基于热膨胀电极位移的车身电阻点焊质量监测系统的研究硕士论文.pdf

上海交通大学
硕士学位论文
基于热膨胀电极位移的车身电阻点焊质量监测系统的研究
姓名:曹键
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:陈关龙
20050101
上海交通大学硕士学位论文摘要
基于热膨胀电极位移的车身电阻点焊
质量监测系统的研究

摘要

电阻点焊工艺是车身制造的主要装配连接手段电阻点焊接头质
量的好坏不仅直接决定了车体焊接装配过程的制造偏差同时也决
定了轿车使用的可靠性和安全性为了克服传统的焊后质量检测的滞
后性和高成本的缺点本文采用基于热膨胀电极位移方法对点焊质量
进行在线监测本文首先通过建立一套高精度数据采集系统实时测
量热膨胀电极位移曲线再根据大量的车身点焊实验结果提出了针
对实际工位的位移曲线公差带来保证焊点质量的可接受范围并可
以对主要的焊接缺陷进行判别最后在研究了位移曲线的特征与人
工神经网络理论的基础上建立了一个焊点抗拉强度的 BP 网络预测
模型并在车身焊接实际工位上得到了数据样本的验证本文从四个
方面对车身点焊质量监测系统的实现进行了研究
(1)硬件方面根据采集要求设计从激光位移传感器到单片机
到微机终端的硬件电路通过对系统内元件的合理选型和配置以及
对实际工况的抗干扰设计实现电极位移信号的实时准确采集
(2)软件方面在虚拟仪器软件 Labview 的开发环境基础上设计
数据采集程序实现上位机 PC 机和下位机 89C51 之间的双向通信
开发相应的对电极位移曲线的数字滤波边界比较警报处理和统计
上海交通大学硕士学位论文摘要
分析的程序
(3)应用方面利用已建立的系统采集不同焊接规范参数和干扰
作用下的电极位移曲线并分析这些因素对位移曲线的影响为位移公
差带的建立提供了实验基础利用位移公差带和统计图实现焊点质量
优劣判别缺陷判别和工序稳定性判别
(4)预测方面针对电阻点焊这一特殊物理模型分析电极位移曲
线的特征变量选择位移上升下降量和位移上升下降速率作为输
入变量建立了电极位移与点焊质量参数之间的 ANN 预测模型最
后通过实际车身点焊样本验证网络的自身性能和泛化能力
本文研究以热膨胀电极位移为主线充分提取位移曲线中所反映
出的焊点质量信息辅以必要的实验验证为利用热膨胀电极位移实
现车身质量监控提供了理论和实践上的支持对进一步提高车身电阻
点焊质量具有很强的现实意义

关键词热膨胀电极位移电阻点焊质量监测人工神经网络
上海交通大学硕士学位论文摘要
STUDY ON AUTO BODY RESISTANCE SPOT
WELDING QUALITY MONITORING SYSTEM BASED
ON THERMAL EXPANSION ELECTRODE
DISPLACEMENT

ABSTRACT

Resistance spot welding (RSW) technology is the most dominating
jointing and assembly method in auto body manufacturing process.
Quality of spot welds not only has a significant effect on assembly
variation, but determines reliability and safety of car. In order to get rid of
the disadvantage of traditional post-welding quality examination, this
dissertation adopts the welding quality on-line monitoring based on
thermal expansion electrode displacement method. Firstly, setting up a
data acquisition and analysis system with high precision to measuring the
thermal expansion electrode displacement. Secondly, according to a large
amount of welding experiments results, the paper puts forth the
displacement tolerance range to detect the splash and un