發布日期：2022-04-27 點擊率：107
焊點計數系統的應用從根本上解決了電阻點焊焊接漏點的問題，提高了過程控制能力，為控制白車身強度提供了有力保障，并且改變了以增加檢驗員數量來提高質量的現狀，節約了人工成本。
電阻點焊在汽車制造業中發揮著重要作用，在沒有完全實現機器人自動化焊接時，需要大量的人工焊接，但是由于人工操作的隨機性，漏點、漏焊現象時有發生。要解決這一問題，需要增加大量的品質人員對點焊的操作進行檢查和巡查。為了改變這一現狀，奇瑞汽車股份有限公司焊裝車間的技術人員摸索出一種控制生產過程中漏電阻點焊的好方法——開發出適合白車身焊接的焊點計數系統。
焊點計數系統
1. 焊點計數系統的硬件設計
（1）硬件系統組成
焊點計數器的硬件主要由電源、信號采集、中央處理單元、顯示、執行與網絡拓撲結構等六個部分組成。信號采集部分采用光電藕合來分離電壓，保護中央處理單元；中央處理單元采用MCS-51系列兼容的AT89S單片機，功耗低、可靠性高；在顯示部分采用工業控制中常用的LED數碼管做顯示元件，性能可靠。
在此硬件的設計過程中，采用模塊化的設計，充分利用現有的資源來實現我們想要的功能。這種模塊化的設計，能把此焊點計數器更方便地推廣到實際生產中。
（2）電源模塊設計
計數器采用焊機中提供的24V交流電源供電，電源模塊對其進行整流、濾波、穩壓，使其為中央處理單元提供5V的穩壓電源。圖1為電源的電路圖。
圖1 電源的電路圖
（3）系統主體部分（焊點計數器）的設計
焊點計數器主要由數據采集模塊、中央處理單元（CPU）與執行部分組成。
a. 數據采集模塊
數據采集模塊由電流傳感器與數據采集電路組成。在點焊操作過程中，焊機電纜會產生很大的電流，通過電流傳感器檢測這種電流的產生，來判斷點焊的操作。通過信號采集電路將傳感器的信號轉化為數字信號，并傳送給中央處理單元。
b. 中央處理單元
本系統采用工業中常用的Atmel公司的AT89S系統單片機，它有著抗干擾性強、功耗低、成本低等優點，更適合于生產現場的應用，并且它有著豐富的片上資源，為以后系統的升級提供了條件。
圖2 信號采集電路
c. 執行模塊
執行模塊由驅動電路與執行元件組成。
點焊操作只有在焊機開關處于打開的狀態下才能進行，通過對焊機的開關串聯一個常閉開關，通過執行元件將單片機的信號進行放大，驅動常閉開關，使其斷開，并且驅動蜂鳴器發聲，實現系統的停機、報警功能。圖3中的Header 2與加裝在焊機上的常閉開關相連。
圖3 執行模塊的電路設計
（4）計數器組網通信功能的實現
本系統所用的單片機具有串行通信的功能，利用這一功能，可以方便地實現多機組網，為車間生產質量的控制與管理提供便利條件。
把所有焊點計數器進行組網，使所有信號匯總于中制室，中制室中通過顯示面板，將現場所有的焊點計數信息顯示于控制臺。此系統還可以與工控機通過，通過上位機上運行的軟件進行操作。如圖4所示，車間中的焊點計數器按照區域被劃分為多個組，每組一定數量的計數器通過中繼器與中制室和工業計算機相連，進行數據通信。
圖4 焊點計數系統的組網示意圖
2. 焊點計數系統軟件的設計
系統以Keil C作為軟件開發平臺，對系統進行程序開發與仿真。對軟件的設計主要分為三個部分。
（1）數據采集
這部分的程序主要是實現焊點計數系統對本工位操作的學習，通過對點焊操作的在線學習，記錄點焊操作的焊接時間、焊點個數及時間間隔等參數。操作者按面板上的學習按鍵后開始操作，計數系統即開始對其操作的數據參數進行采集，操作結束后按停止鍵停止學習。通過多次操作，對這些數據參數進行計算、優化，作為以后判斷操作者操作的標準，并將這些結果存儲在存儲器中。
