一種基于焊點計數器防止焊點漏焊的方法

陳梁++李劍

摘 要：文章基于一種焊點計數器的應用，以人工操作焊接的焊點漏焊為研究對象，致力于研究和提出一種通過焊點計數器的計數功能聯動焊機和拼臺邏輯開關的控制，以此來防止人工焊接過程中存在焊點漏焊的現象。

關鍵詞：焊點計數器；漏焊；方法；

中圖分類號：TG441.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0011-02

在現代汽車制造業中，電阻點焊越來越體現其重要的價值，同時企業為了降低成本，減少設備故障率而沒有采取全自動化機器設備，但采用大量的人工焊接，由于人工點焊操作過程中發生質量問題的隨機性很大，因此在過程中無法有效識別和控制焊點漏焊的現象變得尤為突出。目前一般的解決辦法是增加大量的質檢程序和人員來對白車身總成上的焊點進行自檢和互檢，但這并非對癥下藥。為徹底的改變這現狀，在此將對如何防止焊接過程中焊點漏焊這個問題作出可行性研究，摸索出一種利用焊點計數器的計數功能，報警功能，以及生產線的開關聯動功能結合在一起的方法，能通過目視計數器、報警等方式來告知焊接過程中的實際焊點數量，能有效地杜絕焊點漏焊現象的發生，最終達到缺陷不逃逸出工位的目標。

1 焊點計數器

由于焊機內部本來就有一個關于焊點脈沖計數的功能模塊，需要連接編程器才能看到具體的數值。其實，焊點計數器就充當了顯示的功能，它與電阻點焊焊機里的這個模塊直接相連，提供了焊點計數直接的目視效果，后續通過編程，確定邏輯關系后就能實現報警功能。

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；中央處理單元采取功耗低、高可靠性的單片機；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。

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。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。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。該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[1]。

根據這些功能，可以開發一個基于焊點計數器組成的焊點防漏焊系統，以此來防止由于手工操作造成的漏焊或多焊問題，提高焊接質量和管理，從而達到缺陷不逃逸出工位的目標。2 基于焊點計數防漏焊系統的實際應用方法

隨著電阻點焊越來越廣泛地用于汽車制造，與之相呼應的焊點計數防漏焊系統也越來越多的被配套應用起來。

2.1 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。

首先將拼臺夾具的開關按鈕與焊點計數器的串口并聯起來，通過計數器設定的程序來控制這個開關的動作，但拼臺的完成按鈕起到了完成功能以及計數清零信息輸入的雙重效果。因為與焊點計數器串聯的是焊鉗，當焊機處于常開并且焊鉗能正常工作時，焊接時產生的脈沖信息被采集并轉換為數字信號，焊點計數器開始計數，當完成焊接內容時，員工需要打開拼臺按鈕，讓工裝夾具打開，這時，按鈕開關的這個信號被輸入到焊點計數器上，計數程序馬上自動識別實際焊點數與設定焊點計數值是否一致，當一致時，則計數程序讓串聯的拼臺開關信號保持暢通，開關動作是有效的并讓計數器清零重新開始計數；若不符合設定的計數值，計數程序將自動判斷，并屏蔽開關信號，使開關動作失效，而且計數器一直顯示當前數值，不能被清零，并引發報警器報警。即開始焊接后出現漏焊或者焊點超出范圍，按下拼臺完成按鈕后，但夾具是無法打開的，報警器會發出報警，輸送線不能正常走線。

焊點計數防漏焊系統的聯網控制示意圖，如圖1所示。

每個焊機與焊點計數器、焊鉗、拼臺都是以一個獨立的分支并行到主線上的，但這既是串聯的又是并聯的。假設拼臺1#上的員工沒有按標準完成作業，按下拼臺完成按鈕，想讓拼臺夾具打開走線，但出現了漏焊的現象，那么這時報警將響起，夾具開關無法正常打開。這時需要班組長或工程師到現場確認問題后，通過編程器進行復位，焊點漏焊的讓員工補焊后完成程序；超過焊點數的直接讓計數清零，并使計數程序重新開始計數。

