本發明屬于焊裝生產，具體涉及凸焊焊接領域，具體涉及一體化機器人伺服凸點焊槍以及監測方法。

背景技術：

1、在現代制造業發展中，焊接技術是決定產品質量和生產效率的關鍵，隨著制造業對精度、強度和效率要求的提升，凸點焊技術逐漸成為焊接領域的重要突破方向：凸點焊是特殊的電阻點焊方法，它在焊件接觸面加工凸點，電流通過時，凸點電阻大、電流密度高，迅速加熱熔化形成焊點。

2、現有的固定凸點焊槍在實際應用中存在一些明顯的缺點：首先，靈活性嚴重受限，固定的位置和角度使其只能適用于特定形狀和位置的焊件焊接，一旦焊件的設計或生產工藝發生變化，往往需要重新設計和安裝點焊槍，調整難度大且成本高昂；其次，固定凸點焊槍的維護成本較高，由于其結構相對復雜，在長時間使用后，電極、變壓器等關鍵部件容易出現磨損和故障，維修難度大且所需時間長，會導致生產中斷，增加企業的停機成本。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的不足，本發明提供具有一體化機器人伺服凸點焊槍以及監測方法，以解決現有技術的固定凸點焊槍靈活性嚴重受限,一旦焊件的設計或生產工藝發生變化，往往需要重新設計和安裝點焊槍，調整難度大且成本高昂；電極、變壓器等關鍵部件容易出現磨損和故障，維修難度大且所需時間長的問題。

2、本發明其中一方案提供了一種一體化機器人伺服凸點焊槍，包括：機器人主體、槍體組件、電極臂、螺母保持器以及位移傳感器；

3、所述槍體組件設置在所述機器人主體上，所述機器人主體配置為帶動所述槍體組件在加工工位內移動；

4、所述槍體組件還設有驅動電機和變壓器，所述驅動電機的驅動端設置有第一凸點焊電極，所述螺母保持器設置在所述第一凸點焊電極端部；

5、所述電極臂設置在所述槍體組件的下側，且所述電極臂與所述變壓器電連接；

6、所述電極臂的設置有第二凸點焊電極，所述第一凸點焊電極端部與所述第二凸點焊電極同軸設置，且所述位移傳感器設置在所述第二凸點焊電極的端部；

7、所述驅動電機、所述變壓器和所述位移傳感器均與所述機器人主體電連接。

8、在本發明其中一個方案中，所述螺母保持器設置有與所述凸點螺母相匹配的容置孔，用于導向所述凸點螺母進入并定位在所述螺母保持器上；

9、所述第二凸點焊電極的端部設置有定位銷，所述定位銷的中心軸線與所述容置孔的中心軸線重合，所述定位銷用于定位進入所述容置孔的所述凸點螺母；

10、其中，在電阻焊槍與所述工件對位時，所述第二凸點焊電極與所述工件抵接，所述位移傳感器用于檢測所述電極臂與所述工件上焊接預留孔的對位情況；

11、或者，在電阻焊槍焊接作業后，所述第二凸點焊電極與所述工件和所述凸點螺母抵接，所述位移傳感器用于檢測所述凸點螺母的焊接質量。

12、在本發明其中一個方案中還提供了一種監控方法，可用于上述多個方案中任意一項所述的一體化機器人伺服凸點焊槍，所述一體化機器人伺服凸點焊槍的驅動電機中設置有編碼器，所述一體化機器人伺服凸點焊槍的電極臂中至少設置有霍爾傳感器和溫度傳感器，所述編碼器、所述霍爾傳感器和所述溫度傳感器與故障診斷分析設備電連接；所述監控方法包括：

13、通過所述編碼器獲取第一凸點焊電極的位移數據；

14、通過所述霍爾傳感器獲取電極臂中的實時電流電壓數據；

15、通過所述溫度傳感器獲取電極臂和冷卻水管路的實時溫度數據；

16、將所述位移數據、所述實時電流電壓數據和所述實時溫度數據作為焊接參數，所述焊接參數輸入所述故障診斷分析設備，通過故障診斷算法對設備運行狀態進行分析，若設備運行狀態異常則實時生成異常報警信號，并根據報警等級觸發相應報警動作指令。

