铝合金电阻点焊多信息融合与质量分类

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第 4 卷 第 8期 3
2 0 年 8 月 07






VO143 N O. . 8
CHI NES J E OURN AL ECHANI OF M CAL ENGI EERI N NG
Au . g
2 7 00
铝合金 电阻点焊 多信息融合 与质量分类水

温度 范 围 内,则温 度漂 移 不超过 00 %/ 。点焊 电 .7 ℃
(=1 , f , . …,)
压利 用双 绞线 分 别 固定在 点焊 上下极 ,采 用光 电转
1五 一
r1 2

1一

… r 2
f 1
换 实现 隔离 。 利 用 L BVIW 图形化 语 言编制 了相关数 据 处 A E
同时 ,本 文利用 L B E 虚 拟仪 器 图形化 语言 编 A VI W
・ 天 津 市 自然 科 学基 金 (5 J C 2 0) 0YFMJ 0 60 、天 津 科 技 大 学 人 才 引进 ( 0 5 4 4 资助项 目。2 0 0 2 20 00 ) 0 6 9 0收到初 稿,2 0 0 2 收 到修 改稿 073 5
电极 磨损 、装配 间隙和机 械 结构 的扰动 等诸 多因素 的影 响 ,即使 按照 相 同焊 接 工艺 组织 生产 ,仍 然有
通 过 构造 和现 有特 征信 息 无关 的新 的特 征矢 量 ,来
● ● ●
审视 获得 的信 息 ,达 到降 低信 息特 征矢 量维 数 ,简
● ●

但 到 目前 为止 ,这方 面 的工作还 不 能令 人满 意 ,主 要 是特 征信 号信 噪 比较 差 。
有特 征 方程
I- 1 0 R 2I =


本文采 用分 布式 多传 感器 同步 采集 系统 实现 了 铝合金 点焊 质量 监测 ,该 系统 具备 了信 号采 集 、传

输 、存 储 、调用 和查 看每 一焊 点相 关信 息 的能 力 。
中图分类号:T 4 9 G 0
制 了相 关数据 处理 软件 , 软件 具备 了数据 规 格化 、 该
0 前言
点焊过程 是 一个 高度 非线性 、有多变 量 耦合作 用和 大 量不确 定 因素 相互 影响 的过 程 ,同时 由于 点
焊 形核 处于封 闭状态 而无 法直接 观 测 ,形核 时 间极 短 ,因此焊接 条 件 的瞬间 波动 就会 造成较 严 重 的喷
求 出 n个 非 负实根 ,实际上 是对 相关矩 阵 作
奇异 值分 解 ,获得 对 角矩 阵 ,并2 ≥
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第4 3卷第 8期
将 特 征 根 代 入 以 下 方 程 , 求 特 征 矢 量
数 据 处 理 软 件 。研 究 发 现 :焊 点 内喷 溅 与 点焊 电压 和 电极 位 移 信 号波 形 “ 榻 ”现 象相 关联 ; 电 极 压 力 所 产 生 的 下
高频脉冲强度和持续 时间与 内喷溅强 弱有 关,三种特征信 息根据 内喷溅严重程度 ,同时发生或个别 出现 。所提取 的9 种特征信 息能够 反映点焊质 量,信 噪比高,可 为实现铝合金 点焊 质量分类 奠定基础 。采用主成分分析可进一 步实现信 息融合和数据压缩 ,点焊质量判断准 确率达 9 8%。 关键 词:电阻点焊 铝合金 特征提取 多信息融合 质 量分类
潘存海 杜素梅 宋永伦 2 李 桓
f.天津 科 技大 学机 械工程 学 院 1 3 .天津 大学材 料 科学 与工 程学 院
0 2 天津 3 02 2 ̄
2 .北京 工业 大 学机械 工程 与应 用 电子技 术 学院 北京
10 8 ; 005
天津 3 0 7 ) 0 0 2
摘要 :采用分布式 多传感器 同步采集 系统 实现 铝合 金点焊质 量实时监测 ,并利用 L B E 图形 化语言编制相关 A VIW
数字 滤 波 、数据 统计 、特 征提 取 、质 量评 定 与分类 以及 信 息存储 等 功 能 。
1 主 成 分分 析
主成 分分 析 是分析 多统 计 量 的一种 有效 方法 ,
溅 、气 孔 、未熔合 或未 完全 熔合 等焊 接缺 陷 。 J 目前 点焊仍 缺 乏可靠 、实用 的无损 检验 技术 和 方法 。在实 际生产 中,由于 受工件 表面 状态 的变 化 、
化特 征信 息 的 目的 。 设 , , 的样本经 过 标准 化处 理( … 均值 为 0 )


k=1… ,; , , ,计算样 本 相关矩 阵 , nj=1… m
可 能 出现 质量波 动 。对 于某 些关键 领 域 , 目前 仍然 依靠 人工检 查每 一个 焊 点 ,即使 如此 ,对虚 焊( 点 焊 直径 偏 小1 是难 以评 定 ,因此利 用现代 传 感技术 、 还 计算 机 数据处 理和 智 能控制 技术 ,实现 点焊质 量全 面监 测 具有重要 现 实意义 和 实用价 值 。 许 多学 者【 】 注意 到 点焊过 程 比较复 杂 , l 已经 单



理 软件 ,该 软件 具备 数据规 格 化 、数 字滤 波 、数据
统 计 、特 征 提取 、质 量评 定与 分类等 功 能 。


・ 1 五八 ・ 一 ・
3 试 验 结果 与讨 论
∑ /∑ 9 0 %
31 B t r rh滤 波 结果 分析 . ut wot e B t r ot ut w r e h滤波 具有 以下 特 点 :平滑 响应 所有 频 率段 ;在 阻 断频 率 附近 单 调递 减 ;带通 或带 阻 滤 波 中, 能够 实现 理想 稳 定 响应 。 2 为 点焊 电流∽ 、 图 点焊 电压 ( 、 电极位 移 ) 电极压 力( 信 号滤波 ∽ 与 前 后对 比,该焊 点产 生 内喷 溅缺 陷 。其 中 ,前 三种

R=

传感 器获 得 的信息 有 限,需要 构 建 多传 感 器数据

“l, -, ,z …
() 2
采 集与 分析 系统 。只 有反 映点焊 缺 陷 的特 征 信息 与 焊 接质 量对 应关 系简 单 明确 、信噪 比高 、特 征容 易 提 取 ,才可 能实现 铝合 金 点焊质 量 在线机 器 判读 ,