此外，該系統還可以連接遠程計算機，加入分析軟件，對收集的數據進行整理和分析，找出問題高頻工位，從而對其進行改善，已達到最終全面的防漏、防錯。

2.2 核心算法

在使用時，需要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。

員工操作焊鉗焊接時，會觸發脈沖信號。通過對脈沖信號的采集，單片機通過計數功能自動判斷其操作的狀態。如果實際焊點（計數器上的計數）與設定值不相符，即實際焊接焊點數小于或大于計數器的設定值，當按下完成按鈕時，那么系統將自動判斷是否報警或暫停工作。

若假設該工位焊接的焊點為n個，計數焊點為u個，按照實際焊點數，以下n分為三個檔次，即第一檔為0n+1，系統將報警。

以此類推，第二檔的有效區間為n≤u≤n+2；第三檔的有效區間n≤u≤n+4。當報警信號發出后，程序將暫停，指示燈不斷閃爍提醒操作者，并使得焊鉗無動作，且與之關聯的拼臺夾具開關按鈕將失效，無法打開，從而輸送鏈不能正常的走線。

另一種情況是，焊接時間不符合設定值。將操作的時間可設置為一個焊接周期，即實際走線時間，若員工操作焊鉗焊接時間大于一個焊接周期內未完成，那么系統則會停機并報錯，這樣能促使操作員工在標準時間內完成工作。如圖2所示。

2.3 人性化的程序設計將提高工作效率

這個系統在于要求操作者在規定的時間內完成規定的焊點數量，以此來規范操作的標準化操作，從而整體提高車間質量管理水平。

但在實際焊接中，由于各種因素，發生質量問題的隨機性很大，因此在過程中控制這些質量問題是很困難的。例如，當員工因為某種原因導致焊點間距不均勻，間距較大的地方需要再增加一個焊點，那么如果按照原來設定的計數值來說，這個多焊的焊點必將引起報警器的報警，并使得拼臺夾具不能正常打開，生產線因此停線。因此若設定得過于硬套，將不利于實際焊接操作，或導致設備過高的停線率，最終影響生產節拍，從而影響這個班次的停線率以及生產臺量，反而增加了不必要的成本。

但在設計計數程序時就考慮了以上問題的話，將會把這些影響盡量減少到最低的程度。根據每個工位具體的焊接焊點數量，程序設定這幾個區間的意義就在于，加入了人性化設計，即考慮焊點多焊問題。根據現場的實際操作經驗，也為了不影響生產節拍，設定程序時即允許焊接操作者多焊焊點，但不能超出一定的范圍，以免浪費能源。加之操作者在非必要的情況下是不愿意每臺都多焊接焊點的，因為這將會增加其操作時間以及勞動強度，相當于增加工作量，降低了工作效率。

因此程序的設計也應當以人為本，根據實際焊點數量，相應地增加焊點計數的設定值，這種“能多不能少”的方法在一定程度上能減少停線率，進而提高工作效率。

2.4 其他方面的應用

此種計數系統不僅適用于點焊，也可以適用于其他設備，但需要通過更改系統的傳感器等設備的改進才能實現，例如用于檢測螺柱焊焊接數量，以及用于零件安裝的計數數量。因此，基于這個以焊點計數器的計數功能的系統的方法和原理，還可以設計多功能模塊化，并結合其他設備自身的軟硬件，進而得到更為廣泛的應用，以此來提高自身的防錯能力，進而提高汽車制造行業的總體水平。

3 結 語

基于焊點計數器計數功能的應用，利用該方法可研究并集成一個放漏焊的系統，提能通過目視計數器計數，自動判斷焊點數量是否符合標準，并報警的方式，能有效地杜絕焊點漏焊現象的發生，從而降低人工檢查和返修成本，提高了焊接標準化程度，以及工作效率，可在不同區域進行推廣，促進整個汽車制造業的前進和發展。

參考文獻：

[1] 胡鑫，金濤，蔡交華.應用于焊接工業中的焊點計數系統[J].汽車制造業，2008，（13）.

[2] 成海暉，王善臣，楊偉國.單片機定時計數器T2在電阻焊上的應用[J].微計算機信息，2008，（24）.

[3] 顧友良.焊接沖壓制造過程中的防錯防漏技術[J].汽車與配件，2011，（37）.