CN102922089A - 基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法 - Google Patents

基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102922089A
CN102922089A CN2012102882002A CN201210288200A CN102922089A CN 102922089 A CN102922089 A CN 102922089A CN 2012102882002 A CN2012102882002 A CN 2012102882002A CN 201210288200 A CN201210288200 A CN 201210288200A CN 102922089 A CN102922089 A CN 102922089A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
data
main control
quality
control server
Prior art date
Application number
CN2012102882002A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102922089B (zh
Inventor
李桓
王绿原
朱艳丽
顾小燕
韦辉亮
Original Assignee
天津大学
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 天津大学 filed Critical 天津大学
Priority to CN201210288200.2A priority Critical patent/CN102922089B/zh
Publication of CN102922089A publication Critical patent/CN102922089A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102922089B publication Critical patent/CN102922089B/zh

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Abstract

本发明公开了一种基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测系统,利用STM32作为远程数据采集终端主控制单元,实时接收传感装置采集的焊接参数,实施A/D转换;其中的STM32利用ENC28J60,使用UDP协议经过交换机向主控服务器发送A/D转换数据、接收控制命令;同时向主控服务器返回回应信息。若主控服务器发出采集指令,STM32执行A/D转换操作,并将结果发送给主控服务器,主控服务器将结果转化为电流、电压参数并以波形的形式显示、存储;主控服务器采用命令交互,可使连接上主控服务器的所有终端按照指定要求执行采集命令,获取焊接设备运行状态信息,并实时的进行状态显示,以完成对焊接设备的远程在线监控工作。

Description

基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基于以太网的信息采集系统,尤其涉及一种通过以太网对多个工位实际焊接过程信息(电流、电压)数据进行的采集,并利用所采集信息对焊接质量进行监测。
背景技术
[0002] 随着先进制造技术的发展,焊接过程的自动化、信息化与智能化已成为必然趋势。在焊接领域中,无论是加工过程、质量评定,还是科学研究,都需要有数据的支持。焊接是一个非常容易受到外界条件的影响,与焊接作业者本身的技能密切相关,因此焊接质量的好坏直接关系到产品质量的关键因素。如何有效地取得焊接过程的数据是分析焊接质量的重要依据。焊接生产过程中,通常是几十个工位甚至更多工位同时工作,不同的焊接工位的距离也不一定完全一样,就同一个工位来说,由于工作环境、工件的特点及生产需求,可能需 要同时进行多个焊接过程,因此如何解决多工位的焊接过程的数据采集及质量监控是了解控制整个生产质量的关键问题。利用局域网对焊接过程信息网络化采集是实现焊接生产质量监测的重要手段。目前使用最多的数据采集卡,可实现分布式的数据采集,但是这种采集模式进行远距离的数据采集及监控不是很方便。随着网络技术在焊接领域的推广和发展,利用无线(ZigBee)、有线(CAN总线)等技术实现的局域网的分布式焊接过程数据采集,在实际生产中得到了应用。可以预见,基于网络的焊接数据采集与质量监测将成为今后焊接生产控制的必然趋势。
