CN102749900A

CN102749900A - 焊接质量管理系统

Info

Publication number: CN102749900A
Application number: CN2012102140892A
Authority: CN
Inventors: 肖金超; 曾鹏; 程海梅; 李伯旺; 张琼
Original assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Current assignee: Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: CN102749900B

Abstract

本发明公开了一种焊接质量管理系统，包括焊接质量管理总系统服务器、焊接信息采集系统以及无损探伤管理系统，所述焊接质量管理总系统服务器和焊接信息采集系统及无损探伤管理系统网络连接。本发明在不改变原有焊机的情况下，采用非侵入式的监测装置实现对焊接过程中实际焊接参数的全面在线监测，降低了企业的改造成本，另外非侵入式的传感采集模块适用于不同型号、参数的焊机，更具有通用性；同时本发明省去了布线的繁琐，系统便于维护；在恶劣的工业现场环境下具有很强的抗干扰能力，用户可以较低的投资成本实现焊接过程的全面感知，获得传统方式或技术无法在线监测的重要过程数据。

Description

焊接质量管理系统

技术领域

本发明涉及焊接质量管理的技术领域，特别涉及一种基于物联网技术的焊接质量管理系统。

背景技术

焊接结构（件）在现代科学技术和生产中得到了广泛的应用。随着焊接结构不断向高参数、大型化、重型化方向发展，对焊接质量亦提出了越来越高的要求。目前，焊接质量检测过程与焊接过程是分开的，绝大部分的焊接作业单位对焊接生产管理和质量监督、检测至今处于粗放型的生产模式，工艺和质检人员难以实时监控焊接作业过程，只能在焊接完成后依靠超声检测或射线检测等方法去检验焊接质量的合格与否。发现不合格的焊接结构，只能破坏重焊。这样不仅容易造成由返工引起的材料和人力的浪费，使得企业的制造成本增加。同时，由于焊接过程的流程复杂、步骤较多、记录资料数据量大，造成数据查询不便及可追溯性差，无法及时了解可能出现问题的工艺或工序问题，降低了生产效率。

对焊接质量管理系统的研究引起了广大关注。目前国内有少数产品上市，如山东奥太的焊机群控管理系统和济南赛普通信的焊机群控管理系统。虽然这些系统能够实时监测焊接参数、设备运行状态，有效跟踪质量问题，但是由于每个监测点与焊机结合在一起，使得监测点的布置不方便，不能随意移动、灵活性低；通信方式上：山东奥太选用双绞线通信，布线施工较为繁琐，焊机需要重新确定安放位置时要重新接线，任何一处总线线路的短路都会使整个系统无法正常工作且故障点查找复杂，增加了系统维护的难度；济南赛普通信选用无线通信，但需要基站，且通信距离短。并且现有的系统能容纳的监测点有限（最多46个），使用范围有很大局限。

中国发明专利200910247527.3（公布号为CN 101801115A，公布日为2010年8月11日）公开了一种基于无线传感器网络的钢管焊接数据采集和处理系统，虽然它可以实现焊接过程的数据采集、处理、质量的全面监测，但是采用条形码对焊接质量进行跟踪有如下不足：（1）扫描设备只能接收视野内的条形码；（2）条形码在恶劣的工厂环境容易污染、划破而导致扫描设备无法识别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种不仅能够在线采集焊机参数，而且还能预测焊接质量，且减少返工率、降低生产成本的焊接质量管理系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种焊接质量管理系统，包括焊接质量管理总系统服务器、焊接信息采集系统以及无损探伤管理系统，所述焊接质量管理总系统服务器用于接收各系统上传的焊缝信息并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与焊接参数、RFID标签与探伤信息、焊接参数与探伤信息的一一对应关系；

所述焊接信息采集系统用于采集焊接参数信息和焊缝RFID标签信息，并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与焊接参数一一对应关系，上传至焊接质量管理总系统服务器；

所述无损探伤管理系统用于采集焊缝的探伤图像信息和RFID标签信息，并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与探伤信息一一对应关系，上传至焊接质量管理总系统服务器；

所述焊接质量管理总系统服务器和焊接信息采集系统及无损探伤管理系统网络连接。

优选的，所述焊接信息采集系统包括第一RFID标签、第一RFID读写器、焊接参数采集器、第一WIA无线网关及焊接系统服务器；所述的第一RFID标签与第一RFID读写器信号连接，所述的第一RFID读写器、焊接参数采集器分别与第一WIA无线网关信号连接，所述的第一WIA无线网关与焊接系统服务器网络连接。

优选的，所述第一RFID标签用来标识焊缝，每个RFID标签内部存有唯一编码；所述的第一RFID读写器用来读取焊缝RFID标签内的唯一编码，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关。

