CN102528227A - 一种焊接设备网络监控装置及其控制方法 - Google Patents

一种焊接设备网络监控装置及其控制方法 Download PDF

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胡绳荪
王明建
申俊琦
王志江
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天津大学
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Abstract

本发明公开了一种焊接设备网络监控装置及其控制方法,信号采集装置采集现场焊接设备的关键特征运行参数信号,并将关键特征运行参数信号传输至信号调理电路,信号调理电路接收并进行去噪和缩放处理,获取调理后的参数信号,并将调理后的参数信号传输至微控制器;微控制器对调理后的参数信号进行运算获取现场焊接设备的实际工作参数,网络控制器传输焊接工艺规范至微控制器,当实际工作参数不满足焊接工艺规范时,微控制器发送报警信息至LCD液晶显示器,LCD液晶显示器显示异常的工作参数实现监控。本发明实现了对现场焊接设备的网络监控,该装置设计简单、成本低,具有可便携性。

Description

一种焊接设备网络监控装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及焊接领域,特别涉及一种焊接设备网络监控装置及其控制方法。 背景技术
[0002] 传统的焊接设备网络监控装置的开发研究多集中于数字化焊机实现对焊接信号的采集、程序算法计算、网络接入以及计算机通讯等功能,然后将需要的信息内容在计算机上进行展示,实现对焊接设备的在线监控功能。
[0003] 现有技术在对焊接设备网络监控装置的开发研制及应用中,监控装置一般以信号采集装置、信号调理电路、数据采集卡、单片机或单片机+DSP、嵌入式网关以及计算机等作为监控设备的核心器件,并配有所需的外围电路等;监控设备的信息提取由传感器、 信号调理电路、数据采集卡发展到数字化焊机的数字量接口及模拟量接口 ;网络控制器由 RTL8019AS以太网接口芯片发展为集成的嵌入式以太网模块。
[0004] 发明人在实现本发明的过程中,发现现有技术中存在以下不足:
[0005] 传统意义的焊接设备网络监控装置虽然能够实现焊接设备的网络在线监控功能, 但多是利用数据采集卡对信号进行采集,并且利用计算机作为核心进行信号的运算处理与分析,偏向于对焊接信号的监测与记录,实际对焊接设备的控制涉及的少,而且网络通信时也需要通过计算机实现网络的接入。由于计算机或数据采集卡的不可缺少,导致监控装置系统复杂、成本高,不适合在企业大批量的开发装配与应用。
发明内容
[0006] 本发明提供了一种焊接设备网络监控装置及其控制方法,本发明设计的网络监控装置简单和成本低、详见下文描述:
[0007] —种焊接设备网络监控装置,包括:信号采集装置、信号调理电路、微控制器、网络控制器和IXD液晶显示器,
[0008] 所述信号采集装置采集现场焊接设备的关键特征运行参数信号,并将所述关键特征运行参数信号传输至所述信号调理电路,所述信号调理电路接收并进行去噪和缩放处理,获取调理后的参数信号,并将所述调理后的参数信号传输至所述微控制器;所述微控制器对所述调理后的参数信号进行运算获取现场焊接设备的实际工作参数,所述网络控制器传输焊接工艺规范至所述微控制器,当所述实际工作参数不满足所述焊接工艺规范时,所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示异常的工作参数实现监控。
[0009] 所述网络控制器还用于接收所述微控制器发送的所述实际工作参数,并通过RJ45 接口接入网络实现与其他网络设备的通讯。
[0010] 所述信号采集装置包括:电弧电压传感器、焊接电流传感器和焊接速度传感器; 所述关键特征运行参数信号包括:电弧电压信号、焊接电流信号和焊接速度信号,所述电弧电压传感器用于采集所述电弧电压信号;所述焊接电流传感器用于采集所述焊接电流信号;所述焊接速度传感器用于采集所述焊接速度信号。
