点焊具有生产效率高、适应自动化作业的优点,是汽车、航空航天等大规模工业频繁采用的重要板材加工工艺。然而,焊点熔核形成时间短,焊接过程受多种因素影响,且各种因素之间存在不同程度的确定性或随机性的交互作用致使点焊过程监控呈现实时性要求高、非线性控制难度大的特点。因此,点焊过程的多参量实时监测与点焊过程实时控制、焊点质量的稳定性保证以及焊点质量的在线评测是学术界和工程界关注的三大难点问题。本文针对点焊质量实时监控问题,在点焊过程参数传感与监测技术、点焊过程实时控制方案及焊点质量在线评测方面展开综合研究。　　 第一,建立了以DSP为核心的点焊过程实时监控与质量在线评判平台,样机采用上位工控机与下位DSP嵌入式实时系统架构。上位机采用LabVIEW软件编写的人机界面,实现点焊规范参数的设置和焊后数据存储与显示；下位DSP嵌入式实时系统负责点焊过程参数检测和实时控制。实验表明整机性能稳定,具有实时性高和可视化程度好的特点。　　 第二,针对点焊过程中动态功率因数、焊接电流与动态电阻等电参数实时检测困难的问题,建立点焊电气回路的数学模型,并推导出关键焊接参数的数学表达式,采用新型传感器--微型洛氏线圈(Miniature RogowskiCoil)检测焊接电流导数,判断焊接电流峰值点,采用可行域全空间仿真数据对焊接参数关系的人工神经网络(ANN)模型进行离线训练和在线使用,执行特殊的软传感器功能,实现焊接电路功率因数、电流导通角、电流有效值及动态电阻的快速计算。结果表明,较之传统的直接检测法,基于嵌入式人工神经网络的计算方法将参数检测时间延长1倍,控制步长缩短一半,功率因数和焊接电流有效值的计算误差均在2％以内,现有系统的实时性和可控性提高,对基于可控硅整流回路电参数实时检测问题具有普遍适用性。　　 第三,电阻点焊接头的良好质量主要依靠电热效应实现,焊接热量是动态电阻、焊接时间和焊接电流有效值平方数的乘积。由于常规恒流点焊控制是对焊接电流参数的闭环控制和焊接质量的开环控制,仅仅调整电流有效值大小而忽略焊接区的真实热效应,故而难以控制焊接区加热状态和焊点质量。本文设计以焊接热量控制为目标的焊接系统,该系统根据焊点形核所需热量和时间调整焊接功率,实现平稳焊接。根据点焊过程非线性和建模困难的特点,设计改进型的CMAC-PID控制器,解决常规PID或CMAC-PID控制器始终处于振荡状态、干扰存在情形下收敛能力较弱的问题,提高控制器性能,削弱稳态误差和稳态颤振现象。理论分析和工艺实验研究表明,该控制方法尤其适用于低碳钢焊接,能够对低碳钢板材点焊过程中造成的焊接飞溅的热量波动因素起到“削峰补谷”的作用,使得低碳钢焊接过程更加平稳、可靠。基于焊接热量的点焊过程自适应控制方法控制精度高,能够对各种典型干扰因素进行有效补偿。该控制律用于1mm十1mm低碳钢板材的恒功率焊接,实验结果明显优于恒电流控制焊点,平均抗剪切力比恒电流控制完成焊点的抗剪切力高12.6％,且焊接过程更加平稳。　　 第四,通过试验方法对新型点焊热量控制系统的参数设置优化提出解决方法,为新材料、新环境下的点焊工艺参数设置提供适用的正交试验设计分析方法论。　　 第五,结合点焊过程电极位移能够综合反映各种干扰因素的影响并明确指示焊点质量的特点,建立以点焊电极位移特征参数为输入、焊点质量为输出的2个贝叶斯置信网络(BBN)模型,分析电极位移特征之间的关系,监测焊点质量。模型Ⅰ针对基于电极位移法控制律的焊接参数寻优展开研究,得出适用于不同生产要求的焊接参数设置；模型Ⅱ采用贝叶斯网络推断方法研究电极位移曲线特征与焊点质量之间的关系,该方法能够在焊点飞溅的条件下正确评判焊点质量,结论可用于安全焊点的设计,为点焊质量的在线监测和焊接过程稳定性的无损测验提供新方法,适用于实际生产。