[发明专利]一种实时检测焊接质量的超声波焊机

说明书

技术领域

本发明涉及超声波焊接机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种实时检测焊接质量的超声波焊机。

背景技术

超声波焊接系统的主要组件包括超声波发生器，换能器/变幅杆/焊头组成的三联组件，模具和机架，超声波焊接是通过超声波发生器将50/60赫兹电流转换成15、20、30或40KHz电能。被转换的高频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到焊头。焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的接合部，在该区域，工件在高频机械振动和静压力的共同作用下，将机械动能转化为工件间的摩擦功，瞬间激活金属晶格中的粒子，使金属相接合处的分子相互渗透而牢固的连接，从而实现工件在固态下的焊接。

目前的超声波焊机缺乏对焊接质量的实时检测，焊接的质量检测依靠破坏工件的焊接后拉力试验，增加了人工成本，造成了资源的严重浪费。同时超声波焊接质量检测系统独立于超声波焊机，无法实现全部的焊接参数的设定。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供了一种实时检测焊接质量的超声波焊机，可实现焊接过程中对焊接质量的实时检测，检测过程无需破坏工件，降低了企业的生产成本和资源浪费。

本发明还有一个目的是提供了一种实时检测焊接质量的超声波焊机，其能够实现全部焊接参数的设定，降低了工人的劳动强度，简化了焊接操作流程，提高了生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种实时检测焊接质量的超声波焊机，包括：

上位机；

可编程控制器，其通过网络交换机以工业以太网与所述上位机联接；

超声波焊接装置，其包括超声波发生器、由换能器、调幅器和焊头组成的三联组件以及驱动所述三联组件在工件表面沿垂直方向运动的气缸，所述超声波发生器通过现场总线与所述可编程控制器通讯联接；

信号采集装置，其通过串行总线与所述上位机通讯联接，所述信号采集装置包括用于实时采集超声焊接过程中的振动信号的振动信号采集模块和用于采集焊接过程中的输出功率信号的实时功率信号采集模块；

其中，所述上位机向所述可编程控制器发送焊接参数指令，所述可编程控制器接收所述上位机发送的焊接参数指令并向所述超声波发生器写入该焊接参数，所述上位机向所述信号采集装置发送信号采集参数，所述信号采集装置将采集到的信号反馈至所述上位机，所述上位机基于反馈的信号对比设定的合格参数范围进行焊接质量识别。

本发明所述的实时检测焊接质量的超声波焊机在超声波焊接过程中，上位机将超声波焊接参数通过工业以太网和现场总线经可编程控制器传输至超声波发生器并对其反馈的焊接参数予以显示。信号采集装置通过串行总线与上位机通信。上位机向信号采集装置发送信号采集参数，接收并记录信号采集装置返回的信号数据，并进行计算处理。

优选的是，其中，还包括：

状态显示器，所述状态显示器通过光和声音显示所述超声波焊接装置、所述上位机、所述可编程控制器和所述信号采集装置的工作状态。例如，状态显示器和上位机以嵌入的方式安装在箱体的表面，所述工作状态包括超声波焊机的上电状态、超声波焊接装置工作状态和上位机报错状态。

优选的是，其中，所述超声波发生器将写入的焊接参数经所述可编程控制器反馈至所述上位机，所述上位机将接收的写入的焊接参数与所述上位机向所述可编程控制器发送的焊接参数进行比对，若不一致，则显示错误信息，并通过所述上位机进行显示。

优选的是，其中，所述信号采集装置将焊接过程中的实时振动信号和实时功率信号反馈至所述上位机，所述上位机对获取的实时振动信号和实时功率信号进行信号处理和数学计算，并将处理和计算结果与设定的合格参数阈值范围进行比对从而实现焊接质量判别，所述上位机实时显示状态信息，进行数据记录和存储，并将结果反馈至所述可编程控制器。

优选的是，其中，所述焊接参数包括超声波发生器设置参数、焊接压力、焊接时间。

优选的是，其中，所述合格参数阈值范围可以手动调整，同时所述上位机内设计有智能的自适应算法，可对合格参数阈值范围进行自动调整。

优选的是，其中，所述上位机通过PROFIBUS通讯模块以现场总线与所述超声波发生器进行通讯。

本发明至少包括以下有益效果：