（2）計數器實現單機計數
在程序設計中我們采用了用時間與點數等參數來核對操作者的操作正確與否，這樣，我們首先要解決的問題就是如何才能得知操作者是否開始操作，開始計時。在硬件的設計中，我們在夾具合適的位置加裝接近開關，使在裝件時即可觸發系統的程序開始執行，開始計時，這樣對其焊接的操作和裝件的操作都可以進行監控。
在操作過程中進行計數，并且將過程中記錄的數據與標準的數據進行比對，辨別操作者的操作，并執行相應的動作。
焊點計數系統在焊接工業中的應用
點焊在汽車工業中有著廣泛的應用，因此，焊點計數系統也就有著廣闊的應用前景。
1. 焊點計數器在點焊焊接操作過程中的應用
在使用時，將傳感器與常閉開關安裝于焊機，并且將其集成于一個接口，方便系統的安裝，將系統的接口與其聯接后即可正常工作。
操作者在焊接時，會觸發脈沖信號。通過對脈沖信號的采集，單片機判斷其操作的狀態。如果操作者漏點或者其操作的時間大于標準的時間，那么系統則會停機報錯，并且通過網絡將錯誤信息發送至控制室。
2. 焊點計數器的組網
通過對焊點計數器的組網，更能發揮其自動檢測的功用。
如果現場的計數器發生停機報警，那么控制臺上就會把對應的工位和錯誤信息顯示出來，與此同時，控制室的工作人員將信息反饋給工位所對應的現場工程師及質量管理人員，這樣，現場工程師就會在第一時間知道自己員工所犯的錯誤，并且到現場的工位一同進行排查、指導。
此外，此系統還可以與計算機等上位機進行連接，通過軟件對其數據進行分析，找出每個工位出現錯誤的概率。我們可以通過軟件所提供的數據分析，對現場的工位進行分析，找出犯錯的原因，對其進行改善，更有效地進行防錯。
3. 焊點計數器的使用更有利于車間標準化等工作的推行
焊點計數器安裝、調試之后，對操作者點焊操作的時間、焊點的個數都有很合理、明確的要求，而且對裝件等生產輔助時間也有很嚴格的要求。這樣，在操作的過程中，操作者就不會隨便中止自己的操作，方便了車間產品質量等方面的管理。
在焊接過程中，如何控制質量是焊接生產質量管理的一個難題。由于點焊操作過程中發生質量問題的隨機性很大，因此在過程中發現質量問題就變得尤為困難。如果把計數器融入到點焊的操作過程中，就會把問題變得簡單。在操作者操作的過程中記錄他點焊時間與焊點的個數，判斷他的操作是否正確，如果發現有異常操作，馬上對其操作進行報錯，在過程中對質量進行控制。這也改變了以往在生產線上要設立多個檢驗點來檢查是否有漏焊接焊點的現狀，更多地在生產過程中控制質量。節約了車間質量控制成本，提高了車間質量管理水平。
4. 其他方面的應用
此種計數系統不僅適用于點焊，通過更改系統的傳感器，同樣，傳感器也可以檢測出螺柱焊機所焊螺柱的數量，所以經過改進之后，系統也可以適用于螺柱焊機。此種計數系統采用的是模塊化設計，我們完全可以把其集成于焊機，應用焊機自身的資源，實現系統的功能。這樣，就豐富了焊機的功能，使焊機具有質量控制的功能，提高整個汽車工業的焊接質量。
圖5 系統的工作流程
結語
目前，焊點計數器已經在奇瑞汽車股份有限公司焊裝車間得到廣泛的應用，在實際生產中發揮著重要作用。
焊點計數系統的應用從根本上解決了電阻點焊焊接漏點的問題，提高了過程控制能力，為控制白車身強度提供了有力保障，并且改變了以增加檢驗員數量來提高質量的現狀，節約了人工成本。同時，本系統不僅適用于對現有的焊機進行改造，而且還可以將其核心功能集成于焊機，推廣十分方便，其未來必將在汽車工業中發揮重要作用。
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