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基于嵌入式ARM和Linux的电阻点焊监控器的研制
资料介绍
电阻点焊作为一种生产效率高、实现简单、成本低的连接方法，广泛应用于汽车生产中。但由于焊接工艺选择不合适、焊接参数波动、工人操作不当等原因，往往导致现场焊接质量不稳定。由于焊点质量检测往往需要抽样破坏性检验，此举既浪费成本又不具代表性，因此实现电阻点焊过程在线监测是工业现场的迫切需求。
本文首先介绍了课题组针对实际现场需求，以 STM32F303ZET6单片机及EasyARM-i.MX283开发板套件分别作为系统工作核心和计算交互核心，制作的一套能够稳定应用于电阻点焊生产现场的监控设备。该监控设备具有焊接过程多路模拟量信号采集功能，并能将采集信号进行文件存储并在系统的TFT屏上实时显示；具有焊接生产辅助功能，用户可以将当前工艺信息，如车辆数、焊点编号和组数等进行输入，每次焊接可以对工艺信息进行更新；可监测生产漏焊、多焊等情况，并可通过语音进行提示；另外，系统还具有以太网通信功能，可以通过上位PC机监测系统工作状态，为车间的网络化生产管理提供条件。
之后介绍了点焊监控器在一汽红旗焊接现场的功能验证。经验证，系统在现场的交直流电阻点焊机均能稳定地完成信号采集、焊点信息与焊接参数曲线交互、焊点文件生成、以太网通信等功能。在焊点文件存储上，对直流电阻焊机，可以对每个逆变半波的焊接电流、电压、电阻、通流比等信息进行存储，也可以在80kBit/s速度下完成焊接瞬时值的存储；对交流电阻焊机，可以对焊接电流、电网电压和原边电压以80kBit/s速度下存储，并在文件末尾存储焊接过程的触发角和导通角数值。
本文最后介绍了对中频直流电阻焊简化计算模型的推导和对现场采集数据的初步分析。在模型推导上，得出理想恒占空比、恒压、电阻电感恒定条件下的焊接电流计算公式。根据实验和经验数据，估算电流达到稳态时间约为10ms。推导了电感剔除式的动态电阻算法，通过数据仿真和实际数据验证，其电阻计算精度在电流未稳定时优于传统平均值算法，且该方法计算回路电感值在焊接过程基本保持稳定。通过计算不同焊接条件电感值，发现电感值对于焊接条件不敏感，不同电感相对中心值波动范围为-0.61%~1.52%。铁磁物伸入条件下平均电感值显著增加，较正常焊接条件平均电感值中心提升2.26%~3.76%。
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