一种超声波焊接质量控制系统和方法与流程

本申请涉及超声波焊接，尤其涉及一种超声波焊接质量控制系统和方法。

背景技术：

1、超声波焊接技术是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。随着新能源行业的发展，超声波金属焊接逐渐被应用到锂电池、半导体等行业，这些行业的超声波焊接工艺至关重要，如果焊接质量存在缺陷或者隐患，所焊接的部件应用到产品中，势必存在安全风险。

2、然而，超声波焊接过程具有非线性时变特征，导致焊接过程难以准确控制，并且焊接过程容易出现虚焊、过焊和焊裂等问题，从而影响焊接质量。因此，如何提高超声波焊接质量是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种超声波焊接质量控制系统和方法，用于提高超声波焊接质量。

2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种超声波焊接质量控制系统，包括：信号采集及调理单元、控制模块、pid控制器和机械执行机构；

3、所述信号采集及调理单元，用于从所述机械执行机构中采集初始信号并对所述初始信号进行处理，将得到的处理后信号输入到所述控制模块；

4、所述控制模块，用于采用模糊神经网络根据所述处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测pid参数并将所述pid参数输入到所述pid控制器；

5、所述pid控制器，用于根据所述pid参数调节焊接参数，使得所述机械执行机构根据调节后的焊接参数进行超声波焊接。

6、可选的，所述控制模块包括计算模块和自适应神经网络模糊推理模块；

7、所述计算模块，用于根据所述处理后信号和历史焊接参数计算误差信号，并将所述误差信号输入到所述自适应神经网络模糊推理模块；

8、所述自适应神经网络模糊推理模块，用于将所述误差信号以及所述处理后信号输入到模糊神经网络中进行焊接质量分析以及基于分析结果预测pid参数，并将所述pid参数输入到pid控制器。

9、可选的，还包括：压力控制模块；

10、所述压力控制模块的输入端连接所述pid控制器的输出端，所述压力控制模块的输出端连接所述机械执行机构的输入端；

11、所述压力控制模块包括气压比例阀，用于根据调节后的焊接参数控制气压比例阀的开度，以控制焊接压力大小。

12、可选的，还包括：功率放大模块；

13、所述功率放大模块的输入端连接所述pid控制器的输出端，所述功率放大模块的输出端连接所述机械执行机构的输入端；

14、所述功率放大模块，用于根据调节后的焊接参数进行功率变换，将直流电转换成超声频交流电。

15、可选的，所述机械执行机构包括依次连接的换能器、变幅杆和焊头；

16、所述换能器，用于将超声频电能转换成同频率的机械能，以带动所述焊头做超声频机械振动；

17、所述变幅杆，用于将机械振动的振幅放大，并将超声能量集中在预置大小的面积上；

18、所述焊头用于将超声频振动能量传递给被焊物，使得被焊物在焊接处的分子或原子重新键合。

19、可选的，所述机械执行机构还包括测量装置，所述测量装置包括光栅尺、压力传感器、激光测振仪；

20、光栅尺，用于测量所述焊头在焊接时的焊接深度；

21、压力传感器，用于测量所述焊头在焊接时的焊接压力；

22、激光测振仪，用于测量所述焊头在焊接时的焊接振幅。

23、可选的，所述信号采集及调理单元，具体用于：

24、采集所述换能器的输入电压和输入电流，并从所述测量装置中采集焊接深度、焊接压力和焊接振幅，得到初始信号；

25、通过信号调理电路对所述初始信号进行处理，得到处理后信号。

26、本申请第二方面提供了一种超声波焊接质量控制方法，应用于第一方面任一种所述的超声波焊接质量控制系统，所述方法包括：

27、通过信号采集及调理单元从机械执行机构中采集初始信号并对初始信号进行处理，将得到的处理后信号输入到控制模块；

28、通过所述控制模块采用模糊神经网络根据所述处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测pid参数并将所述pid参数输入到pid控制器；

29、通过所述pid控制器根据所述pid参数调节焊接参数，使得所述机械执行机构根据调节后的焊接参数进行超声波焊接。

30、可选的，采用模糊神经网络根据所述处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测pid参数并将所述pid参数输入到pid控制器，包括：

31、根据所述处理后信号和历史焊接参数计算误差信号；

32、将所述误差信号以及所述处理后信号输入到模糊神经网络中进行焊接质量分析以及基于分析结果预测pid参数，并将所述pid参数输入到pid控制器。

33、可选的，通过信号采集及调理单元从机械执行机构中采集初始信号，包括：

34、通过信号采集及调理单元采集换能器的输入电压和输入电流，并从测量装置中采集焊接深度、焊接压力和焊接振幅，得到初始信号。

35、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

36、本申请提供了一种超声波焊接质量控制系统，包括：信号采集及调理单元、控制模块、pid控制器和机械执行机构；信号采集及调理单元，用于从机械执行机构中采集初始信号并对初始信号进行处理，将得到的处理后信号输入到控制模块；控制模块，用于采用模糊神经网络根据处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测pid参数并将pid参数输入到pid控制器；pid控制器，用于根据pid参数调节焊接参数，使得机械执行机构根据调节后的焊接参数进行超声波焊接。

37、本申请中，利用模糊神经网络不依赖于具体的数学模型的特点解决由于超声波焊接过程中的非线性特性所导致的焊接过程难以准确控制的问题，通过模糊神经网络获取焊接过程中的相关信号与焊接质量之间的复杂映射关系，进而预测pid参数，使得pid控制器根据预测的pid参数对焊接压力、焊接时间以及焊接频率等焊接参数进行自适应调整，从而提高焊接质量。

技术特征：

1.一种超声波焊接质量控制系统，其特征在于，包括：信号采集及调理单元、控制模块、pid控制器和机械执行机构；

2.根据权利要求1所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，所述控制模块包括计算模块和自适应神经网络模糊推理模块；

3.根据权利要求1所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，还包括：压力控制模块；

4.根据权利要求1所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，还包括：功率放大模块；

5.根据权利要求1-4任一项所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，所述机械执行机构包括依次连接的换能器、变幅杆和焊头；

6.根据权利要求5所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，所述机械执行机构还包括测量装置，所述测量装置包括光栅尺、压力传感器、激光测振仪；

7.根据权利要求6所述的超声波焊接质量控制系统，其特征在于，所述信号采集及调理单元，具体用于：

8.一种超声波焊接质量控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的超声波焊接质量控制系统，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的超声波焊接质量控制方法，其特征在于，采用模糊神经网络根据所述处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测pid参数并将所述pid参数输入到pid控制器，包括：

10.根据权利要求8所述的超声波焊接质量控制方法，其特征在于，通过信号采集及调理单元从机械执行机构中采集初始信号，包括：

技术总结本申请公开了一种超声波焊接质量控制系统和方法，系统包括：信号采集及调理单元、控制模块、PID控制器和机械执行机构；信号采集及调理单元，用于从机械执行机构中采集初始信号并对初始信号进行处理，将得到的处理后信号输入到控制模块；控制模块，用于采用模糊神经网络根据处理后信号进行焊接质量分析，基于分析结果预测PID参数并将PID参数输入到PID控制器；PID控制器，用于根据PID参数调节焊接参数，使得机械执行机构根据调节后的焊接参数进行超声波焊接。本申请将模糊神经网络与PID控制器相结合，实现了PID参数自适应调节并保障了焊接参数自适应调整，提高了焊接质量。技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名受保护的技术使用者：广东利元亨智能装备股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/26