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焊装车间点焊规范参数实时监测系统

作　者: 蔡洪丰
导　师: 白志范
学　校: 吉林大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 电阻点焊实时监测 ATMEGA128 串口通信
分类号: TG438.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 34次
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内容摘要

轨道客车、汽车生产厂和汽车部件生产厂集中了大量的点焊机，悬挂式点焊机大量使用在整车厂和配件厂，在产品的生产过程中，每一个焊点的焊接质量直接影响着最终产品的质量。工厂使用的点焊机经过长时间的使用和调试，已经非常的可靠与成熟，影响焊接质量的关键因素主要是点焊机元器件的工作状况，焊接电缆在点焊机长期工作中，极易损坏，当电缆的导线产生破断的时候，外面胶管包着，不容易被发现。只有最后全部破断无焊接电流的时候才能发现，在这期间已经开始破损的时候，就会引起焊接电流下降，影响产品的质量。另外还有网压波动、电极压力不稳定时候，也会影响焊接质量。在不更换原来点焊控制器的基础上，增加价格不高的实时监测系统，针对采用恒流控制的悬挂式点焊机，通过有效的监测焊接规范参数，并采取合理的算法与判断，实时监测焊接电流、焊接电压、电极压力等焊接参数；并能够及时有效的显示数据。焊接规范实时监测参数系统还具备与上位机（服务器）保持通信的功能，这样就把车间所有的点焊机用一台或者几台服务器管理起来，实现一台或者几台计算机对车间内所有点焊机的监测，对于焊接质量的提高具有实质的推动作用。通过对点焊机恒流控制器特点以及工频交流电阻点焊机焊接参数的分析，制订了一套监测焊接电缆损坏程度、焊接电流、电极压力等焊接参数的方案，根据方案设计了焊装车间点焊规范参数的实时监测系统的硬件电路，通过计算焊接电缆的电阻变化，判断电缆的损坏程度，通过单片机内部ADC监测焊接电流、电极压力，使用罗氏线圈加积分器采集焊接电流，直接采集焊接电缆电压，通过隔离模块实现焊机与监测系统之间的电气隔离，采用气体压力传感器采集焊极压力。论文选用以ATMEGA128单片机为下位机的控制核心，下位机包括传感器、信号调理电路、单片机、外部ram、警报电路、程序下载电路、串口收发电路，调理电路主要包括隔离电路、滤波电路、积分电路、比例电路、精密整流电路。本文选用ICCAVR作为编写环境，开发了焊装车间点焊规范参数的实时监测系统的软件程序，绘画软件流程图并对程序做模块化设计，优化程序以便合理利用单片机资源，实现对焊接参数的准确实时监测。由于工业环境的特殊性，讨论了干扰源的所在，从硬件和软件两方面入手，做出了合理的抗干扰措施。以ATMEGA128为核心焊装车间点焊规范参数的实时监测系统外扩外部RAM后，通过合理安排单片机片内资源，对工频交流焊机每个周波采集186个点，在焊接每一个焊点的间隙时间，完成了对焊接参数的数学运算，并判断焊接参数的合理性，以及实时传输数据到计算机上。通过下位机与上位机的通信功能，可以实现焊装车间的网络化监测。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 电阻点焊监测的主要工艺参数  12-14
  1.3 点焊规范参数网络化监测的发展现状  14-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
第二章系统方案设计  17-29
  2.1 点焊机恒流控制器基本原理  17-22
    2.1.1 单相工频交流电阻点焊机  17-19
    2.1.2 点焊控制器基本原理  19-20
    2.1.3 点焊恒流控制参数分析  20-22
  2.2 监测方案  22-24
    2.2.1 判断电缆的损坏程度  22-23
    2.2.2 焊接电流、电极压力测量  23-24
  2.3 通信方式  24-27
    2.3.1 工业常用通信方式  24-25
    2.3.2 通信方式选择  25-27
  2.4 小结  27-29
第三章点焊规范参数实时监测系统的硬件设计  29-53
  3.1 系统硬件总体构成  29-30
  3.2 单片机  30-32
  3.3 单片机外围电路  32-35
  3.4 传感器  35-40
    3.4.1 电流传感器  35-38
    3.4.2 电压传感器  38
    3.4.3 压力传感器  38-40
  3.5 调理电路  40-46
    3.5.1 电流信号调理电路  40-45
    3.5.2 电压信号调理电路  45-46
  3.6 电源  46-48
  3.7 电流电压信号过零判断电路  48-49
  3.8 程序下载电路  49-50
  3.9 串口通信电路  50-51
  3.10 小结  51-53
第四章点焊规范参数实时监测系统的软件设计  53-63
  4.1 下位机软件开发环境  53-54
  4.2 程序总体框架  54-56
  4.3 子程序  56-62
    4.3.1 系统初始化  56
    4.3.2 信号采样子程序  56-60
    4.3.3 中断子程序  60-61
    4.3.4 串口通信程序  61-62
  4.4 小结  62-63
第五章系统抗干扰措施  63-67
  5.1 干扰源  63
  5.2 抗干扰措施  63-66
    5.2.1 硬件抗干扰  63-64
    5.2.2 软件抗干扰措施  64-66
  5.3 小结  66-67
第六章实验结果与分析  67-78
  6.1 实验器材  67-69
  6.2 实验数据记录与处理  69-78
第七章结论  78-79
参考文献  79-83
致谢  83

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