專利名稱：攪拌摩擦焊在線測試系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械工程測試技術，尤其是一種攪拌摩擦焊過程中的溫度檢測、 振動檢測和焊接三向力的測試的系統，具體地說是一種攪拌摩擦焊在線測試系統。
背景技術：
目前，攪拌摩擦焊作為一種新型的固相連接技術，在鋁合金焊接方面具有得天獨 厚的優勢，具有固態連接、接頭性能優異、焊接過程簡單、生產成本較低、焊接過程無污染等 優點，攪拌摩擦焊的這些技術特點使得它迅速發展成為在鋁合金等輕金屬結構的制造過程 中可以替代熔焊技術的新型工業化連接技術，同時它也成為了近年來工程研究的熱點，大 量焊接實驗和相關模擬研究工作得以開展。隨著攪拌摩擦焊技術的不斷發展和廣泛應用，對焊接質量的要求也越來越高，而 焊接溫度，振動情況以及焊接三向力都是影響焊接質量的重要參數。以往對上述三項指標 的測定都采取單獨進行的方式，需要三套測試系統分別進行測量。這種測試系統不僅機構 復雜，操作繁瑣，成本高而且效率低下。據申請人所知，到目前為止還沒有形成一種能夠對攪拌摩擦焊加工過程中的溫 度，振動，三向力進行準確、綜合在線測試的完整系統。
發明內容
本發明的目的是是針對現有的攪拌摩擦焊測試系統功能單一，結構復雜，操作繁 瑣，效率低下，成本高等不合理問題，發明一套能夠集溫度檢測，振動，檢測，三向力檢測為 一體的攪拌摩擦焊在線測試系統。本發明的技術方案是
一種攪拌摩擦焊在線測試系統，其特征是它主要由信號感應平臺1、信號調理系統2和 數據采集系統3組成，所述的信號感應平臺1包括測力八角環1-1、振動傳感器1-2和溫度 傳感器1-3，測力八角環1-1固定在底座1-4上，安裝工件的工作臺1-5固定安裝在測力八 角環1-1上，振動傳感器1-2安裝在攪拌摩擦焊機的攪拌軸4上，溫度傳感器1-3與工件 表面相接觸，測力八角環1-1上的應變片1-6、振動傳感器1-2及溫度傳感器1-2的信號輸 出端與信號調理系統2的輸入端相連，信號調理系統2由信號放大電路2-1、信號濾波電路 2-2和信號補償電路2-3組成，信號放大電路2-1的輸入端作為信號調理系統2的輸入端與 振動傳感器1-2及溫度傳感器1-2的信號輸出端相連，信號放大電路2-1的輸出端與信號 濾波電路2-2的輸入端相連，信號濾波電路2-2的輸出端與信號補償電路2-3的輸入端相 連，信號補償電路2-3的輸出端作為信號調理系統2的輸出端與數據采集系統3的輸入端 相連；數據采集系統3主要由計算機3-1和數據采集卡3-2組成，數據采集卡3-2的輸入端 作為數據采集系統3的輸入端與信號調理系統2的輸出端即信號補償電路2-3的輸出端相 連，數據采集卡3-2的輸出與安裝有處理軟件的計算機3-1的數據輸入端相連，計算機3-1 在軟件的控制下將測試結果按設定的形式在顯示器上進行顯示并存儲或打印。
所述的測力八角環1-1的數量為兩個，它對稱安裝在底座1-4相對的兩側邊上，每 個測力八角環1-1上均設有一個亞鈴狀水平通孔1-6。信號調理系統2將采集到的電信號經信號放大電路2-1、信號濾波電路2-2和信號 補償部分2-3進行放大，濾波，補償以供采集系統采集。其中的信號補償部分2-3的作用是主要是對熱電偶進行冷端補償，以消除由于 周圍介質溫度波動帶來的誤差，它主要由半導體二極管和阻值不同的電阻等組成。數據采集系統3是基于幾種編程語言綜合應用的集數據采集、顯示和存儲為一體 的系統，數據采集卡3-2在軟件3-3的控制下可以直接將測到的電信號轉換為相應的溫度 信號，振動信號和力信號，并通過計算機3-1直觀的顯示出來。本發明的有益效果