[0011] 所述网络控制器具体为:以太网控制器ENa8J60。
[0012] 一种焊接设备网络监控装置的控制方法,所述方法包括以下步骤:
[0013] (1)所述微控制器启动电弧电压信号采集通道,在固定周期内采样若干电压值,计算实际电压工作参数;
[0014] (2)所述微控制器判断所述实际电压工作参数是否符合电压焊接工艺规范,如果是,执行步骤⑶;如果否,执行步骤⑷;
[0015] (3)所述微控制器将所述实际电压工作参数传输至所述网络控制器,执行步骤 (5);
[0016] (4)所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示所述实际电压工作参数和所述电压焊接工艺规范的差值,根据所述实际电压工作参数和所述电压焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(5);
[0017] (5)所述微控制器启动焊接电流信号采集通道,在固定周期内采样若干电流值,计算实际电流工作参数;
[0018] (6)所述微控制器判断所述实际电流工作参数是否符合电流焊接工艺规范,如果是,执行步骤(7);如果否,执行步骤⑶;
[0019] (7)所述微控制器将所述实际电流工作参数传输至所述网络控制器G),执行步骤⑶;
[0020] (8)所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示所述实际电流工作参数和所述电流焊接工艺规范的差值,根据所述实际电流工作参数和所述电流焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(9);
[0021] (9)所述微控制器启动焊接速度信号采集通道,在固定周期内采样若干焊接速度值,计算平均转速,并计算出实际速度工作参数;
[0022] (10)所述微控制器判断所述实际速度工作参数是否符合速度焊接工艺规范,如果是,执行步骤(11);如果否,执行步骤(12);
[0023] (11)所述微控制器将所述实际速度工作参数传输至所述网络控制器,执行步骤 (13);
[0024] (12)所述微控制器发送报警信息至所述IXD液晶显示器,所述IXD液晶显示器显示所述实际速度工作参数和所述速度焊接工艺规范的差值,根据所述实际速度工作参数和所述速度焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(13);
[0025] (13)流程结束。
[0026] 本发明提供的技术方案的有益效果是:
[0027] 本发明提供了一种焊接设备网络监控装置及其控制方法,本发明通过微控制器将报警信息传输至LCD液晶显示器,LCD液晶显示器显示实际工作参数和焊接工艺规范的差值,工作人员通过实际工作参数和焊接工艺规范的差值对现场焊接设备进行调整,实现了对现场焊接设备的网络监控,该装置设计简单、成本低,并且通过将微控制器、网络控制器及信号调理电路集成到一张控制板上提高了便携性;并且通过该控制方法可以直接实现对焊接设备的网络监控,不需要计算机进行再次的运算处理,实现起来简单和便利;本发明还可以实现网络访问的功能,即计算机通过网络控制器可以实现对装置的访问,显示现场焊接设备的工作参数以及报警信息。
附图说明
[0028] 图1为本发明提供的一种焊接设备网络监控装置的结构示意图;
[0029] 图2为本发明提供的一种焊接设备网络监控装置的控制方法的流程图。
[0030] 附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0031] 1:信号采集装置; 2:信号调理电路;
[0032] 3 :微控制器; 4 :网络控制器;
[0033] 5 :IXD液晶显示器; 11 :电弧电压传感器;
[0034] 12:焊接电流传感器; 13:焊接速度传感器。
具体实施方式
[0035] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036] 为了简化网络监控装置和降低成本,本发明实施例提供了一种焊接设备网络监控装置及其控制方法,详见下文描述:
