轿车车身焊点质量监控系统的研究

论文摘要

在轿车车身制造过程中，电阻点焊是主要的装配连接手段。由于点焊过程易受材料性能、表面状况、工艺参数、网压波动等多种因素的影响，造成焊接过程的不稳定，易导致不合格焊点的出现。目前，为保证车身焊点质量，大多数企业采用焊前保证工艺条件-焊接过程反馈控制-焊后抽检的质量保证体系，但这种质量保证体系无法获得每一个焊点的确定质量信息。本文提出了一种质量保证新模式，开发一套在线焊点监测与管理的软件系统，实时监测点焊过程、获得每一个焊点质量信息、实现焊点质量评判和信息管理。焊点质量与焊接工艺参数之间密切相关，结合车身焊接过程与点焊的基本原理，分析了不同点焊参数对焊点质量的影响。根据点焊过程实时控制的要求，搭建了点焊过程的实时获取信号的计算机系统的硬件平台，在获得数字信号的基础上，提出了基于数据驱动的车身焊点质量监控系统体系。基于轿车焊装总成过程柔性化需求，开发了轿车车身总成工艺焊点质量监测与管理系统。第一，采用软件工程方法，建立了系统需求分析模型，构造了系统状态图、活动图模型、并进行了系统模型运行机制分析；第二，进行了系统结构功能设计、划分以及功能分析，设计了系统总体流程图，并且用数据流图进行了各个模块间信息流分析；第三，按照数据库设计流程，进行了数据库需求分析、E-R图设计、逻辑模式设计和物理设计以及数据的维护、运行；第四，对系统信息监测、故障诊断、质量评判等主要模块进行了设计。最后，采用VB6.0面向对象编程语言对信息监测、质量评判、报表生成、信息管理等功能进行了模块化实现。在开发了焊点质量监测与管理系统的基础上，建立了PLS-SVM的数据挖掘模型，实现了焊点质量评判。首先，提取数据库中的动态监测数据，进行数据清理，提取特征值，建立了数据集市。其次，建立PLS-SVM的焊点质量的预测模型，对焊点抗剪切强度进行了预测和评判。最后，综合质量评判对焊点质量模型的预测结果进行了分析和评价。实际测试表明，该系统可实现每一焊点的质量信息实时监测、故障诊断、质量评判及报表动态管理等功能。操作简单、方便，是一种低成本的质量监控方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 课题来源
• 1.3 焊点质量检验及评价方法
• 1.4 焊点质量控制及研究现状
• 1.5 研究内容
• 第2章 车身焊点质量保证体系的构建
• 2.1 车身焊接过程分析
• 2.2 焊点质量影响因素
• 2.3 数据获取
• 2.3.1 传感器的选择
• 2.3.2 硬件系统的搭建
• 2.4 数据处理方法
• 2.5 基于数据驱动的车身焊点质量控制体系
• 2.6 本章小结
• 第3章 焊点质量监测与管理系统的设计
• 3.1 系统目标
• 3.2 系统需求分析
• 3.2.1 系统需求模型
• 3.2.2 功能需求设计
• 3.2.3 系统的可靠性
• 3.2.4 系统的稳定性
• 3.3 系统建模
• 3.3.1 系统状态转换图
• 3.3.2 系统模型运行机制
• 3.4 系统功能结构设计
• 3.4.1 系统功能划分
• 3.4.2 系统功能分析
• 3.4.3 系统流程图
• 3.4.4 数据流图
• 3.5 数据库设计
• 3.5.1 数据库的设计过程
• 3.5.2 需求分析
• 3.5.3 概念结构设计
• 3.5.4 逻辑模式设计
• 3.5.5 物理设计
• 3.6 详细设计
• 3.6.1 信息监测模块
• 3.6.2 故障诊断模块
• 3.6.3 质量评判模块
• 3.7 系统实现
• 3.7.1 编码
• 3.7.2 系统主界面实现
• 3.7.3 参数监测功能实现
• 3.7.4 参数设置界面实现
• 3.7.5 工艺信息功能实现
• 3.7.6 质量报表功能实现
• 3.7.7 故障诊断功能实现
• 3.8 本章小结
• 第4章 基于 PLS-SVM 焊点质量的数据挖掘
• 4.1 数据挖掘技术概述
• 4.1.1 偏最小二乘法理论
• 4.1.2 支持向量机理论
• 4.2 数据挖掘过程
• 4.3 数据准备
• 4.3.1 选取测试数据
• 4.3.2 特征值的提取
• 4.3.3 数据聚集
• 4.3.4 数据变换
• 4.3.5 数据导入
• 4.4 建立 PLS-SVM 焊点质量预测模型
• 4.4.1 模型原理
• 4.4.2 算法实现
• 4.5 焊点质量预测模型评价
• 4.5.1 模型训练
• 4.5.2 结果分析
• 4.6 软件的可用性
• 4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士期间发表论文