CN109807423B - 一种焊接闭环监测***及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焊接闭环监测***及焊接方法。该焊接闭环监测***包括焊接机构（1）以及信息采集与监测机构（2）；焊接机构（1）包括端子一（11）、端子二（12）、焊材（13）以及烙铁头（14）；电压采集与监测机构（2）用于采集及监测端子一（11）和端子二（12）之间、端子一（11）和焊材（13）之间、端子一（11）和烙铁头（14）之间以及焊材（13）和烙铁头（14）之间的信息。该焊接闭环监测***能对焊接过程进行有效监控。本发明的焊接方法为基于所述焊接闭环监测***的焊接方法，通过事先计算过焊点需要的焊材量，并设定对照电信号波形和接触时间，再通过焊接闭环监测***监测分析，提高焊点品质，降低焊接成本。

Description

一种焊接闭环监测***及焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种焊接闭环监测***及焊接方法。

背景技术

通过焊接，可将分离的两个材料进行无缝拼接，提高材料的使用塑性。焊接技术在工业应用中极为广泛，尤其在机械加工领域，焊接技术成为不可或缺的技术手段，为各种各样的机械设备的生产提供了技术支持。

现有的焊接技术中，焊接过程中焊接品质的好坏通常是根据焊接工人的经验进行判断，没有客观的监测***，主观性强，容易造成过焊或漏焊，从而生产出的产品容易出现质量不均一，参差不齐；而且，依赖人工判断，需要相当的经验，不利于新手操作，从而不利于生产的灵活调度及生产成本的降低。并且，现有的焊接过程中，由于没有相应的监测手段，凭经验的焊接过程中，同样大小的焊缝的焊材用量会时多时少，不利于焊接质量的把控，同时不利于焊接成本的节约。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种焊接方法。该焊接方法通过事先计算过焊点需要的焊材量，并设定对照电信号波形和接触时间，再通过焊接闭环监测***实时监测焊接过程中的电信号波形和接触时间，并与对照电信号波形和接触时间对比分析，去监控实际在焊点的焊材量，从而监控焊点品质，有效节约焊材量，降低焊接成本，并能有效提高焊接质量。

本发明的目的还在于提供用于实现上述所述焊接方法的焊接闭环监测***。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种焊接闭环监测***，包括焊接机构以及信息采集与监测机构；所述焊接机构包括端子一、端子二、焊材以及烙铁头；

所述信息采集与监测机构用于采集及监测端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的信息。

优选的，所述信息采集与监测机构包括PLC控制器（可编程逻辑控制器）和单片机；所述PLC控制器与所述单片机通过线路连接。

更优选的，所述端子一、端子二、焊材以及烙铁头分别通过导线与所述单片机的信息采集端口连接。

更进一步优选的，所述单片机的信息采集端口具有模数变换模块。

更进一步优选的，所述焊材和烙铁头还均分别独立连接有接地线路。

更优选的，所述信息采集与监测机构还包括触控显示屏；所述触控显示屏通过线路与所述PLC控制器连接。

优选的，所述信息包括电信号和接触时间；所述电信号包括电压信号或电流信号。

一种基于上述任一项所述的焊接闭环监测***的焊接方法，包括如下步骤：

（1）预先计算待焊接的端子一和端子二之间焊点所需的焊材量；

（2）模拟基于步骤（1）的焊材量将端子一和端子二焊接，并将焊接过程中，端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的电信号和接触时间作为对照数据存储于信息采集与监测机构内；

（3）进行端子一和端子二的实际焊接，通过信息采集与监测机构对端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的电信号和接触时间进行采集，并与信息采集与监测机构内存储的对照数据进行对比分析，进而监测端子一和端子二之间焊点实际消耗焊材量，从而监控焊点品质。

优选的，在所述信息采集与监测机构，所述电信号和接触时间以电信号随接触时间变化的波形图形式显示。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明的焊接闭环监测***可对端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的信息进行有效监测和采集；其中，通过设置单片机可对电信号信息及时间信息进行高效准确采集，并通过设置PLC控制器可对采集的信息进行波形等方式显示及实时监控；同时，PLC控制器可与焊机连接，接收焊机的焊接输出信号，并结合单片机采集的信息对焊接过程进行反馈自动控制，实现高品质焊接控制；

（2）本发明的焊接方法通过事先计算过焊点需要的焊材量，并设定对照电信号波形和接触时间，再通过焊接闭环监测***实时监测焊接过程中的电信号波形和接触时间，并与对照电信号波形和接触时间对比分析，去监控实际在焊点的焊材量，从而监控焊点品质，有效节省焊材用量，降低焊接成本，同时有效提高焊接品质。