[0037] 参见图1,一种焊接设备网络监控装置,包括:信号采集装置1、信号调理电路2、微控制器3、网络控制器4和IXD液晶显示器5,
[0038] 信号采集装置1采集现场焊接设备6的关键特征运行参数信号,并将关键特征运行参数信号传输至信号调理电路2,信号调理电路2接收并进行去噪和缩放处理,获取调理后的参数信号,并将调理后的参数信号传输至微控制器3 ;微控制器3对调理后的参数信号进行运算获取现场焊接设备6的实际工作参数,网络控制器4传输焊接工艺规范至微控制器3,当实际工作参数不满足焊接工艺规范时,微控制器3发送报警信息至LCD液晶显示器 5,IXD液晶显示器5显示异常的工作参数。
[0039] 其中,现场的工作人员根据显示异常的工作参数对现场焊接设备6进行调整,实现对焊接设备的网络监控。
[0040] 其中,为了满足实际应用中网络的多种需要,网络控制器4还用于接收微控制器3 发送的实际工作参数,并通过RJ45接口接入网络实现与其他网络设备的通讯。
[0041] 其中,具体实现时,信号采集装置1包括:电弧电压传感器11、焊接电流传感器12 和焊接速度传感器13 ;关键特征运行参数信号包括:电弧电压信号、焊接电流信号和焊接速度信号,电弧电压传感器11用于采集电弧电压信号;焊接电流传感器12用于采集焊接电流信号;焊接速度传感器13用于采集焊接速度信号。上述传感器在采集信号的同时起到高压阻断隔离的作用,以防高压强电窜入系统,烧坏系统硬件。
[0042] 其中,当现场焊接设备6为(X)2焊机时,信号采集装置1还包括:送丝速度传感器; 关键特征运行参数信号还包括:送丝速度信号,送丝速度传感器用于采集送丝转速信号。
[0043] 其中,实际工作参数包括:实际电压信号、实际电流信号和实际速度信号,当现场焊接设备6为(X)2焊机时,还包括:实际送丝速度。
[0044] 其中,微控制器3对调理后的参数信号进行比例缩放,加减等运算处理,使得信号值与现场焊接设备6的实际工作参数值一致。[0045] 其中,焊接工艺规范是指事先制定好的焊接工艺参数规范,根据实际应用中的需要进行设定,例如对于某汽车横梁(X)2自动焊接工艺,其中有一道焊接工序要求焊接电流为 160A,电弧电压为21V,焊接速度为180mm/min。
[0046] 进一步地,网络控制器4优选为以太网控制器ENa8J60,以太网控制器ENa8J60 采用标准的SPI串行接口,只需4条连线即可实现与微控制器3连接,有利于在小型系统上实现以太网接入功能,对于没有SPI接口的芯片通过模拟SPI接口的方式亦十分方便。符合IEEE 802. 3协议的ENa8J60只有观引脚,既能提供相应的功能,又可以大大简化相关设计,减小空间。微控制器3作为主机,而以太网控制器作为从机,微控制器3产生SCLK信号来同步SPI信息的传输。当其他通讯设备通过网络访问时,以太网控制器把从微控制器 3得到的实际工作参数传给其他通讯设备,并在其他通讯设备上进行显示,实现网络监控功能。
[0047] 其中,本发明实施例中的现场焊接设备6以二氧化碳焊机为例进行说明,微控制器3以微芯公司开发的picl8f452单片机为例进行说明,网络控制器4选用以太网控制器ENa8J60为例进行说明,以太网控制器通过RJ45接口接入网络;IXD液晶显示器5以 LCD1602为例进行说明,具体实现时,本发明实施例对上述器件的选择不做限制。
[0048] 具体实现时,由于picl8f452微控制器芯片带有8通道的ADC设备,本发明实施例只需要三个通道读入电弧电压、焊接电流和焊接速度,因此这里需要选择模拟输入通道及设置A/D转换时间;同时也需要选择Vref (参考电压)电压及A/D转换结果存放方式。本发明实施例选择picl8f452芯片的定时器0 (TimerO)作为脉冲信号的计数器,以接收焊接速度传感器输出的脉冲信号。
[0049] 其中,信号调理电路2接收关键特征运行参数信号并进行去噪和缩放处理,获取调理后的参数信号,使得调理后的参数信号处在微控制器3可接受的范围内;该范围根据实际应用中的需要进行设定,以电压信号为例,微控制器3中的A/D转换设备能接受的电压范围为0-5V。