17、在本發明其中一個方案中，還包括：

18、在一次焊接前，通過設置在第二凸點焊電極端部的位移傳感器檢測電極臂上的定位銷與工件導向孔的接觸深度，若深度未達到設定值，判定對位異常；

19、或者，在一次焊接后，通過位移傳感器檢測凸點螺母與工件焊接后的回彈位移，若回彈位移小于預設值，判定焊接熔核形成不完整，觸發二次焊接流程。

20、在本發明其中一個方案中，所述焊接參數輸入所述故障診斷分析設備，通過故障診斷算法對設備運行狀態進行分析包括：

21、將所述位移數據與預設運動軌跡進行對比得到位移偏差數據，并根據位移偏差數據計算得到位移精度標準差數據；

22、將所述實時電流電壓數據與預設閾值范圍進行對比計算，得到電流電壓波動率；

23、將所述實時溫度數據與預設溫度曲線對比計算，得到電極溫升數據；

24、對所述位移精度標準差數據、所述電流電壓波動率和所述電極溫升數據進行分析，輸出為設備運行狀態分析結果。

25、在本發明其中一個方案中，所述報警等級觸發所述報警動作指令包括：

26、一級報警，所述焊接參數中出現瞬時超限，觸發機器人主體的控制器記錄偏差數據，所述瞬時超限為超限幅度超過額定值的10%且持續時間達到0.5秒。

27、在本發明其中一個方案中，所述報警等級觸發所述報警動作指令包括：

28、二級報警，在同一焊接周期內焊接參數瞬時超限的次數超過預設值，觸發機器人主體的控制器延長焊接間隔2秒并通過hmi界面顯示警示圖標，以提示操作員檢查。

29、在本發明其中一個方案中，所述報警等級觸發所述報警動作指令包括：

30、三級報警，非焊接狀態下驅動電機運行時第一凸點焊電極無位移變化、焊接狀態下電流驟降超過額定值的20%或電極臂溫升速率超過額定值的30%，觸發所述機器人主體的控制器輸出急停信號并執行，以切斷變壓器電源、關閉驅動電機抱閘，并通過以太網向控制中心發送急停報警。

31、在本發明其中一個方案中，根據焊接點的位置、時間、工藝參數為每個焊接點生成唯一的質量編碼，所述質量編碼關聯存儲焊接點對應的位移數據、電流電壓波動率、電極溫升數據的原始數據及分析結果至數據庫。

32、在本發明其中一個方案中，還包括：通過機器學習模型基于質量編碼分析批次焊接數據的趨勢，所述機器學習模型為經歷史焊接數據訓練的監督學習模型，其輸入特征包括質量編碼關聯的位移數據、電流電壓波動率、電極溫升數據及分析結果，輸出為電極壽命預測值和變壓器性能退化預測值；具體包括：

33、計算電極的定位重復精度，若連續若干次焊接中定位精度標準差增大超過0.1cm，通過hmi界面提示需要維護電極并通過以太網向控制中心發送預警；

34、計算變壓器的輸出功率衰減趨勢，若連續若干次焊接中功率衰減超過5%，通過hmi界面提示需要維護變壓器并通過以太網向控制中心發送預警。

35、本發明所提供的一體化機器人伺服凸點焊槍以及監測方法可實現如下技術效果：

36、1、機器人主體與凸點焊槍的一體化結構設計，確保二者協同工作的穩定性和精準性，其中通過機器人主體帶動槍體組件移動，配合驅動電機、變壓器和位移傳感器等部件，位移傳感器能夠精確檢測電極臂與工件的對位情況以及凸點螺母的焊接質量，確保焊接的精確性和可靠性；以及機器人伺服凸點焊槍通過多軸移動能夠更好地適應不同工件的凸點焊接，相較常規固定式凸點焊設備減少了調整時間，提高了生產效率。

37、2、通過實時監測焊接過程中的位移數據、電流電壓數據和溫度數據，并與預設參數進行對比分析，能夠及時發現并解決焊接質量問題，提高焊接點的強度和穩定性。

38、3、通過為每個焊接點生成唯一質量編碼，關聯存儲焊接過程中的各項數據，實現了焊接質量的可追溯性，以及基于機器學習模型分析批次焊接數據的趨勢，能夠預測電極壽命和變壓器性能退化，提前預警潛在故障，使得維護人員能夠及時進行預防性維護，減少了設備的停機時間和維修成本。