(1)本發明集溫度檢測，三向力檢測()，振動檢測為一體，能夠將攪拌摩擦焊加工過程 中重要的測量信號及時，準確，方便地采集下來，實現了攪拌摩擦焊重要參數的同步在線檢 測。(2)本發明中的信號調理系統集多路信號調理為一體，克服了以往單信號調理中 的繁瑣不協調的弊端，使測量更加準確簡單。(3)本發明的數據采集系統，界面能夠非常直觀顯示出加工過程中的溫度，力和振 動的變化，采集到的數據能夠及時保存而且界面友好操作簡單。(4)本發明克服了攪拌摩擦焊個參數進行獨立測量的缺點，具有結構簡單，操作簡 便，成本低等優點。(5)本發明集溫度檢測，三向力檢測，振動檢測為一體，實現了攪拌摩擦焊重要參 數的同步在線測試，其測試準確、結構簡單、操作簡便和成本低等優點。
圖1是本發明的攪拌摩擦焊在線測試系統結構示意圖。圖2是本發明的測力八角環的結構示意圖。圖3是本發明實施例的補償電路示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如圖1-2所示。一種攪拌摩擦焊在線測試系統，其特征是它主要由信號感應平臺1、信號調理系統 2和數據采集系統3組成，如圖1所示，所述的信號感應平臺1包括兩個對稱設置的測力八 角環1-1 (如圖2)、振動傳感器1-2和溫度傳感器1-3，兩個測力八角環1-1對稱固定在底 座1-4相對的兩邊上，每個測力八角環1-1均設有一個亞鈴狀水平通孔1-6，即每個測力八 角環1-1的縱向剖切面上均有一個亞鈴狀的孔(兩端的圓孔通過一個扁平孔相連通)，測力 八角環1-1的不與工作臺1-5及底座1-4相接觸的平面上部分或全部安裝有應變片1-6，應 變片用于進行三向力測量，安裝工件的工作臺1-5固定安裝在測力八角環1-1上，振動傳感 器1-2安裝在攪拌摩擦焊機的攪拌軸4上，溫度傳感器1-3與工件表面相接觸，應變片1-6、 振動傳感器1-2及溫度傳感器1-2的信號輸出端與信號調理系統2的輸入端相連，信號調理系統2由信號放大電路2-1 (可采用教科書上常見的信號放大電路或集成塊加以實現)、 信號濾波電路2-2 (可采用教科書上常見的信號放大電路或集成塊加以實現)和信號補償電 路2-3 (它主要由半導體二極管和阻值不同的電阻組成)組成，信號放大電路2-1的輸入端 作為信號調理系統2的輸入端與應變片1-6、振動傳感器1-2及溫度傳感器1-2的信號輸出 端相連，信號放大電路2-1的輸出端與信號濾波電路2-2的輸入端相連，信號濾波電路2-2 的輸出端與信號補償電路2-3的輸入端相連，信號補償電路2-3的輸出端作為信號調理系 統2的輸出端與數據采集系統3的輸入端相連；數據采集系統3主要由計算機3-1和數據 采集卡3-2組成，數據采集卡3-2的輸入端作為數據采集系統3的輸入端與信號調理系統2 的輸出端即信號補償電路2-3的輸出端相連，數據采集卡3-2的輸出與安裝有處理軟件的 計算機3-1的數據輸入端相連，計算機3-1在軟件的控制下將測試結果按設定的形式在顯 示器上進行顯示并存儲或打印。本發明所采用的各種傳感器均可直接從市場采購，所涉及的各種電路均可直接采 用或參照教科書上相應成熟的電路加以實現，也可根據功能要求選擇相關的集成塊加以實 現。其中的信號補償電路也是一種常規的電路，可自行設計，可參考教科書設計，也可參照 圖3，圖3的信號補償電路主要由半導體二極管和阻值不同的電阻等組成。本發明在工作 時，首先將工件固定在由兩個測力八角環1-1上支承的工作臺1-5上，然后將振動傳感器 1-2通過固定裝置固定在攪拌軸4上，溫度傳感器固1-3定在工件需要測溫的部位，然后通 過導線將幾個傳感器產生的電壓信號傳送到信號調理系統2，進行信號處理，處理后的電壓 信號直接供裝有數據采集卡的數據采集系統3。下面以拼焊尺寸為200 X 100 X IOmm的兩塊鋁合金板材為例進一步介紹使用本發 明的優點。