[0003] 现有技术中已经有人提出基于ZigBee无线的焊接过程监测系统,主要是将信号采集模块固定在焊接机构内部实现焊接参数的采集,同时利用无线将焊接参数信息传送到网络中心节点,然后网络中心节点再通过串口连接到主控服务器。
发明内容
[0004] 对焊接过程进行准确可靠的质量监测,必须解决传输、处理、存储大数量采集终端产生的数据,对此,要求所涉及的网络具有较高的传输速率,本发明提供一种基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测系统。该系统根据实际焊接过程需要,提出了几种焊接数据采集模式,主要包括主控服务器采集时间片轮转及基于优先级的焊接采集终端分组算法,能将各个终端采集数据流分开,解决质量监测过程中数据传输的性能瓶颈,对焊接过程中多个工位的焊接工艺参数进行采集,实时显示、并分析焊接过程状态,存储焊接过程的数据信息,报告焊接过程中出现的异常情况,为判断工艺是否合理,焊接在线控制以及质量评定提供技术支持。
[0005] 为了解决上述技术问题,本发明基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置,包括主控服务器、交换机、多台数据采集终端和分别设置在每台焊接设备上的两个传感器;多台数据采集终端均分别通过以太网与交换机连接,用于通过传感器采集焊接设备焊接过程中多个工位的焊接工艺参数,所述多台数据采集终端连接于不同的交换机,从而在以太网中形成分别连接有数台数据采集终端的多个网段,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每台数据采集终端具有不同的IP地址;所述数据采集终端至少包括STM32微控制器、与STM32微控制器连接的TFT屏幕、以太网控制器ENC28J60、A/D转换器和工作状态指示灯;所述STM32微控制器利用以太网控制器ENC28J60及UDP协议经过所述交换机接收主控服务器发出的控制命令及向主控服务器发送经过A/D转换器处理过的焊接工艺参数数据;所述TFT屏幕用于显示AD转换数据及每台焊接设备的工作状态;与此同时,所述工作状态指示灯用以显示不同的工作状态;所述主控服务器还连接有数据存储服务器。
[0006] 本发明基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其中,信息采集的实现过程是:在以太网内,将数据采集终端分在不同的网段内,每个网段具有一定数量的数据采集终端,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每个数据采集终端在安装配置过程中配以不同的IP地址;主控服务器采用命令交互形式向与其连接的数据采集终端发出指令,数据采集终端的STM32微控制器通过以太网控制器ENC28J60及UDP协议接收主控服务器的指令,执行相应的操作并向主控服务器返回回应信息;与此同时,主控服务器根据焊接设备不同的焊接方法和实际监测需求设定基于优先级的分组调控策略,不同的组优先级不同,优先级高的调控组的采集间歇时间较短,监测频率高;若主控服务器发出焊接工艺参数采集指令,确定采集模式是组内时间轮转模式或组内时间固定模式后,STM32微控制器执行A/D转换数据操作,并将结果发送给主控服务器,主控服务器将结果转化为电流、电压参数并以波形的形式实时显示、存储;
[0007] 质量监测的实现过程是:主控服务器通过对每次采集的数据进行特征分析,从而对焊接过程进行稳定性判断及焊接质量的评定;所述特征分析采用下述几种方法中的一种:
[0008] 电流或电压单变量统计过程控制方法;
[0009] 基于电流或电压单变量统计过程控制的质量分级控制方法;·
[0010] 电流或电压范围动态阈值监测方法;
[0011] 脉冲焊的单周期平均值统计控制方法。
[0012] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0013] 本发明利用微控制器STM32作为远程数据采集终端主控制单元,实时接收传感装置采集的焊接参数,实施A/D转换;其中的微控制器STM32利用以太网控制器ENC28J60,使用UDP协议经过交换机向主控服务器发送A/D转换数据、接收控制命令;微控制器STM32通过ENC28J60接收命令执行相应的操作,同时向主控服务器返回回应信息。若主控服务器发出采集指令,STM32执行A/D转换操作,并将结果发送给主控服务器,主控服务器将结果转化为电流、电压参数并以波形的形式显示、存储;主控服务器采用命令交互,可使连接上主控服务器的所有终端按照指定要求执行采集命令,获取焊接设备运行状态信息,并实时的进行状态显示,以完成对焊接设备的远程在线监控工作。
