鏈條作為一種基礎(chǔ)機械部件,在輪船、冶金礦山、農(nóng)業(yè)機械等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。由于各個鏈環(huán)間環(huán)環(huán)相扣,只要有一個鏈環(huán)焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo),就會導(dǎo)致整條鏈報廢,因此保證鏈環(huán)焊接質(zhì)量十分重要。然而影響電阻對焊焊接質(zhì)量的因素眾多,如電流、電壓、頂鍛量等,而破壞性拉伸實驗無法判斷出焊接不合格的具體原因。因此,本文的目標(biāo)為建立監(jiān)測系統(tǒng),采集并存檔鏈條焊接信號,然后對信號進(jìn)行分析,為焊后診斷提供依據(jù)。本文針對電阻對焊的監(jiān)測需求,設(shè)計了系統(tǒng)的總體架構(gòu),將系統(tǒng)分為單片機采集部分、Lab VIEW上位機和Python離線分析三部分。監(jiān)測系統(tǒng)所采集的信號包括電信號（電流、電壓、微分）與機械量信號（電極位移、主軸轉(zhuǎn)角）。分析以上信號的特點后,設(shè)計了相應(yīng)的傳感方案,并在單片機上配置相應(yīng)的傳感器接口。采集部分采用STM32H7作為工作核心,配合外圍的模擬量處理和TCP通信模塊,完成信號采集與傳輸任務(wù)。Lab VIEW上位機接收、顯示信號并存檔到My SQL數(shù)據(jù)庫中,供后續(xù)焊后離線分析調(diào)用。系統(tǒng)的模擬量信號經(jīng)過隔離、放大、失調(diào)調(diào)整和濾波后才連接到單片機AD上;開關(guān)量信號均通過光耦進(jìn)行隔離,保證系統(tǒng)安全性。電路增益、基準(zhǔn)壓... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鏈條電阻對焊過程[9]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-功率因數(shù)角是工頻交流焊機工作時十分重要的參數(shù)，然而由于負(fù)載的變化，功率因數(shù)也具有時變性，難以直接在線測量。香港科技大學(xué)Zhou等[18]建立解析模型，可直接由觸發(fā)角、電流等信號在線計算出功率因數(shù)。該功率因數(shù)計算方法與文獻(xiàn)[16]相比更加方便，因為它不用建立離線數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。焊接電流信號是計算動態(tài)電阻的依據(jù)，并且直接影響焊接加熱功率大小，故準(zhǔn)確的測量焊接電流是電阻焊監(jiān)測的關(guān)鍵步驟[19]。學(xué)者們已提出了基于多種傳感方式的高精度測量方法，其中包括霍爾傳感器、電流互感器和羅氏線圈[20]。對于幅值較大電流信號測量，常采用羅氏線圈提取電流微分信號，再通過高精度的積分電路還原電流信號。哈工大夏�？20,21]考慮了長時間脈沖積分下電容漏電對積分器的影響，設(shè)計了高精度的積分電路來獲取電阻焊電流。所設(shè)計的系統(tǒng)將反饋加法電路與原始積分器相結(jié)合，利用PID算法對電容泄漏誤差進(jìn)行實時補償。Zhou等[22]通過進(jìn)一步研究，得出了焊接電流有效值的解析數(shù)學(xué)描述。由于數(shù)學(xué)描述非常復(fù)雜，計算占用大量CPU時間，因此其采用了簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來代替算法中的一部分。具體算法如圖1-2所示。圖1-2利用功率因數(shù)角計算電流有效值[22]電阻焊過程中動態(tài)電阻的變化能反映焊接質(zhì)量[23]，動態(tài)電阻的測量也一直是電阻焊質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域的研究熱點。Gong等[24]首先測量信號周期的功率因數(shù)，然后離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的方法來間接計算動態(tài)電阻。圖1-3動態(tài)電阻信號濾波[25]Wang等[25]利用Hilbert變換計算了交流電阻焊過程的次級阻抗，阻抗表達(dá)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-功率因數(shù)角是工頻交流焊機工作時十分重要的參數(shù)，然而由于負(fù)載的變化，功率因數(shù)也具有時變性，難以直接在線測量。