优选的，所述的焊接参数采集器用于采集焊接过程中实际焊接电压、电流、各相位的相位电压、相位电流、焊丝送丝速度和气流量的参数信息，并将采集的参数信息通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关，所述的第一WIA无线网关用于接收第一RFID读写器和焊接参数采集器发送的信息，并将该信息传输至焊接系统服务器。

优选的，所述的焊接参数采集器在不改变原有焊机的情况下，采用非侵入式的方式与焊机连接。

优选的，所述的焊接系统服务器用于接收第一WIA无线网关发送的焊缝的RFID标签和焊接参数信息，分析、处理后将带有RFID标签的焊接参数信息发送至焊接质量管理总系统服务器；并将实际焊接参数与预设的参数进行比较，当实际焊接参数超出预设的参数范围，所述的焊接系统服务器会报警提示；所述的焊接信息采集系统对焊机的利用率进行监测。

优选的，所述的无损探伤管理系统包括第二RFID标签、第二RFID读写器、无损探伤信息采集器、第二WIA无线网关及探伤系统服务器；所述的第二RFID标签与第二RFID读写器信号连接，所述的第二RFID读写器、无损探伤信息采集器分别与第二WIA无线网关信号连接，所述的第二WIA无线网关与探伤系统服务器网络连接。

优选的，所述第二RFID标签用来标识焊缝，每个RFID标签内部存有唯一编码；所述的第二RFID读写器用来读取焊缝RFID标签内的唯一编码，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关。

优选的，所述的无损探伤信息采集器用于采集焊缝的探伤图像信息，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关；所述的第二WIA无线网关用于接收第二RFID读写器和无损探伤信息采集器发送的信息，并将该信息传输至探伤系统服务器；所述的无损探伤信息采集器采用非侵入式的方式与无损探伤设备连接。

优选的，所述的探伤系统服务器用于接收第二WIA无线网关发送的RFID标签和探伤信息，分析处理后将带有RFID标签的探伤信息发送至焊接质量管理总系统服务器。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明是在不改变原有焊机的情况下，采用非侵入式的监测装置实现对焊接过程中实际焊接参数的全面在线监测，降低了企业的改造成本，另外非侵入式的传感采集模块适用于不同型号、参数的焊机，更具有通用性；

（2）本发明采用RFID标签的跟踪和识别技术，实现了焊接质量的跟踪，RFID标签与条形码相比具有极强的耐环境性，对水、油等物质有极强的抗污性；即使在黑暗的环境，RFID标签也可以被读取；

（3）本发明采用WIA工业无线网络通信，与传统有线方式通信相比，省去了布线的繁琐，系统便于维护；在恶劣的工业现场环境下具有很强的抗干扰能力，用户可以较低的投资成本实现焊接过程的全面感知，获得传统方式或技术无法在线监测的重要过程数据；WIA工业无线网络无需基站、自动组网、自动维护，保证了远距离和移动通信的可靠性及灵活性。

附图说明

图1是本发明焊接质量管理系统的框架图；

图2是本发明焊接质量管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，给出了焊接质量管理系统的框架图。从图中可以看出焊接质量管理系统包括焊接信息采集系统、无损探伤管理系统及焊接质量管理总系统服务器，所述焊接质量管理总系统服务器用于接收各系统上传的焊缝信息并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与焊接参数、RFID标签与探伤信息、焊接参数与探伤信息的一一对应关系；所述焊接信息采集系统用于采集焊接参数信息和焊缝RFID标签信息，并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与焊接参数一一对应关系，上传至焊接质量管理总系统服务器；所述无损探伤管理系统用于采集焊缝的探伤图像信息和RFID标签信息，并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与探伤信息一一对应关系，上传至焊接质量管理总系统服务器；焊接质量管理总系统服务器和焊接信息采集系统及无损探伤管理系统网络连接。焊接信息采集系统包括第一RFID标签、第一RFID读写器、焊接参数采集器、第一WIA无线网关及焊接系统服务器，其中第一RFID标签与第一RFID读写器信号连接，第一RFID读写器、焊接参数采集器分别与第一WIA无线网关信号连接，第一WIA无线网关与焊接系统服务器网络连接；无损探伤管理系统包括第二RFID标签、第二RFID读写器、无损探伤信息采集器、第二WIA无线网关及探伤系统服务器，其中第二RFID标签与第二RFID读写器信号连接，第二RFID读写器、无损探伤信息采集器分别与第二WIA无线网关信号连接，第二WIA无线网关与探伤系统服务器网络连接。