[0014] 本发明一种基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测系统,传输数据速率较高,在一定程度上解决了目前对不同工位多台焊机设备同时实施数据采集操作过程存在的网络阻塞的问题,实现了多台焊机参数的在线监测,包括数字化焊机与非数字化焊机的焊接过程的数据采集与质量监控,降低了焊接数据采集设备开发生产的成本。
[0015] 综上,本发明的优点是:[0016] (I)与普通采集卡相比,降低了焊接数据采集设备开发生产的成本;
[0017] (2)利用传感器,可实现数字化焊机与非数字化焊机的焊接过程的数据采集与质量监控;
[0018] (3)本发明使用标准的网络接口卡,可很容易实现多台焊机参数的在线监测,传输数据速率较高; [0019] (4)利用本系统提供的数据采集模式,可一定程度的解决目前对不通工位多台焊机设备同时实施数据采集操作过程存在的网络阻塞的问题,实现焊接过程的质量监测。
附图说明
[0020] 图I是本发明中数据采集终端的硬件结构框图;
[0021] 图2是本发明数据采集系统运行原理图;
[0022] 图3是本发明中数据采集终端与主控服务器控制系统通信的原理图;
[0023] 图4是本发明主控服务器控制系统的主要组成框图;
[0024] 图5是本发明采集时间轮转调控模式时间流程;
[0025] 图6是本发明采集时间固定调控模式的时间流程;
[0026] 图7是本发明采集系统采集的焊接参数电压的波形图;
[0027]图8是本发明采集系统采集的焊接参数电流的波形图。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0029] 本发明基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测系统包括硬件设备和实现的方法。
[0030] 本发明中硬件设备的构成如图3所示,包括主控服务器、交换机、多台数据采集终端和分别设置在多台焊接设备上的多个传感器。多台数据采集终端均分别通过以太网与交换机连接,用于通过传感器采集焊接设备焊接过程中多个工位的焊接工艺参数,所述多台数据采集终端连接于不同的交换机,从而在以太网中形成分别连接有数台数据采集终端的多个网段,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每台数据采集终端具有不同的IP地址;如图I所示,每台数据采集终端主要包括:STM32微控制器、与STM32微控制器连接的用于终端工作信息显示的TFT屏幕、以太网控制器ENC28J60、适配电源、A/D转换器和工作状态指示灯;所述STM32微控制器利用以太网控制器ENC28J60及UDP协议经过所述交换机接收主控服务器发出的控制命令及向主控服务器发送经过A/D转换器处理过的焊接工艺参数数据;所述TFT屏幕用于显示AD转换数据及每台焊接设备的工作状态;与此同时,所述工作状态指示灯用以显示不同的工作状态;所述主控服务器还连接有数据存储服务器。
[0031] 利用上述硬件设备实现焊接过程信息采集与质量监测的方法主要包括信息采集和质量监测,其中:
[0032] 信息采集的实现过程是:
[0033] 如图3所示,在以太网内,将数据采集终端分在不同的网段内,每个网段具有一定数量的数据采集终端,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每个数据采集终端在安装配置过程中配以不同的IP地址;主控服务器负责控制各个终端按照指定的工作模式工作以及存储各个终端采集的数据。主控服务器采用命令交互形式向与其连接的数据采集终端发出指令,数据采集终端的STM32微控制器通过以太网控制器ENC28J60及UDP协议接收主控服务器的指令,执行相应的操作并向主控服务器返回回应信息;与此同时,主控服务器根据焊接设备不同的焊接方法和实际监测需求设定基于优先级的分组调控策略,不同的组优先级不同,优先级高的调控组的采集间歇时间较短,监测频率高;若主控服务器发出焊接工艺参数采集指令,确定采集模式是组内时间轮转模式或组内时间固定模式后,STM32微控制器执行A/D转换数据操作,并将结果发送给主控服务器,主控服务器将结果转化为电流、电压参数并以波形的形式实时显示、存储。
