1、電阻點(diǎn)焊技術(shù)因其高效率、低成本、高自動(dòng)化程度等優(yōu)點(diǎn)，在金屬板連接工藝中有著廣泛的應(yīng)用。在汽車制造工業(yè)中，一個(gè)典型的轎車車身大概由300～400個(gè)薄板件經(jīng)4000～6000個(gè)焊點(diǎn)裝配而成，而2010年我國汽車產(chǎn)銷量均超過1800萬輛。因此，保證電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的合格率對(duì)汽車安全和節(jié)約生產(chǎn)成本有著重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義。然而，電阻點(diǎn)焊質(zhì)量因熔核形成過程的不可觀性和瞬時(shí)性而難以直接監(jiān)測(cè)。為此，只能通過監(jiān)測(cè)與焊接質(zhì)量密切相關(guān)的各種電和物理參數(shù)來間接地

2、監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量，其中電極位移被認(rèn)為是電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的理想監(jiān)測(cè)參數(shù)之一。然而，電極位移監(jiān)測(cè)方法因位移傳感器的安裝干涉和經(jīng)濟(jì)性問題而不能工業(yè)化應(yīng)用。在電阻點(diǎn)焊的研究中，電極振動(dòng)一直被大多數(shù)研究者當(dāng)作干擾或無用的信息而很少受到關(guān)注，并對(duì)監(jiān)測(cè)到的電極位移信號(hào)進(jìn)行濾波或跨周波采樣來消除這些振動(dòng)的影響。然而，有少數(shù)研究者注意到電焊機(jī)的機(jī)械振動(dòng)以及監(jiān)測(cè)到的電極位移曲線上的波動(dòng)是由交流焊接電流引起的，并與熔核形成過程有關(guān)，但是沒有進(jìn)行系統(tǒng)的研究。為此，本文

3、從電極振動(dòng)的方向進(jìn)行研究，采用加速度計(jì)進(jìn)行電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，旨在開發(fā)新的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)解決傳統(tǒng)的熱膨脹位移監(jiān)測(cè)方法的不足。
　　本文首先開發(fā)了電極振動(dòng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)采集電阻點(diǎn)焊過程中的焊接電壓、焊接電流、電極位移和加速度信號(hào)；其次，從電極位移的波動(dòng)現(xiàn)象入手，分析電極位移波動(dòng)的機(jī)理，并提取電極位移波動(dòng)特征，研究其變化的機(jī)理；然后，從電極振動(dòng)的方向入手，分別使用位移傳感器和雙加速度計(jì)監(jiān)測(cè)電阻點(diǎn)焊過程中的電極振幅信號(hào)，并

4、研究其在電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用；最后，采用電極振幅更明顯的下電極振幅監(jiān)測(cè)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量，并用HMM來進(jìn)行電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的分類評(píng)估。本文的主要研究工作如下：
　　(1)電阻點(diǎn)焊中電極振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　主要工作包括電阻點(diǎn)焊監(jiān)測(cè)參數(shù)的傳感與測(cè)量技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置和使用LabVIEW軟件開發(fā)的基于工控機(jī)的電阻點(diǎn)焊監(jiān)測(cè)與開環(huán)控制系統(tǒng)的程序及其測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明所開發(fā)的電阻點(diǎn)焊監(jiān)控系統(tǒng)具有精確度高、性能可靠、操作性好等特點(diǎn)。

5、r>　　(2)電阻點(diǎn)焊過程中電極位移波動(dòng)特征的機(jī)理分析與試驗(yàn)研究
　　通過采集焊接過程中的焊接電流和電極位移曲線分析電極位移波動(dòng)的機(jī)理，并提取電極位移的脈沖膨脹增量，即位移波動(dòng)峰值。結(jié)合焊接過程中初級(jí)動(dòng)態(tài)電阻的變化和各周波時(shí)焊點(diǎn)熔核的金相照片，分析了電阻點(diǎn)焊過程中位移波動(dòng)峰值與熔核長大之間的關(guān)系。根據(jù)位移波動(dòng)峰值的變化規(guī)律，可用5個(gè)特征點(diǎn)將位移波動(dòng)峰值曲線分為4個(gè)階段，并研究不同焊接電流和電極力條件下位移波動(dòng)峰值曲線及其特征點(diǎn)的變

6、化，結(jié)果顯示位移波動(dòng)特征可以用來有效地監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量。
　　(3)使用雙加速度計(jì)的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法
　　雖然位移傳感器能夠監(jiān)測(cè)電極位移波動(dòng)，但由于其安裝干涉和價(jià)格昂貴而不能工業(yè)化應(yīng)用。本文采用雙加速度計(jì)測(cè)量上下電極的加速度信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理獲得電極振動(dòng)幅值曲線，并與位移傳感器監(jiān)測(cè)的電極振動(dòng)幅值曲線進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明兩者是一致的。其次，研究了不同焊接電流條件下使用雙加速度計(jì)監(jiān)測(cè)的電極振幅曲線的變化，結(jié)果表明電極振動(dòng)能夠用來監(jiān)

7、測(cè)焊接質(zhì)量，如“無焊點(diǎn)”、“粘連焊點(diǎn)”、“小焊點(diǎn)”、“合格焊點(diǎn)”和“飛濺”。最后，研究了異常焊接條件下，如分流、邊緣焊、油污表面和配合不佳，使用電極振動(dòng)信號(hào)對(duì)電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。
　　(4)使用單加速度計(jì)和HMM的電阻點(diǎn)焊質(zhì)量的在線分類評(píng)估
　　由于點(diǎn)焊過程中，上下電極均發(fā)生振動(dòng)，且下電極振幅更明顯。因此，通過改善加速度信號(hào)的帶通濾波參數(shù)，獲得與總電極振幅線性相關(guān)的下電極振幅來監(jiān)測(cè)電阻點(diǎn)焊的質(zhì)量。通過試驗(yàn)獲得不同焊接電流條件

8、下使用單加速度計(jì)監(jiān)測(cè)的下電極振幅曲線，其值隨著焊接電流的增加而增加，且依次出現(xiàn)“無焊點(diǎn)”、“粘連焊點(diǎn)”、“小焊點(diǎn)”、“合格焊點(diǎn)”和“飛濺”。當(dāng)飛濺發(fā)生時(shí)下電極振幅發(fā)生較大跳變，因此通過設(shè)定閾值來監(jiān)測(cè)飛濺的發(fā)生。而對(duì)于“虛焊”（包括“無焊點(diǎn)”和“粘連焊點(diǎn)”）、“小焊點(diǎn)”和“合格焊點(diǎn)”采用HMM進(jìn)行在線分類評(píng)估，即采用下電極振幅為觀測(cè)值和熔核直徑為狀態(tài)值分別進(jìn)行HMM建模，再利用HMMs對(duì)待檢測(cè)樣本進(jìn)行模式識(shí)別，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證該分類方法是有效和