[发明专利]控制电阻点焊质量的装置及其方法

说明书

本发明涉及一种控制电阻点焊质量的装置和方法，且更具体地，涉及一种利用一动态电阻曲线控制焊接质量的电阻点焊装置和方法。

近来，电阻点焊被广泛应用于各种场合，例如，用于连接汽车制造中使用的一对金属板。如已公知的那样，焊接过程中的质量控制是与电阻点焊有关的主要困难之一。

图1表示现有技术中的一种电阻点焊装置100，该装置能预测并控制电阻点焊的质量，如在题目为“预测和控制电阻点焊质量的方法和装置”的美国专利No．4493965中所披露的那样。该电阻点焊装置100包括一配有一对焊接电极的点焊机110，一对金属板112，一变压器114，一控制器116，一电流传感器120，一电压传感器122以及一微处理器130。

在这一电阻点焊装置100中，与变压器114配合的控制器116给要焊接的金属板112供应焊接电流和电压。电流和电压传感器120，122分别产生与焊接电流和电压成正比的模拟信号。最好是将电压传感器122的导线头置于尽可能靠近焊接电极的位置以便在测量焊接电压时消除点焊机110的电极臂分布电阻的影响。

电流传感器120可置于电阻点焊装置100的电路中的任何位置。微处理器130产生控制焊接电流的逻辑门信号，其中通过采用从电流和电压传感器120，122检测到的电流和电压来得到这一逻辑门信号。控制器116根据来自微处理器130的逻辑门信号控制被施加于电阻点焊机100的初级电路上的焊接电流。

上述电阻点焊装置100的一个主要缺点是它需要将电流和电压传感器120，122在此结合并分别检测焊接电流和电压，这就使得电阻点焊装置100变得复杂起来。

此外，上述现有技术中的装置往往会导致损坏电压传感器122的导线头和焊接电极之间的连接，因为这种连接是通过将电压传感器122和其相应的导线头用机械的方法置于直接与焊接电极接触的位置或置于与焊接电极非常接近的位置来作出的。

所以，本发明的主要目的是提供一种结构简单的电阻点焊装置，这种装置通过使用一动态电阻曲线，因而就减少了所需的传感器数量。

本发明的另一目的是提供一种改进的方法，该方法通过采用HMM(HiddenMarkov Model)方法估算电阻点焊的熔核尺寸和熔核熔透深度能够准确地估算点焊质量。

按照本发明，提供了一电阻点焊装置，该装置包括一初级电路，一次级电路以及一变压器，用来控制电阻点焊质量，其中给初级电路施加一电压以便由此产生一焊接电流，该焊接装置还包括：一用来从初级电路检测焊接电流的电流传感器；一根据焊接电流计算功率因数的功率因数计算器；一根据计算出的功率因数得到一动态电阻曲线的动态电阻计算器；一通过使用Hidden MarkovModel(HMM)方法由该动态电阻曲线估算熔核尺寸和熔核熔透深度的熔核估算器；以及一通过使用上述熔核尺寸和熔核熔透深度来控制焊接电流的焊接电流控制器。

通过下述优选实施例的描述并结合附图，本发明的上述和其它目的及优点就变得更加清楚明了，其中：

图1表示现有技术中电阻点焊装置的示意图；

图2表示按照本发明的其中包含一焊接质量控制器的电阻点焊装置的示意图；

图3是一描述按照输入电压Vm(x)作为其相角和其幅值的函数的焊接电流im(x)的变化图形；

图4表示一作为引燃角和导通角函数的焊接电流中功率因数的图形；

图5表示一通过使用图2所示的Hidden Markov Model方法估算熔核尺寸和熔核熔透深度的本发明熔核估算器的框图；

图6提供了一用来产生一系列离散的观测信号以备图5所示的HMM整理排序的本发明转换器的图解框图；以及

图7A和7B表示一操作流程图，该图描述通过使用图2所示的焊接质量控制器控制电阻点焊质量的程序。

图2到图7表示按照本发明优选实施例的本发明电阻点焊装置200和其方法的各种图。

图2描述了本发明包括一焊接质量控制器270的电阻点焊装置的图解框图，其中焊接质量控制器270包括一功率因数计算器230，一动态电阻计算器240，一熔核估算器250以及一焊接电流控制器260。该电阻点焊装置200包括一有一初级绕组，一铁芯和一次级绕组的变压器216，一包括变压器216的初级绕组和一有一SCR(SCR1)和另一SCR(SCR2)的SCR(半导体控制整流器)块235的初级电路280，一包括一对电极210，214，一对夹持在电极210，214之间的金属板212以及变压器216的次级绕组的次级电路，和一电流传感器220。