[0034] 如图2所示,主控服务器向数据采集终端发送控制命令,数据采集终端接收命令,执行相应的操作,更新数据发送状态。STM32微控制器执行A/D转换数据操作是采用存储器直接访问DMA传送,当已转换数据量达到指定的缓冲区长度(一半或整个长度)时,STM32微控制器中的DMA控制器发出半满或全满中断请求;如果数据采集终端处于可发送数据状态,则通过以太网控制器ENC28J60将A/D转换数据发送到主控服务器;STM32微控制器中 的时钟定时器产生时钟中断,周期性的在TFT屏幕上显示A/D转换数据,同时在终端数据采集间歇时间内周期性的向主控服务器发送工作状态信息。
[0035] 如图4所示,所述主控服务器中服务端软件模块构成框图,由图可知,实现本发明方法的几个主要模块包括:原始数据包处理模块、终端信息模块、终端管理模块、全局内存管理模块、终端调控模块、质量监测模块和界面显示模块。所述原始数据包管理模块从全局内存管理模块中获取一块内存用来存储远程数据包,然后解析该数据包的包头,识别该数据包的类型是焊接数据包还是终端命令包,然后根据数据包类型,投递到终端信息模块的焊接数据包队列或终端命令包队列;所述终端管理器模块管理各个数据采集终端,维护并存储各个终端信息模块的内存,至少包括添加新的数据采集终端和查询数据采集终端;所述终端调控模块是对数据采集过程中的各个数据采集终端进行控制;所述质量监测模块通过对数据采集终端中的电流、电压参数的波形数据进行分析,初步判断焊接设备的工作状态是否按照预定的焊接工艺进行焊接,同时对焊缝质量进行初步质量监测,对于不符合预定规范的操作给予报警提示;所述界面显示模块实现用户与上述其他模块的数据交互。
[0036] 从主控服务器控制采集终端的控制方法上看,首先,将各个数据采集终端分成若干组,每组根据采集时间与采集间歇时间的长度分配以不同的优先级;从主控服务器控制采集终端的类型上看,主要有组内终端采集时间片的轮转与组内终端采集及间歇时间固定两种模式。图5为组内采集时间轮转模式的各终端采集时间分配。图5说明了组内终端采集时间固定模式各终端采集时间分配。采集时间的长度是单个数据采集终端每次连续采集的时间长度,采集间歇时间是组内数据采集终端每次采集时间与连续的下一个采集时间之前的时间间隔。
[0037] 不同的采集时间与采集间歇时间主要是解决不同的焊接方法对焊接参数采集的需求,其中组内采集时间固定调控模式用于双丝、多丝焊接方法(或要求对多台焊接设备焊接过程信息参数进行对照)参数采集,组内终端采集时间片的轮转用于单丝或只要求对单台焊接设备(不要求对多台焊接的焊接信息参数进行对比)的焊接进行参数采集。[0038] 质量监测的实现过程是:
[0039] 主控服务器通过对每次采集的数据进行特征分析,从而对焊接过程进行稳定性判断及焊接质量的评定;质量监测模块提供多种质量监测方法,主要包括: [0040] 现在比较成熟的算法,即电流、电压单变量统计过程控制(SPC)算法;在此基础上改进的算法,即基于电流、电压单变量统计过程控制的质量分级算法,电流、电压范围动态阈值监测算法和脉冲焊的单变量单周期平均值统计控制算法。
[0041] (I)电流或电压单变量统计过程控制方法:利用焊接电流或电压的离散数据,从统计学的角度进行分析,因此,通过分析焊接电流或电压参数的Pd l-μ <3σ)来分析焊接性能;亦即:
[0042]中心线:CL= μ ;
[0043] 中心上控制界限线:
[0044] UCL= μ +3 σ ;
[0045] 中心下控制界限线:
[0046] LCL= μ -3 σ ;
[0047] μ为每次采集的数据的平均值;
[0048] σ为每次采集数据的方差;
[0049] P为满足I ξ - μ I〈3 σ条件的概率;
[0050] ξ为待监测样本变量;
[0051] 如果超出控制限外的点的概率大于O. 27%,则判断焊接设备失控。
[0052] 如果单变量过程控制算法不能满足要求,可以下述的(2)、(3)和(4)几种质量监测算法。
[0053] (2)基于电流、电压单变量统计过程控制的质量分级控制方法:在电流、电压单变量统计过程控制(SPC)算法基础上,本发明提出了该算法,核心思想主要为:不是人为设定固定的控制上下线,而是从用户提供的样本中提取的参数来计算属于哪个样本之间,来定义分级。样本分级的单变量统计控制,
[0054]若 Ρ(| ξ -μ |〈3 σ )=al,则为一级质量(样本);
[0055]若 P (I ξ - μ I〈3 σ ) =a2,则为二级质量(样本);
[0056] 若P (I ξ - μ I〈3 σ ) =a3,则为三级质量(样本);
[0057] ......