香港科技大學(xué)Zhou等[18]建立解析模型，可直接由觸發(fā)角、電流等信號在線計算出功率因數(shù)。該功率因數(shù)計算方法與文獻(xiàn)[16]相比更加方便，因為它不用建立離線數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練。焊接電流信號是計算動態(tài)電阻的依據(jù)，并且直接影響焊接加熱功率大小，故準(zhǔn)確的測量焊接電流是電阻焊監(jiān)測的關(guān)鍵步驟[19]。學(xué)者們已提出了基于多種傳感方式的高精度測量方法，其中包括霍爾傳感器、電流互感器和羅氏線圈[20]。對于幅值較大電流信號測量，常采用羅氏線圈提取電流微分信號，再通過高精度的積分電路還原電流信號。哈工大夏�？20,21]考慮了長時間脈沖積分下電容漏電對積分器的影響，設(shè)計了高精度的積分電路來獲取電阻焊電流。所設(shè)計的系統(tǒng)將反饋加法電路與原始積分器相結(jié)合，利用PID算法對電容泄漏誤差進(jìn)行實時補償。Zhou等[22]通過進(jìn)一步研究，得出了焊接電流有效值的解析數(shù)學(xué)描述。由于數(shù)學(xué)描述非常復(fù)雜，計算占用大量CPU時間，因此其采用了簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來代替算法中的一部分。具體算法如圖1-2所示。圖1-2利用功率因數(shù)角計算電流有效值[22]電阻焊過程中動態(tài)電阻的變化能反映焊接質(zhì)量[23]，動態(tài)電阻的測量也一直是電阻焊質(zhì)量監(jiān)測領(lǐng)域的研究熱點。Gong等[24]首先測量信號周期的功率因數(shù)，然后離線神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的方法來間接計算動態(tài)電阻。圖1-3動態(tài)電阻信號濾波[25]Wang等[25]利用Hilbert變換計算了交流電阻焊過程的次級阻抗，阻抗表達(dá)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電阻點焊質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展與分析[J]. 夏�？�,李永兵,樓銘,雷海洋.  中國機械工程. 2020(01)
[2]基于無差拍控制的中頻電阻點焊逆變器的研究[J]. 孫楓,王艷,李茂.  電氣傳動. 2019(07)
[3]基于動態(tài)時空規(guī)整的系泊鏈閃光焊接在線質(zhì)量評估[J]. 李俏,蘇世杰,陳赟,王海榮,唐文獻(xiàn).  焊接學(xué)報. 2019(03)
[4]電阻點焊焊接監(jiān)測儀的設(shè)計[J]. 管景凱,楊凱,吳敏,曾家銓,曹彪.  電焊機. 2018(10)
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[6]電阻點焊應(yīng)變式壓力傳感器彈性體的設(shè)計及應(yīng)用[J]. 翁福娟,張勇,葉武,周昀蕓,滕輝.  電焊機. 2017(09)
[7]博世UIR技術(shù)在汽車高強鋼電阻點焊上的應(yīng)用[J]. 劉東陽,張正林,徐洋,王陽.  電焊機. 2017(03)
[8]采用中頻逆變電阻焊和閃光對焊焊接圓環(huán)鏈的對比研究[J]. 許祥平,李恒,王錫嶺,陳恒強.  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2015(03)
[9]20Mn2制鏈用鋼電阻對焊失效原因分析[J]. 權(quán)淑麗,李霞.  浙江冶金. 2013(04)
[10]貨車用Φ16mm以上規(guī)格鏈條電阻對焊焊不透問題研究[J]. 鄭志海.  農(nóng)機使用與維修. 2012(03)

碩士論文
[1]海工系泊錨鏈閃光焊接質(zhì)量評估系統(tǒng)研究[D]. 李俏.江蘇科技大學(xué) 2019
[2]多工業(yè)機器人圓環(huán)鏈生產(chǎn)線開發(fā)及軌跡規(guī)劃與仿真研究[D]. 李鵬.西安理工大學(xué) 2017
[3]汽車車身中頻電阻點焊過程穩(wěn)定性在線評價[D]. 夏�？�.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]T（8）級起重用短環(huán)鏈編鏈與焊鏈技術(shù)研究[D]. 李浩.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3217795