基于双处理器的点焊质量多信息采集系统

论文摘要

本论文设计了基于双处理器的点焊质量多信息采集系统。选用双处理器的目的是为了克服单一处理器任务繁重、实时性差的缺点，也避免了选用单一的高性能微处理器带来的开发难度大和成本提高的问题。双处理器系统可在硬件方面为今后采集更多的点焊信息提供保证；在软件方面为控制器扩展各种智能控制功能打下基础。双处理器均采用AT89S51单片机，充分发挥其应用广泛、功能强大和价格低廉的特点。本论文采集3个与点焊质量关系密切的参数，即焊接电流、动态电阻和电极位移。讨论了各传感器的选型、模拟信号调理、A／D转换、测量误差以及系统的电磁兼容(EMC)设计等问题。根据实测的电极位移曲线和动态电阻曲线，分析了正常和飞溅时曲线的变化规律。控制功能由基于半周波的恒流控制方案实现，控制对象是工频交流点焊机。单片机系统每半周波(10ms)对焊接电流进行一次PID控制，及时修正实际电流与给定电流的偏差，实现恒流控制。为验证恒流控制效果，进行了恒流控制与非恒流控制的点焊对比实验。结果表明，恒流控制可很好地补偿电网电压变化和二次回路感抗的变化。如电网电压波动±5％，非恒流控制的焊接电流波动±15％，而恒流控制时焊接电流仅波动±0.35％；三层板焊接时，非恒流控制熔核直径波动30％，而恒流控制熔核直径只波动8％。恒流控制不能补偿分流和电极磨损的影响，为此，本文设计了恒电极位移速率单闭环PI控制器，实验结果表明，它较好地补偿了分流和电极磨损的影响。由于本系统具备点焊质量多信息采集的功能，也获得了动态电阻和电极位移的变化曲线，若将采集的焊接电流、动态电阻和电极位移进行信息融合，提取各自的特征信息，应用智能控制技术进行点焊质量监控，必将克服单参数控制的不足，使点焊质量的监控提高到一个新的水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 电阻焊技术国内外发展概况
• 1.1.1 电阻焊设备
• 1.1.2 电阻焊控制系统
• 1.1.3 质量控制方法
• 1.2 研究内容及意义
• 1.2.1 研究意义
• 1.2.2 研究内容
• 2 电阻焊双处理器控制系统硬件设计
• 2.1 微处理器选型
• 2.2 系统组成
• 2.2.1 从机系统
• 2.2.2 主机系统
• 2.2.3 主电路
• 2.2.4 主要模块电路
• 2.3 主机与从机串行通信
• 3 控制系统主程序研制
• 3.1 主机系统主程序
• 3.2 从机系统主程序
• 3.3 系统抗干扰设计
• 3.3.1 阻焊控制系统中的干扰源
• 3.3.2 硬件抗干扰
• 3.3.3 软件抗干扰
• 4 电阻焊多传感器信息采集系统
• 4.1 电流有效值测量
• 4.1.1 Rogowski线圈电流传感器
• 4.1.2 积分器
• 4.1.3 传感器的灵敏度频率响应
• 4.1.4 检测电路
• 4.1.5 电流有效值的计算
• 4.2 电极位移测量
• 4.2.1 光栅传感器的工作原理
• 4.2.2 光栅传感器的性能指标设计
• 4.2.3 位移信号测量与处理
• 4.3 动态电阻测量
• 5 点焊过程控制及试验结果分析
• 5.1 恒流控制及效果试验
• 5.1.1 恒流控制的实现
• 5.1.2 控制程序流程图
• 5.1.3 恒流控制效果测试
• 5.1.4 恒流控制焊点直径测试结果及分析
• 5.2 电极位移曲线测量
• 5.2.1 电极位移试验
• 5.2.2 电极位移规律分析
• 5.2.3 最佳位移参数确定
• 5.3 动态电阻曲线测量与分析
• 5.3.1 动态电阻曲线的测量
• 5.3.2 动态电阻曲线的分析
• 5.3.3 动态电阻曲线的特征信息
• 5.4 恒电极位移速率控制
• 5.4.1 问题的提出
• 5.4.2 恒电极位移控制的实现
• 5.4.3 焊点直径波动测试
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