[0058] 计算待判定焊接过程样本数据P (I ξ - μ I〈3 σ )的概率为a,通过与al,a2…进行比较,确定a在al,a2…的范围,以此确定焊接质量的级别。
[0059] (3)电流、电压范围动态阈值监测方法:设定电流或电压的阈值Tm及焊接过程中监测时间段内焊接过程电流或电压超过该阈值Tm的次数为Nm ;计算待判定焊接过程样本的焊接过程电流或电压超过该阈值Tm的次数为N。若NQ>Nm,则认为焊接过程超过正常焊接规范,给予报警提示。
[0060] (4)脉冲焊的单周期平均值统计控制方法:由于脉冲焊焊接过程中电流、电压呈周期性的变化,周期性变化的稳定性将直接决定焊接质量,因此,引入每个单周期平均值的波动情况作为评定焊接过程质量的标准,遍历波形数据队列,计算队列所有数据的平均值μ,再次遍历整个队列,确定区间的第一个数据点为μ ±5区间的第一个点,下一个数据点仍为μ ±5区间的第一个点,且相邻两个所取点的点数差为N=T^ftl,其中,T为脉冲焊预设周期,f()为采样频率;以此类推,计算出μ 2、μ 3. . .,μη ;然后计算出上述μ I、μ 2. . .,μη的方差σ μ ;设定标准参考值为om,若σ μ > σ m,则认为焊接过程超出正常焊接规范,给出报警提示。
[0061] 实施例:
[0062] 本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和过程。
[0063] 本发明选用意法半导体公司的ARM架构芯片STM32F103微控制器,网络控制器选用以太网控制器ENC28J60 ;数据显示采用TFT2.4英寸液晶显示屏。
[0064] 数据采集终端的控制流程:数据采集终端的控制采用多任务的方式,数据发送采 用无连接的UDP协议。数据采集终端工作在以太网环境中,数据传送比较稳定,因此没有必要使用可靠传输的TCP协议(TCP协议的“三次握手”增加了额外的数据量)。对数据采集终端的控制主要的任务如图2所示,包括:工作状态显示任务、数据发送任务、外部命令接收处理任务、A/D转换数据显示任务。任务的同步与通信采用信号量实现。当前多任务实时操作系统较多,有μ COS/ II,μ Linux等,网络协议可以在常用嵌入式的网络协议栈上面进行裁剪,保留UDP、ARP等必须协议即可,常用的嵌入式网络协议栈有μ IP, IwIP协议等,软件开发平台可以使Keil μ Vision。
[0065] 焊接过程网络采集与质量监测系统的网络组建:按照图3所示将各个数据采集终端组建成局域网。将不同的采集工位分成不同的终端组,并安排不同的优先级。优先级的安排是根据不同的焊接方法和实际监测需求来设定。例如:较小频率自动脉冲复合焊接方法(脉冲MAG)可以处于低优先级,手工电弧焊稳定性不高,应当处于较高优先级。优先级低的终端,数据采集发送量较小。工作过程中,服务器通过网络向各个终端发送命令,终端通过网络回应服务器,比如发送开始采集与结束采集指令等。
[0066] 主控服务器的控制流程,图4示出了其层次结构及模块图。从图4可以看出,主控服务器的控制采用分层架构,外部数据进入到服务器,从内存管理器中获取一块内存存储该数据包,接收数据线程查找终端管理器,得到数据包所属终端,将存储数据包内存的指针投递到该终端所属的数据包队列内。当要查看某个终端采集的波形时,点击某个终端,切换到相应终端,打开波形显示的终端将数据包解析出来,放入波形控件的波形数据队列里面,在定时器的消息的驱动下,周期性的刷新波形。当终端数据队列中的数据达到设定的长度时,开启线程,将数据写入文件。这部分实现可以采用C++语言实现,开发工具采用VisualC++O
[0067] 下面以本发明采集一台焊机焊接过程信息为例说明本发明采集的焊接参数信息的效果。
[0068] 焊接设备:林肯INVERTECTM V300 一 I焊机(I台),S-86A型半自动送丝机,角度与位置可调的夹具、工作台。此外,还包括脉冲协调控制器(该脉冲控制器能使直流焊机输出脉冲形式的电流或电压,且峰值、基值、频率、占空比可调)、气瓶气阀、遥控盒等焊接辅助设备。
[0069] 表I脉冲电弧焊焊接基本工艺参数
[0070]
Figure CN102922089AD00111
[0071]网络化采集系统主控服务器端接收到采集终端采集的焊接设备的焊接过程参数信息,将参数信息投递到主控服务器端程序的终端数据队列里面,通过波形控件将数据队列里面的数据转化为波形图。参数波形图如图7和图8所示。其中,图7为电压波形图,图8为电流波形图,其中纵坐标分别为电压(单位:V)、电流值(单位:A),横坐标为时间,单位为S。