附图说明

图1为具体实施例1中本发明的焊接闭环监测***的结构示意图；

图2为具体实施例2中进行焊接的焊接过程结构示意图；

图3a为具体实施例2中采用实施例1的焊接闭环监测***监测焊接过程中烙铁头与锡条之间的电压随时间变化图；

图3b为具体实施例2中采用实施例1的焊接闭环监测***监测焊接过程中端子一与端子二之间的电压随时间变化图；

图3c为具体实施例2中采用实施例1的焊接闭环监测***监测焊接过程中端子一与锡条之间的电压随时间变化图；

图3d为具体实施例2中采用实施例1的焊接闭环监测***监测焊接过程中烙铁头与端子一之间的电压随时间变化图；

附图标注：1-焊接机构，11-端子一，12-端子二，13-焊材，14-烙铁头，2-信息采集与监测机构，21-PLC控制器，22-单片机，23-触控显示屏，24-开关电源，3-焊机。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的一种焊接闭环监测***，参见图1所示，包括焊接机构1以及信息采集与监测机构2。其中，所述焊接机构1包括端子一11、端子二12、焊材13以及烙铁头14。

所述信息采集与监测机构2用于采集及监测端子一11和端子二12之间、端子一11和焊材13之间、端子一11和烙铁头14之间以及焊材13和烙铁头14之间的信息。采集监测的信息电信号和接触时间，并且，具体的，所述电信号包括电压信号或电流信号。

具体的，所述信息采集与监测机构2包括PLC控制器21和单片机22。所述PLC控制器21与所述单片机22通过线路连接，单片机22将采集的数据传送至PLC控制器21进行处理。而同时，PLC控制器21亦可向单片机22传送编辑控制信号，调整或切换对照分析参数。

而且，所述端子一11、端子二12、焊材13以及烙铁头14分别通过导线与所述单片机22的信息采集端口连接。而所述单片机22的信息采集端口具有模数变换模块，模数变换模块可将接受的电信号等信息与模拟量对比分析后进行转换。

并且，所述焊材13和烙铁头14还均分别独立连接有接地线路，焊材13的接地线路上串联有电阻R₁。本实施例中，端子一11、端子二12及焊材13的连接单片机22的线路还分别并联有外接端口线路，而且分别在外接端口线路上串联有电阻R₂、R₃和R₄。

进一步的，所述信息采集与监测机构2还包括触控显示屏23。所述触控显示屏23通过线路与所述PLC控制器21连接，PLC控制器21可将采集的信息分析并传送至触控显示屏23显示。而同时，触控显示屏23通过触控输出的控制信号亦可传递至PLC控制器21进行编辑分析调整。

进一步的，本实施例中，参见图1所示，信息采集与监测机构2中单片机22通过开关电源24外接于220V的电源；同时，PLC控制器21还通过线路直接与220V的电源连接。

进一步的，本实施例中，参见图1所示，PLC控制器21与焊机3连接，接收焊机3的焊接输出信号，并结合单片机22采集的信息对焊接过程进行反馈自动控制，实现高品质焊接控制。

实施例2

本实施例中对端子一11和端子二12进行焊接，焊接过程参见图2所示，首先，在t₀时，端子一11、端子二12、焊材13和烙铁头14均处于分离状态，未接触；进行焊接时，在t₁时，烙铁头14与端子一11接触；继续进行焊接时，在t₂时，焊材13与烙铁头14接触，并同时与端子一11接触，开始加热焊接；焊材13熔融焊接端子一11和端子二12后，端子一11和端子二12通过点焊材连接，在t₃时，焊材13与与烙铁头14分离，而烙铁头14仍与端子一11保持接触状态；最后，在t₄时，烙铁头14与端子一11分离，端子一11、焊材13和烙铁头14均处于分离状态，端子一11和端子二12通过点焊材实现连接。如此，完成焊接。

并且，上述的焊接过程采用实施例1的焊接闭环监测***进行焊接监测，包括如下步骤：

（1）预先计算待焊接的端子一和端子二之间焊点所需的焊材量。

（2）模拟基于步骤（1）的焊材量将端子一和端子二焊接，并将焊接过程中，端子一（T1）和端子二（T2）之间、端子一（T1）和焊材（S）之间、端子一（T1）和烙铁头（H）之间以及焊材（S）和烙铁头（H）之间的电压信号和接触时间。而且，在所述信息采集与监测机构，采集的电压信号和接触时间以电压信号随接触时间变化的波形图形式显示，具体的，采集的电压随时间变化的波形图参见图3a~图3b所示。

其中，由图3a可知，在t₀、t₁、t₃以及t₄时，由于焊材（S）与烙铁头（H）之间没有接触关系，因此在t₀、t₁、t₃以及t₄时，焊材（S）与烙铁头（H）之间电阻大，导致焊材（S）与烙铁头（H）之间的电压较高；而在t₂时，由于焊材（S）与烙铁头（H）之间接触，因此在t₂时，焊材（S）与烙铁头（H）之间电阻小，导致焊材（S）与烙铁头（H）之间的电压降低。

