费斯托气动伺服系统特点:
电阻点焊以其GX率、低成本的突出优点已广泛应用于大批量薄板焊接结构生产中,电阻点焊的形核处于封闭状态,使得焊点质量参数(熔核直径、强度等)无论在焊接期间还是在焊后都无法直接观测,从而给电阻点焊质量监控和检测带来了极大的困难。FESTO以电阻点焊质量在线监控为目的,电流、电压、电极位移等焊接信号为对象,尝试使用人工神经网络和模糊控制等人工智能方法建立电阻点焊质量的过程模型。
费斯托气动伺服系统功能:
电阻点焊是汽车白车身装配生产过程中Z主要的装配连接工艺,近年来汽车工业发展迅速,激烈的竞争促使各大汽车生产商对电阻点焊的质量和效率要求不断提高。传统气动电阻点焊焊枪因对焊件冲击大、定位精度不高、效率低和电极磨损较大等缺点己无法满足汽车制造行业的发展要求。在这种情况下,新的电阻点焊焊枪驱动控制技术得到了长足发展,其中FESTO气动伺服电阻点焊焊枪因其对焊枪电极的高精度定位、柔性焊接控制、与机器人系统的良好集成和相比于电动伺服焊枪更低廉的成本,而受到越来越多的汽车企业和气动元件制造商的关注,新型的FESTO气动伺服电阻点焊技术必将拥有广阔的应用前景。
FESTO电阻点焊研发工作主要包括以下内容:
(1)采集系统的研制。研制了以KS2062型A/D卡为核心的数据采集系统,完成对电阻点焊过程中的焊接电压、焊接电流和电极位移信号的采集。
(2)过程信号的特征提取。尝试使用线性方程描述过程参量的变化趋势,并且确定过程信号的特征参量及其计算方法。
(3)RBF神经网络预测模型。利用RBF神经网络工具,以电阻点焊过程参量的周波序列作为输入,以对应焊点的拉剪力作为输出,建立电阻点焊过程参数与焊点质量之间的映射模型,实现借助电阻点焊过程信号来预测焊点的质量。
(4)电阻点焊过程喷溅识别系统。分别使用模糊聚类分析和模糊推理的方法对电阻点焊过程中的喷溅现象进行识别。
(5)电阻点焊质量的模糊推理。根据喷溅识别系统的结果将电阻点焊过程进行分类,当有喷溅时使用动态电阻参量建立的模糊推理系统对电阻点焊质量进行推理;当无喷溅时使用电极位移参量建立的模糊推理系统对焊点质量进行推理。
(6)对比RBF神经网络预测结果和模糊推理结果,表明模糊推理焊点强度有较高的精度。
FESTO研究完成的主要工作包括以下几个方面:
(1)为了对FESTO气动伺服电阻点焊焊枪的控制特性进行研究,针对FESTO气动伺服焊枪的比例阀控气缸系统进行了深入的理论分析,建立了比例阀控气缸系统的数学模型。并通过工作点线性化的方法确定了此系统的线性化数学模型。在此基础上提出了FESTO气动伺服电阻点焊焊段位置控制策略和缓冲控制策略,并建立了FESTO气动伺服电阻点焊过程各阶段的Simulink仿真模型,通过对模型的仿真分析,验证了控制策略的有效性。
(2)为了进一步揭示FESTO气动伺服电阻点焊焊枪的优异特性,综合分析了电阻点焊基本原理以及电极压力等主要焊接工艺参数对电阻点焊质量和效率的影响,并搭建了FESTO气动伺服电阻点焊焊枪控制技术实验研究平台。通过模拟传统气动焊枪的开环控制方式,对传统气动焊枪和FESTO气动伺服焊枪在焊接工艺过程中的各阶段技术特性进行对比,分析得出传统气动焊枪的主要技术缺陷以及FESTO气动伺服焊枪的技术优势,为FESTO气动伺服电阻点焊焊枪的控制技术实验研究明确了各阶段所要达到的控制目标。
(3)根据控制策略分析利用RTw软件平台编写了各阶段的实时控制程序,并进行了相关实验研究:*,焊枪打开过程中焊枪电极多目标位置控制实验,实现了精度高、鲁棒性强的位置控制;第二,焊枪关闭过程电极缓冲控制实验,实现了电极高速运动且使电极对板件冲击力保持在较小值;第三,焊接力伺服控制实验,实现了电极力快速响应和高精度控制以及焊接过程中变电极力控制。