[0072] 尽管上面结合图对本发明进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨的情况下,还可以作出很多变形,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1. 一种基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置,其特征在于,包括主控服务器、交换机、多台数据采集终端和分别设置在每个焊接设备上的两个传感器; 多台数据采集终端均分别通过以太网与交换机连接,用于通过传感器采集焊接设备焊接过程中多个工位的焊接工艺参数,所述多台数据采集终端连接于不同的交换机,从而在以太网中形成分别连接有数台数据采集终端的多个网段,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每台数据采集终端具有不同的IP地址; 所述数据采集终端至少包括STM32微控制器、与STM32微控制器连接的TFT屏幕、以太网控制器ENC28J60、A/D转换器和工作状态指示灯; 所述STM32微控制器利用以太网控制器ENC28J60及UDP协议经过所述交换机接收主控服务器发出的控制命令及向主控服务器发送经过A/D转换器处理过的焊接工艺参数数据; 所述TFT屏幕用于显示AD转换数据及每台焊接设备的工作状态;与此同时,所述工作状态指示灯用以显示不同的工作状态; 所述主控服务器还连接有数据存储服务器。
2. 一种基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,利用如权利要求I所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置进行焊接过程的信息采集和质量监测,其中: 信息采集的实现过程是: 在以太网内,将数据采集终端分在不同的网段内,每个网段具有一定数量的数据采集终端,不同的网段使用交换机互联组成局域网,每个数据采集终端在安装配置过程中配以不同的IP地址; 主控服务器采用命令交互形式向与其连接的数据采集终端发出指令,数据采集终端的STM32微控制器通过以太网控制器ENC28J60及UDP协议接收主控服务器的指令,执行相应的操作并向主控服务器返回回应信息;与此同时,主控服务器根据焊接设备不同的焊接方法和实际监测需求设定基于优先级的分组调控策略,不同的组优先级不同,优先级高的调控组的采集间歇时间较短,监测频率高; 若主控服务器发出焊接工艺参数采集指令,确定采集模式是组内时间轮转模式或组内时间固定模式后,STM32微控制器执行A/D转换数据操作,并将结果发送给主控服务器,主控服务器将结果转化为电流、电压参数并以波形的形式实时显示、存储; 质量监测的实现过程是: 主控服务器通过对每次采集的数据进行特征分析,从而对焊接过程进行稳定性判断及焊接质量的评定;所述特征分析采用下述几种方法中的一种: 电流、电压单变量统计过程控制方法; 基于电流、电压单变量统计过程控制的质量分级控制方法; 电流、电压范围动态阈值监测方法; 脉冲焊的单周期平均值统计控制方法。
3.根据权利要2所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,所述主控服务器中设有原始数据包处理模块、终端信息模块、终端管理模块、全局内存管理模块、终端调控模块、质量监测模块、界面显示模块;所述原始数据包管理模块从全局内存管理模块中获取一块内存用来存储远程数据包,然后解析该数据包的包头,识别该数据包的类型是焊接数据包还是终端命令包,然后根据数据包类型,投递到终端信息模块的焊接数据包队列或终端命令包队列; 所述终端管理器模块管理各个数据采集终端,维护并存储各个终端信息模块的内存,至少包括添加新的数据采集终端和查询数据采集终端; 所述终端调控模块是对数据采集过程中的各个数据采集终端进行控制; 首先,将各个数据采集终端分成若干组,每组根据采集时间与采集间歇时间的长度分配以不同的优先级; 采集时间的长度是单个数据采集终端每次连续采集的时间长度,采集间歇时间是组内数据采集终端每次采集时间与连续的下一个采集时间之前的时间间隔; 采集模式包括组内时间轮转模式和组内时间固定模式,其中,组内时间固定模式用于双丝、多丝焊接方法或要求对多台焊接设备的焊接过程信息参数进行对照的参数的采集;组内时间轮转模式用于单丝或只要求对单台焊接设备的焊接过程参数的采集。 所述质量监测模块通过对数据采集终端中的电流、电压参数的波形数据进行分析,初步判断焊接设备的工作状态是否按照预定的焊接工艺进行焊接,同时对焊缝质量进行初步质量监测,对于不符合预定规范的操作给予报警提示; 所述界面显示模块实现用户与上述其他模块的数据交互。
4.根据权利要2所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,STM32微控制器执行A/D转换数据操作是采用存储器直接访问DMA传送,当已转换数据量达到指定的缓冲区长度时,STM32微控制器中的DMA控制器发出半满或全满中断请求;如果数据采集终端处于可发送数据状态,则通过以太网控制器ENC28J60将A/D转换数据发送到主控服务器;STM32微控制器中的时钟定时器产生时钟中断,周期性的在TFT屏幕上显示A/D转换数据,同时在终端数据采集间歇时间内周期性的向主控服务器发送工作状态信息。
5.根据权利要2所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,所述电流、电压单变量统计过程控制方法如下: 利用焊接电流或电压的离散数据,从统计学的角度进行分析,因此,通过分析焊接电流或电压参数的p(I l-μ |<3σ)来分析焊接性能; 设:中心线:CL= μ ; 中心上控制界限线:UCL= μ+3 σ ; 中心下控制界限线:LCL= μ-3 σ ; μ为每次采集的数据的平均值; σ为每次采集数据的方差; P为满足I ξ - μ I〈3 O条件的概率; I为待监测样本变量; 如果超出控制线外的点的概率大于O. 27%,则判断焊接设备失控。