焊接质量管理系统的示意图如图2所示。每个焊接材料都贴有识别其唯一编码的RFID标签，在焊接工作台进行焊接作业时，第一RFID读写器读取第一RFID标签，通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关，第一WIA无线网关将信息传输至焊接系统服务器；焊接参数采集器在不改变原有焊机的情况下，采用非侵入式的方式与焊机连接，采集焊接过程中实际焊接电压、电流、各相位的相位电压、相位电流、焊丝送丝速度和气流量等参数信息，并将该参数信息通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关，第一WIA无线网关将信息传输至焊接系统服务器，焊接系统服务器经过分析处理，使得RFID标签与焊接参数一一对应，并上传至焊接质量管理总系统服务器；同时将实际焊接参数与预设的参数进行比较，当实际焊接参数超出预设的参数范围，焊接系统服务器会报警提示，在产品下线前对质量进行预测，减少了返工率；另外，焊接信息采集系统对焊机的利用率进行监测，以此来判断是否需要购买焊机，确保企业资源的充分利用；在探伤现场，第二RFID读写器读取正准备探伤焊缝的第二RFID标签，通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关，第二WIA无线网关将信息传输至探伤系统服务器；无损探伤信息采集器采用非侵入式的方式与无损探伤设备连接，采集焊缝的探伤图像信息，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关，第二WIA无线网关将信息传输至探伤系统服务器，探伤系统服务器经过分析处理，使得RFID标签与探伤信息一一对应，并上传至焊接质量管理总系统服务器。

焊接质量管理总系统服务器接收焊接系统服务器和探伤系统服务器上传的信息，并对信息进行整合和处理，形成RFID标签与焊接参数、RFID标签与探伤信息、焊接参数与探伤信息的一一对应关系，达到对焊缝的跟踪，实现焊接质量的可追溯。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种焊接质量管理系统，其特征在于，包括焊接质量管理总系统服务器、焊接信息采集系统以及无损探伤管理系统，所述焊接质量管理总系统服务器用于接收各系统上传的焊缝信息并对该信息进行分析整理，形成RFID标签与焊接参数、RFID标签与探伤信息、焊接参数与探伤信息的一一对应关系；

2.根据权利要求1所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述焊接信息采集系统包括第一RFID标签、第一RFID读写器、焊接参数采集器、第一WIA无线网关及焊接系统服务器；所述的第一RFID标签与第一RFID读写器信号连接，所述的第一RFID读写器、焊接参数采集器分别与第一WIA无线网关信号连接，所述的第一WIA无线网关与焊接系统服务器网络连接。

3.根据权利要求2所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述第一RFID标签用来标识焊缝，每个RFID标签内部存有唯一编码；所述的第一RFID读写器用来读取焊缝RFID标签内的唯一编码，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关。

4.根据权利要求2所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的焊接参数采集器用于采集焊接过程中实际焊接电压、电流、各相位的相位电压、相位电流、焊丝送丝速度和气流量的参数信息，并将采集的参数信息通过WIA无线通信协议传递给第一WIA无线网关，所述的第一WIA无线网关用于接收第一RFID读写器和焊接参数采集器发送的信息，并将该信息传输至焊接系统服务器。

5.根据权利要求4所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的焊接参数采集器在不改变原有焊机的情况下，采用非侵入式的方式与焊机连接。

6.根据权利要求2所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的焊接系统服务器用于接收第一WIA无线网关发送的焊缝的RFID标签和焊接参数信息，分析、处理后将带有RFID标签的焊接参数信息发送至焊接质量管理总系统服务器；并将实际焊接参数与预设的参数进行比较，当实际焊接参数超出预设的参数范围，所述的焊接系统服务器会报警提示；所述的焊接信息采集系统对焊机的利用率进行监测。

7.根据权利要求1所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的无损探伤管理系统包括第二RFID标签、第二RFID读写器、无损探伤信息采集器、第二WIA无线网关及探伤系统服务器；所述的第二RFID标签与第二RFID读写器信号连接，所述的第二RFID读写器、无损探伤信息采集器分别与第二WIA无线网关信号连接，所述的第二WIA无线网关与探伤系统服务器网络连接。

8.根据权利要求7所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述第二RFID标签用来标识焊缝，每个RFID标签内部存有唯一编码；所述的第二RFID读写器用来读取焊缝RFID标签内的唯一编码，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关。

9.根据权利要求7所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的无损探伤信息采集器用于采集焊缝的探伤图像信息，并将该信息通过WIA无线通信协议传递给第二WIA无线网关；所述的第二WIA无线网关用于接收第二RFID读写器和无损探伤信息采集器发送的信息，并将该信息传输至探伤系统服务器；所述的无损探伤信息采集器采用非侵入式的方式与无损探伤设备连接。

10.根据权利要求7所述的焊接质量管理系统，其特征在于，所述的探伤系统服务器用于接收第二WIA无线网关发送的RFID标签和探伤信息，分析处理后将带有RFID标签的探伤信息发送至焊接质量管理总系统服务器。