[0050] 此外,具体实现时可将微控制器3、网络控制器4及信号调理电路2等元器件集成到一张控制板上,该控制板还可以装入设计好的控制盒内,外表简洁美观,占用空间小,质量轻,易于搬运以及具有便携性。例如:可将picl8f452微控制器、ENa8J60以太网控制器及信号调理电路等元器件集成到一张控制板上。
[0051] 一种焊接设备网络监控装置的控制方法,参见图2,该方法包括以下步骤:
[0052] 101 :微控制器3启动电弧电压信号采集通道,在固定周期内采样若干电压值,计算实际电压工作参数;
[0053] 102:微控制器3判断实际电压工作参数是否符合电压焊接工艺规范,如果是,执行步骤103 ;如果否,执行步骤104 ;
[0054] 103 :微控制器3将实际电压工作参数传输至网络控制器4,执行步骤105 ;
[0055] 网络控制器4通过RJ接口将实际电压工作参数接入网络。
[0056] 104 :微控制器3发送报警信息至IXD液晶显示器5,IXD液晶显示器5显示实际电压工作参数和电压焊接工艺规范的差值,根据实际电压工作参数和电压焊接工艺规范的差值对现场焊接设备6进行调整,执行步骤105 ;
[0057] 105:微控制器3启动焊接电流信号采集通道,在固定周期内采样若干电流值,计算实际电流工作参数;
[0058] 106 :微控制器3判断实际电流工作参数是否符合电流焊接工艺规范,如果是,执行步骤107 ;如果否,执行步骤108 ;
[0059] 107 :微控制器3将实际电流工作参数传输至网络控制器4,执行步骤109 ;
[0060] 网络控制器4通过RJ接口将实际电流工作参数接入网络。
[0061] 108 :微控制器3发送报警信息至IXD液晶显示器5,IXD液晶显示器5显示实际电流工作参数和电流焊接工艺规范的差值,根据实际电压工作参数和电压焊接工艺规范的差值对现场焊接设备6进行调整,执行步骤109 ;
[0062] 例如:在检测的时候,假设检测到的焊接电流为180A,电流焊接工艺规范为160A, 这时微控制器3就会向LCD液晶显示器5输出“20A”的报警信息,并提示具体异常的电流信号,如果现场工作人员不及时的调整设备,使其继续偏离工艺规范工作,那么当超过一定时间,例如超过Imin的时候,微控制器3就会通过网络控制器4向终端控制计算机输出一请求,请求对不正常工作的现场焊接设备6进行断电,终止其工作。
[0063] 109:微控制器3启动焊接速度信号采集通道,在固定周期内采样若干焊接速度值,计算平均转速,并计算出实际速度工作参数;
[0064] 110 :微控制器3判断实际速度工作参数是否符合速度焊接工艺规范,如果是,执行步骤111 ;如果否,执行步骤112 ;
[0065] 111 :微控制器3将实际速度工作参数传输至网络控制器4,执行步骤113 ;
[0066] 网络控制器4通过RJ接口将实际速度工作参数接入网络。
[0067] 112 :微控制器3发送报警信息至IXD液晶显示器5,IXD液晶显示器5显示实际速度工作参数和速度焊接工艺规范的差值,根据实际速度工作参数和速度焊接工艺规范的差值对现场焊接设备6进行调整,执行步骤113 ;
[0068] 113:流程结束。
[0069] 其中,本发明实施例是以先检测实际电压工作参数、再检测实际电流工作参数,最后检测实际速度工作参数为例进行说明,具体实现时,还可以先检测实际电流工作参数,再检测实际电压工作参数,最后检测实际速度工作参数等6种检测顺序,只要保证每次只检测一个工作参数即可。
[0070] 通过该控制方法可以直接实现对焊接设备的网络监控,不需要计算机进行再次的运算处理,实现起来简单和便利。
[0071] 综上所述,本发明实施例提供了一种焊接设备网络监控装置及其控制方法,通过微控制器将报警信息传输至IXD液晶显示器,IXD液晶显示器显示实际工作参数和焊接工艺规范的差值,工作人员通过实际工作参数和焊接工艺规范的差值对现场焊接设备进行调整,实现了对现场焊接设备的网络监控,该装置设计简单、成本低,并且通过将微控制器、网络控制器及信号调理电路集成到一张控制板上提高了便携性;本发明实施例还可以实现网络访问的功能,即计算机通过网络控制器可以实现对装置的访问,显示现场焊接设备的工作参数以及报警信息。