由图3b可知，在t₀及t₁时，端子一（T1）和端子二（T2）之间没有接触关系，因此在t₀及t₁时，端子一（T1）和端子二（T2）之间电阻大，导致端子一（T1）和端子二（T2）之间的电压较高；而在t₂时，由于端子一（T1）和端子二（T2）之间接触，并且在t₃后焊接连接在一起，因此在t₂及以后，端子一（T1）和端子二（T2）之间电阻小，导致端子一（T1）和端子二（T2）之间的电压降低。

由图3c可知，在t₀、t₁、t₃及t₄时，端子一（T1）和焊材（S）之间没有接触关系，因此在t₀、t₁、t₃及t₄时，端子一（T1）和焊材（S）之间电阻大，导致端子一（T1）和焊材（S）之间的电压较高；而在t₂时，由于端子一（T1）和焊材（S）之间接触，因此在t₂时，端子一（T1）和焊材（S）之间电阻小，导致端子一（T1）和焊材（S）之间的电压降低。

由图3d可知，在t₀及t₄时，端子一（T1）和烙铁头（H）之间没有接触关系，因此在t₀及t₄时，端子一（T1）和烙铁头（H）之间电阻大，导致端子一（T1）和烙铁头（H）之间的电压较高；而在t₁、t₂及t₃时，由于端子一（T1）和烙铁头（H）之间接触，因此在t₁、t₂及t₃时，端子一（T1）和烙铁头（H）之间电阻小，导致端子一（T1）和烙铁头（H）之间的电压降低。

同时，将以上采集的信息作为对照数据存储于信息采集与监测机构内。

（3）进行端子一和端子二的实际焊接，通过信息采集与监测机构对端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的电压信号和接触时间进行采集，并与信息采集与监测机构内存储的对照数据进行对比分析，进而监测端子一和端子二之间焊点实际消耗焊材量，从而监控焊点品质。

如此，通过事先计算过焊点需要的焊材量，并设定对照电信号波形和接触时间，再通过焊接闭环监测***实时监测焊接过程中的电压信号波形和接触时间，并与对照电压信号波形和接触时间对比分析，去监控实际在焊点的焊材量，从而监控焊点品质，有效节省焊材用量，降低焊接成本，同时有效提高焊接品质。

以上实施例仅为本发明的较优实施例，仅在于对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此，任何未脱离本发明精神实质及原理下所做的变更、组合、删除、替换或修改等均将包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种焊接方法，其特征在于，所述方法基于焊接闭环检测***，所述焊接闭环检测***包括焊接机构（1）以及信息采集与监测机构（2）；所述焊接机构（1）包括端子一（11）、端子二（12）、焊材（13）以及烙铁头（14）；

所述信息采集与监测机构（2）用于采集及监测端子一（11）和端子二（12）之间、端子一（11）和焊材（13）之间、端子一（11）和烙铁头（14）之间以及焊材（13）和烙铁头（14）之间的信息；

所述方法包括如下步骤：

（1）预先计算待焊接的端子一和端子二之间焊点所需的焊材量；

（2）模拟基于步骤（1）的焊材量将端子一和端子二焊接，并将焊接过程中，端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的电信号和接触时间作为对照数据存储于信息采集与监测机构内；

（3）进行端子一和端子二的实际焊接，通过信息采集与监测机构对端子一和端子二之间、端子一和焊材之间、端子一和烙铁头之间以及焊材和烙铁头之间的电信号和接触时间进行采集，并与信息采集与监测机构内存储的对照数据进行对比分析，进而监测端子一和端子二之间焊点实际消耗焊材量，从而监控焊点品质。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述信息采集与监测机构（2）包括PLC控制器（21）和单片机（22）；所述PLC控制器（21）与所述单片机（22）通过线路连接。

3.根据权利要求2所述的焊接方法，其特征在于，所述端子一（11）、端子二（12）、焊材（13）以及烙铁头（14）分别通过导线与所述单片机（22）的信息采集端口连接。

4.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述单片机（22）的信息采集端口具有模数变换模块。

5.根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述焊材（13）和烙铁头（14）还均分别独立连接有接地线路。

6.根据权利要求2~5任意一项所述的焊接方法，其特征在于，所述信息采集与监测机构（2）还包括触控显示屏（23）；所述触控显示屏（23）通过线路与所述PLC控制器（21）连接。

7.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述信息包括电信号和接触时间；所述电信号包括电压信号或电流信号。

8.根据权利要求1所述的一种焊接方法，其特征在于，在所述信息采集与监测机构，所述电信号和接触时间以电信号随接触时间变化的波形图形式显示。