針對車焊一體柔性制造單元即摩擦焊設備，基于SIMATICWINCC控制軟件組態SimotionD425和各軸模塊等組成的控制系統，編寫和添加激光校驗程序，實現激光校驗自動化，減少人為操作造成的誤差，提高激光校驗穩定性和準確性，增加工作效率，提高摩擦焊機床的調試效率。1

序言新能源汽車中，動力電池直接決定了車輛的續航里程，動力電池的質量、安全、性能以及可靠性，都直接關系到汽車的使用[1]。電池銅鋁復合極柱是電池的重要組成部分。車焊一體柔性制造單元即摩擦焊，主要用于新能源汽車電池銅鋁復合極柱的全自動摩擦焊接。摩擦焊接技術是一種優質、高效且清潔的先進制造工藝[2]。設備可完成銅片的自動上料、銅片自動切削、鋁棒自動鋸切、鋁棒自動上料、自動摩擦焊接以及針對摩擦壓力、摩擦時間、頂鍛壓力等參數是否合格的自動判斷及分揀等功能。該設備主要由床身、銅片切削單元、銅片上料機構、鋁棒上料機構、全自動鋸床以及液壓伺服尾座等部分組成，結構復雜。對于汽車電池中的電池銅鋁復合極柱來說，車焊一體柔性制造單元的穩定性是非常重要的，直接影響到復合極柱的產品質量，關系到電池的質量和壽命。因此每臺摩擦焊機床出廠之前都需要對各軸進行激光校驗檢測，保證其裝配產品質量。其控制系統由SIMATICWINCC控制軟件組態SimotionD425和各軸模塊等組成[3]。由于摩擦焊的特殊性，所以加工程序是通過PLC編程的，程序固定。以現有的控制程序，只能通過手動移動各軸來實現激光校驗，操作頻繁且復雜，激光采集人員不容易控制采集間隔，導致數據采集不上，需要重新采集，費時費力，并且不符合標準化流程，無法控制人為變量，存在一定的誤差。因此，對于激光校驗程序的優化勢在必行。2

技術方案為檢驗摩擦焊的伺服定位精度，添加摩擦焊自動激光校驗程序是很有必要的。主要目的是將激光校驗工作從手動操作改進為只需要啟動一次就能完整完成，減少人為操作造成的誤差，提高激光校驗穩定性和準確性，提高工作效率。另外，通過對摩擦焊程序的研究，編寫和添加激光校驗程序，實現激光校驗自動化。2.1

激光校驗要求X軸激光檢測方法：X軸回零，激光清零，倍率100%狀態下，每段依次進給－10mm，暫停4s，移動到坐標終點處暫停5s，然后每段進給10mm，暫停4s，移動到坐標0處，暫停5s。重復上述動作5遍。Z軸激光檢測方法：Z軸移動到坐標10處，激光清零，倍率100%狀態下，每段依次進給－2mm，暫停4s，移動到坐標－10處暫停5s，然后每段進給2mm，暫停4s，移動到坐標10處，暫停5s。重復上述動作5遍。滑臺液壓伺服軸激光校驗方式與上述方法相似。使用GB/T17421.2—2000進行評價。其中如果超過4s數據仍采集不到，需要機械和電氣進行調整后再采集。2.2

程序邏輯論證按照上述要求將各軸的激光校驗步驟實現自動控制。由于激光校驗的邏輯與實際加工程序邏輯上存在著很大的不同，每個軸需要進給的行程和步進量也存在不同，按照邏輯需要對摩擦焊的梯圖和WINCC軟件進行更改，這對原來的固定加工程序造成了很大的改變，所以決定借用界面上的原有的固定功能按鍵，對各軸的距離和動作進行控制。用正負向移動輸入，配合各軸選通的條件，將程序固定，將激光程序做成一個功能，在不影響加工程序的基礎上，完成激光校驗程序的改動。界面功能按鍵如圖1所示。圖1界面功能按鍵2.3激光校驗程序編寫用SIMOTIONSCOUT軟件打開程序進行更改，確定激光校驗程序邏輯，對梯形圖進行基礎編寫，再結合實際動作情況對梯形圖進行更改和優化，確定最終程序版本。PLC程序更改部分如下。當正負向按鈕一起按1s及以上時，置位M77，M80自動程序啟動，激光程序開始，如圖2所示。圖2激光程序開始PLC程序邏輯：選擇響應的軸后，延時4s觸發M51軸負向移動，移動距離為圖1中所選步進量的大小。正負向移動程序如圖3所示。當計數器達到前進設置次數時，置位M78復位M77，執行軸正向程序，5s后，觸發M52軸正向移動，當正向移動相應的次數時，執行反向程序，并且計數，計數程序如圖4所示。圖3正負向移動程序

圖4計數程序重復上述過程，達到5次時程序結束，復位中間地址M77、M78、M79和M80，如圖5所示。PLC程序中符號信息見表1。圖5復位

表1符號信息2.4激光校驗程序試驗將編寫完成的激光PLC程序裝載到D425模塊中，調試檢測各部分功能并與原機床對應功能相比較，確認新程序不對設備原有功能造成影響，且各個部分功能無其他問題之后開始激光校驗試驗，查看激光數據穩定性。經試驗，程序運行成功，根據現場摩擦焊機床裝配后的激光校驗情況，采集到的激光數據如圖6、圖7所示。以液壓伺服滑臺激光為例，數據較為穩定，誤差在允許范圍內。此次激光校驗程序試驗的成功，提高了設備激光采集率，減少了人為誤差，降低了工作時間，提高了機床調試效率，更加精準便捷地解決了在設備激光校驗過程中產生的問題。圖6激光數據1

圖7激光數據23

結束語本項目主要針對摩擦焊設備，通