[发明专利]分布式焊点质量监控系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接技术领域的系统及方法，具体是一种基于控制器局域网总线的分布式焊点质量监控系统及方法。

背景技术

目前电阻点焊仍然是轿车白车身装配中最重要的连接方式，完成约90％的车身装配工作量，通常一辆轿车白车身有3000～5000个焊点，焊点质量的好坏直接影响车身的安全可靠性和装配偏差，因此，在线实时检测焊点质量合格与否对于汽车工业意义十分重大。使用传统的气动焊枪来进行车身薄板的焊接时，由于气动焊枪是开环控制，无法实时反馈焊接过程中表征焊点质量的任何信息，故目前仍广泛采用离线抽样检测法，如凿剪法、破坏性剥离检测法或超声波、X射线无损探伤法来检测焊点质量，但这只能局限于小样本的范围内，无法测得车身上所有焊点的质量，而且缺乏实时性。

近年来，一种新型的带反馈功能的伺服焊枪正逐渐应用于白车身点焊生产线，它利用伺服电机驱动丝杠旋转，转化为电极的进给，伺服电机的旋转速度及旋转量决定了电极进给速度和进给量，伺服电机输出转矩决定了电极压力。因此伺服焊枪可以精确的控制电极位置和压力，确保焊接质量。与此同时，伺服焊枪光电编码器可以实时反馈电极位移，而点焊过程中电极移动的距离，即电极压入工件的压痕深度，与焊点质量密切相关，可以用于反映焊点的质量。但是由于国外机器人供应商的内部核心技术保密，要从机器人控制器中直接提取电极压痕非常困难，另外，为了检测生产线上分布的各伺服焊枪工位焊点质量状况，需要采用现场总线技术将伺服焊枪编码器反馈压痕进行传输和管理。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号200510030454.4，专利名称为“用于轿车车身点焊的实时质量检测与报警的方法”，该专利使用非接触式激光位移传感器测量气动焊枪焊接过程中的热膨胀电极位移，由单片机的A/D模块接收，并与单片机内存储的标准电极位移曲线进行对比来判断焊点质量是否合格，对于不合格焊点进行声光报警。但存在如下缺点：1、激光位移传感器价格昂贵，而且测量信号的准确性易受现场焊接时飞溅火光的影响，从而影响焊点质量评判的正确性；2、由于气动焊枪工位的限制，并非所有工位均能安装位移传感器来采集动态电极位移，例如，对于X型电极臂较长的焊枪，不但要制作专门的夹具来固定传感器，而且测量的电极位移线性度也无法得到保证；3、该装置只能检测单独工位的焊点质量，没有总线通讯功能，无法满足检测现场分布式焊枪点焊质量的需求。

发明内容

本发明的目的是针对上述的现有技术的不足，提供了一种分布式焊点质量监控方法及系统，使其解决车身焊装线上分布式机器人集成伺服焊枪的焊点压痕获取、质量合格评判、报警及数据传输管理的问题，测量精度高、实时性好、抗干扰能力强、性价比高、可扩展性好、便于大批量应用在生产线上。

本发明是通过如下技术方案实现：

本发明涉及的分布式焊点质量监控系统，包括：监控上位机、CAN总线、分布式节点下位机，其中：监控上位机包括PC机和CAN总线通讯适配卡，PC机与CAN总线通讯适配卡通过PCI接口相连，CAN总线通讯适配卡与各分布式节点下位机通过CAN总线相连，各分布式节点下位机安装在生产线上各工位的伺服焊枪编码器和机器人控制器之间，在线实时提取焊点压痕并发送到CAN总线，PC机接收各分布式节点下位机发送过来压痕数据信息，完成焊点质量信息统计和管理，并将因伺服焊枪工位变动导致的焊点匹配变更信息发送到对应ID号的分布式节点下位机，实时刷新分布式节点下位机判断焊点合格与否的标准库，确保分布式节点下位机评价焊点质量的正确性，并复位不合格焊点计数器，同时根据分布式节点下位机记录的时间数据进行存储，以供查看。

所述分布式节点下位机通过设备网协议(DeviceNET)开发，能够从伺服焊枪脉冲编码器中提取焊点压痕数据，与从监控上位机接收的压痕规范进行比较，来评判焊点质量合格与否，统计显示不合格焊点数并报警，同时将压痕数据发送到控制器局域网总线，供监控上位机进行数据统计和管理。