数字化焊接 | 揭秘点焊工艺参数数据测量的智能技术

想要在传统的电阻焊系统中监控整个焊接过程，制造商需要对焊接过程的电流，电压，压力，温度等主要工艺参数数据进行实时测量，并通过硬接线将这些测量值以模拟量的形式反馈到焊接控制器，以实现测量值与设定值的精确比较和控制。

传统电阻焊系统反馈回路

但此类硬接线的方式在焊接过程中测量的工艺参数数据传输是从焊钳电缆→机器人管线包→机器人底座接口→焊接控制柜，这就造成了潜在的风险：控制电缆传递的这些信号为较弱的模拟信号，很容易在存在多接口端的传递过程中，以及受到现场强磁场等环境因素的影响出现信号变形和衰减，从而直接影响焊接工艺参数的稳定性，最终影响焊点质量。

点焊工艺参数数据测量的数字化处理

面对这样的难题，我们推出了全新的MGDM（Measuring Gun Data Module）模块信号测量处理方式 ，它与焊接控制器，驱动器等一起组成了博世力士乐新型电阻焊系统。

该模块安装在焊钳侧，直接将焊钳侧电流，电压，压力等模拟量转化为数字量，并通过SERCOS总线直接传给焊接控制器，大大提高了数据传输的效率和质量。

新型电阻焊接系统（PRC7x00系列）监控反馈回路

目前，这种新型焊接系统已经在奔驰得到成功应用。按照每个焊接控制器同时连接焊钳的数量，我们将焊接控制柜分为两大类：

单焊钳系统（指焊接控制器同一时间只跟一把焊钳连接，该情况也适用于多把焊钳通过换钳盘和焊接控制器连接）

多焊钳系统（多把焊钳同时和焊接控制器连接，如多把固定焊钳）

这两种焊接控制柜内主要设备分布如下图所示。其中PRC7300 为焊接控制器，TB2、TB4、TB6为焊钳电机驱动器，TB3、TB5、TB7为修磨器电机驱动器。

北京奔驰汽车焊接控制柜内部主要设备布局

单焊钳焊接控制柜（左）多焊钳焊接控制柜（右）

MGDM模块与焊接控制器之间的通信设置，同样分为以下两种模式：

单焊钳系统：MGDM模块直接通过Sercos总线与焊接控制器上的XFS1接口连接，此时MGDM模块的拨码通道为1。

多焊钳系统：多把焊钳的MGDM模块首先通过Sercos连接到S20模块（I/O扩展模块），再通过S20模块与焊接控制器的XFS2接口连接。这种情况下，不同焊钳上的MGDM模块需要选择不同的通信通道（通道1，2，3……），其中MGDM模块与焊接控制器通信设置如下图所示。

MGDM模块与焊接控制器通信设置（单焊钳情况）

为了便于MGDM模块的快速安装及线缆的更换等操作，我们的研发部门对设计进行了优化：

MGDM模块与焊钳之间只通过4个拧紧螺丝进行连接，可以快速安装及拆卸；

MGDM模块的24VDC电源，Sercos总线，变压器温度及电流，二次侧电压，电极压力等需要与MGDM模块连接的线缆都采用了快插接头；

MGDM模块上有电源，Sercos总线等的状态指示灯，可用于故障的快速分析判断；

可以不通过PRI7000，利用专门软件完成MGDM的升级，数据的导入和导出等操作；

可用于电伺服焊钳的自动/手动压力标定（XGM6端口），如下图所示。

MGDM模块现场实物及端口分布示意图

目前北京奔驰汽车采用MGDM模块监测焊接电流，电压，压力等数据。由下图可以看出整个反馈曲线平稳，无明显波动，真实反映了焊接过程。不仅如此，后续它还可以对焊接过程中发生的位移量（可用于铝合金位置自适应），电机扭矩等进行反馈。

通过MGDM模块反馈的焊接电流，电压等曲线

点焊焊钳工艺参数数据的智能化处理

MGDM模块不仅具备电流，电压，压力等信息数模转换的功能，还能存储焊钳信息，起到“焊钳名片”的作用。这样不仅可以实现焊钳数据的快速还原，还可以实现焊钳的快速更换——更换后即可使用，不再需要重新进行压力标定等操作。

MGDM模块不仅实现了焊接电流，电压，压力，温度等由模拟量到数字量的转化，而且一钳一模块的设计保证了焊钳数据的安全，在提高焊接过程稳定性的同时，极大地简化了设备的维修更换，为高品质焊接保驾护航。

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