首先，將兩塊鋁合金板材固定在測力八角環1-1上的工作臺1-5上，將振動傳感 器1-2通過緊固裝置固定在攪拌摩擦焊機攪拌軸4上，同時將溫度傳感器1-3 (本實驗用 的是K型熱電偶，也可采用其它常規的溫度傳感器)按測試要求固定在鋁合金板材相應的位 置。其次，通過屏蔽電纜將信號感應平臺1產生的多路電壓信號(溫度、振動、應變)傳送到 信號調理系統2。再次，經過信號調理電路的電壓信號直接通過導線連接到數據采集系統3 的數據采集卡上，然后再利用預裝的程序將電壓信號轉化為相應的實際物理信號直觀的顯 示出來并將數據及時的存儲下來。在實驗中不僅可以直觀的觀察到焊接過程中的溫度變化 曲線，振動周期，振動規律以及焊接過程中三向力的變化而且實驗數據也可以毫無丟失的 及時保存下來。通過此實驗可以看出，本發明攪拌摩擦焊在線測試系統不僅能夠實現攪拌 摩擦焊多參數的同步在線測試，而且測試準確、機構簡單和操作方便。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
權利要求
一種攪拌摩擦焊在線測試系統，其特征是它主要由信號感應平臺(1)、信號調理系統(2)和數據采集系統(3)組成，所述的信號感應平臺(1)包括測力八角環(1 1)、振動傳感器(1 2)和溫度傳感器(1 3)，測力八角環(1 1)固定在底座(1 4)上，安裝工件的工作臺(1 5)固定安裝在測力八角環(1 1)上，振動傳感器(1 2)安裝在攪拌摩擦焊機的攪拌軸(4)上，溫度傳感器(1 3)與工件表面相接觸，測力八角環(1 1)上的應變片(1 6)、振動傳感器(1 2)及溫度傳感器(1 2)的信號輸出端與信號調理系統(2)的輸入端相連，信號調理系統(2)由信號放大電路(2 1)、信號濾波電路(2 2)和信號補償電路(2 3)組成，信號放大電路(2 1)的輸入端作為信號調理系統(2)的輸入端與應變片(1 6)、振動傳感器(1 2)及溫度傳感器(1 2)的信號輸出端相連，信號放大電路(2 1)的輸出端與信號濾波電路(2 2)的輸入端相連，信號濾波電路(2 2)的輸出端與信號補償電路(2 3)的輸入端相連，信號補償電路(2 3)的輸出端作為信號調理系統(2)的輸出端與數據采集系統(3)的輸入端相連；數據采集系統(3)主要由計算機(3 1)和數據采集卡(3 2)組成，數據采集卡(3 2)的輸入端作為數據采集系統(3)的輸入端與信號調理系統(2)的輸出端即信號補償電路(2 3)的輸出端相連，數據采集卡(3 2)的輸出與安裝有處理軟件的計算機(3 1)的數據輸入端相連，計算機(3 1)在軟件的控制下將測試結果按設定的形式在顯示器上進行顯示并存儲或打印。
2.根據權利要求1所述的攪拌摩擦焊在線測試系統，其特征是所述的測力八角環 (1-1)的數量為兩個，它對稱安裝在底座(1-4)相對的兩側邊上，每個測力八角環(1-1)上 均設有一個亞鈴狀水平通孔(1-6 )。
全文摘要
一種攪拌摩擦焊在線測試系統，包括信號感應平臺，信號調理系統，數據采集系統三個部分，其特征是信號感應平臺是以測力八角環為機體，將振動傳感器和溫度傳感器分別固定在機體之上，集多傳感器于一體；信號調理系統具有能同時處理多路不同電壓信號的功能，本發明將采集到的電信號進行放大，濾波，補償以供采集系統采集；數據采集系統是自行開發的集數據采集，顯示和存儲為一體的系統。本發明集溫度檢測，三向力檢測，振動檢測為一體，實現了攪拌摩擦焊重要參數的同步在線測試，其測試準確、結構簡單、操作簡便和成本低等優點。
文檔編號G01H1/00GK101929892SQ20101029130
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月26日 優先權日2010年9月26日
發明者左敦穩, 汪洪峰, 王吉勝, 董學偉, 邵定林, 黎向鋒 申請人:南京航空航天大學