成功地設(shè)計了一套電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)控信息處理系統(tǒng)。

（2）實現(xiàn)了焊接過程的實時信息采集和數(shù)據(jù)處理功能，基本能夠準(zhǔn)確地預(yù)測焊接接頭的質(zhì)量，證明了用模塊化設(shè)計方法開發(fā)電阻點焊質(zhì)量在線監(jiān)控信息處理系統(tǒng)是完全可行的。