[发明专利]一种用于搅拌摩擦焊的在线监控系统及方法

权利要求书

1.一种用于搅拌摩擦焊的在线监控系统，包括在线检测模块、信号采集与处理模块、焊接工艺控制模块，其特征在于，所述在线检测模块由三个信号实时传感单元(1-1、1-2、1-3)组成，所述三个信号实时传感单元(1-1、1-2、1-3)分别直接嵌入到搅拌摩擦焊设备的X/Y/Z向进给系统中；所述信号采集与处理模块用于获取检测信号，实时处理检测信号，并将检测信号转换成焊接顶锻力、前进抗力和侧向力信息；所述的焊接工艺控制模块对数据处理与显示模块输出的焊接三向力进行分析，推理出合适的焊接工艺参数，并通过反馈给焊接设备的数控系统(33)，实现工艺参数的实时调整。

2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的在线监控系统，其特征在于，所述的信号实时传感单元包括上联轴器(11)、扭矩传感器(12)、下联轴器(13)、调整板(14)和法兰(15)；所述的扭矩传感器(12)通过销钉和螺钉固定在法兰(15)上；所述的调整板(14)用于调整扭矩传感器(12)在机床的实际安装位置；所述扭矩传感器(12)通过上联轴器(11)与搅拌摩擦焊设备的X/Y/Z向进给系统的驱动电机连接，通过下联轴器(13)与丝杠(17)连接。

3.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的在线监控系统，其特征在于，所述信号采集与处理模块包括依次相连的端子板(21)、数据采集卡(22)和数据处理与显示单元(23)；所述的三个信号实时传感单元通过高频电缆线分别与端子板(21)相连；所述数据采集卡(22)用于获取所述三个信号实时传感单元的检测信号；所述数据处理与显示单元(23)用于实时处理检测信号，并将检测信号转换成焊接顶锻力、前进抗力和侧向力信息。

4.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的在线监控系统，其特征在于，所述焊接工艺控制模块包括工艺参数优化单元(31)和反馈单元(32)，所述工艺参数优化单元(31)包括工艺数据库、工艺规则库及控制算法，根据工艺数据库和工艺规则库中的内容通过控制算法对信号采集与处理模块输出的焊接三向力进行分析，推理出焊接工艺参数；所述反馈单元(32)与焊接设备的数控系统进行通讯连接，根据推理出的焊接工艺参数进行实时调整。

5.一种用于搅拌摩擦焊的在线监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据工件及接头的几何形状和焊接要求，编制数控程序，进行产品焊接；当焊接主轴对工件进行下压及进给焊接时，通过三个在线传感单元分别实时感应到摩擦焊设备X/Y/Z向进给系统的输出信号；

(2)采集输出信号，并将输出信号传送给数据处理与显示单元进行数据处理，以实时显示出焊接顶锻力、前进抗力和侧向力的焊接过程信息；

(3)工艺参数优化单元根据工艺数据库及工艺规则，对数据处理与显示单元输出的焊接过程信息进行实时推理与决策，以获得合适的焊接工艺参数；

(4)通过反馈单元将优化后的焊接工艺参数传送到焊接设备的数控系统中，以实时控制搅拌摩擦焊接过程。