[0072] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图,上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0073] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种焊接设备网络监控装置,其特征在于,包括:信号采集装置、信号调理电路、微控制器、网络控制器和IXD液晶显示器,所述信号采集装置采集现场焊接设备的关键特征运行参数信号,并将所述关键特征运行参数信号传输至所述信号调理电路,所述信号调理电路接收并进行去噪和缩放处理,获取调理后的参数信号,并将所述调理后的参数信号传输至所述微控制器;所述微控制器对所述调理后的参数信号进行运算获取现场焊接设备的实际工作参数,所述网络控制器传输焊接工艺规范至所述微控制器,当所述实际工作参数不满足所述焊接工艺规范时,所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示异常的工作参数实现监控。
2.根据权利要求1所述的一种焊接设备网络监控装置,其特征在于,所述网络控制器还用于接收所述微控制器发送的所述实际工作参数,并通过RJ45接口接入网络实现与其他网络设备的通讯。
3.根据权利要求1所述的一种焊接设备网络监控装置,其特征在于,所述信号采集装置包括:电弧电压传感器、焊接电流传感器和焊接速度传感器;所述关键特征运行参数信号包括:电弧电压信号、焊接电流信号和焊接速度信号,所述电弧电压传感器用于采集所述电弧电压信号;所述焊接电流传感器用于采集所述焊接电流信号;所述焊接速度传感器用于采集所述焊接速度信号。
4.根据权利要求1所述的一种焊接设备网络监控装置,其特征在于,所述网络控制器具体为:以太网控制器ENa8J60。
5. 一种用于权利要求1所述的一种焊接设备网络监控装置的控制方法,其特征在于, 所述方法包括以下步骤:(1)所述微控制器启动电弧电压信号采集通道,在固定周期内采样若干电压值,计算实际电压工作参数;(2)所述微控制器判断所述实际电压工作参数是否符合电压焊接工艺规范,如果是,执行步骤⑶;如果否,执行步骤⑷;(3)所述微控制器将所述实际电压工作参数传输至所述网络控制器,执行步骤(5);(4)所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示所述实际电压工作参数和所述电压焊接工艺规范的差值,根据所述实际电压工作参数和所述电压焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(5);(5)所述微控制器启动焊接电流信号采集通道,在固定周期内采样若干电流值,计算实际电流工作参数;(6)所述微控制器判断所述实际电流工作参数是否符合电流焊接工艺规范,如果是,执行步骤(7);如果否,执行步骤⑶;(7)所述微控制器将所述实际电流工作参数传输至所述网络控制器G),执行步骤(9);(8)所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示所述实际电流工作参数和所述电流焊接工艺规范的差值,根据所述实际电流工作参数和所述电流焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(9);(9)所述微控制器启动焊接速度信号采集通道,在固定周期内采样若干焊接速度值,计算平均转速,并计算出实际速度工作参数;(10)所述微控制器判断所述实际速度工作参数是否符合速度焊接工艺规范,如果是, 执行步骤(11);如果否,执行步骤(12);(11)所述微控制器将所述实际速度工作参数传输至所述网络控制器,执行步骤(13);(12)所述微控制器发送报警信息至所述LCD液晶显示器,所述LCD液晶显示器显示所述实际速度工作参数和所述速度焊接工艺规范的差值,根据所述实际速度工作参数和所述速度焊接工艺规范的差值对所述现场焊接设备进行调整,执行步骤(13);(13)流程结束。
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