6.根据权利要5所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,采用所述基于电流、电压单变量统计过程控制的质量分级控制方法,是在电流或电压单变量统计过程控制方法的基础上,无需设定固定的控制上下线,从用户提供的不同焊接质量的焊接过程参数样本中提取满足I ξ-μ <30的概率,用以确定焊接质量的级别,包括:若Ρ(| ξ -μ |〈3 σ )=al,则为一级质量; 若Ρ(| ξ-μ |〈3o)=a2,则为二级质量; 若Ρ(| ξ-μ |〈3o)=a3,则为三级质量; 计算待判定焊接过程样本数据P( I ξ-μ |〈3σ)的概率为a,通过与al,a2···进行比较,确定a在al,a2…的范围,以此确定焊接质量的级别。
7.根据权利要2所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,所述电流、电压范围动态阈值监测方法是: 设定电流或电压的阈值Tm及焊接过程中监测时间段内焊接过程电流或电压超过该阈值Tm的次数为Nm ; 计算待判定焊接过程样本的焊接过程电流或电压超过该阈值Tm的次数为Ntl若凡>1则认为焊接过程超过正常焊接规范,给予报警提示。
8.根据权利要2所述基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测方法,其特征在于,所述脉冲焊的单周期平均值统计控制方法是: 由于脉冲焊焊接过程中电流、电压呈周期性的变化,周期性变化的稳定性将直接决定焊接质量,因此,引入每个单周期平均值的波动情况作为评定焊接过程质量的标准,遍历波形数据队列,计算队列所有数据的平均值μ,再次遍历整个队列,确定区间的第一个数据点为μ ±5区间的第一个点,下一个数据点仍为μ ±5区间的第一个点,且相邻两个所取点的点数差为,其中,T为脉冲焊预设周期,f0为采样频率; 以此类推,计算出μ 2、μ 3. . .,μη ;然后计算出上述μ I、μ 2. . .,μη的方差σ μ ;设定标准参考值为om,若σ μ > σ m,则认为焊接过程超出正常焊接规范,给出报警提示。
CN201210288200.2A 2012-08-13 2012-08-13 基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法 CN102922089B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210288200.2A CN102922089B (zh) 2012-08-13 2012-08-13 基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210288200.2A CN102922089B (zh) 2012-08-13 2012-08-13 基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102922089A true CN102922089A (zh) 2013-02-13
CN102922089B CN102922089B (zh) 2014-10-29

Family

ID=47637092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210288200.2A CN102922089B (zh) 2012-08-13 2012-08-13 基于以太网的焊接过程信息采集与质量监测装置及其方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102922089B (zh)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464866A (zh) * 2013-08-26 2013-12-25 唐山松下产业机器有限公司 一种焊接装置及其控制方法
CN103513638A (zh) * 2013-09-30 2014-01-15 上海交通大学 机器人焊接制造生产线无线网络监控系统
CN104850020A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 深圳市禾望电气股份有限公司 变流器的数据采集方法及装置
CN104907746A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 唐山松下产业机器有限公司 机器人焊接系统及其焊接质量检测方法
CN105164596A (zh) * 2013-03-15 2015-12-16 伊利诺斯工具制品有限公司 焊接资源性能比较系统和方法
WO2017048747A1 (en) * 2015-09-14 2017-03-23 Illinois Tool Works Inc. Systems for and method of monitoring a pulsed welding operation based on weld signatures analysis using pulse forensic features
CN106563898A (zh) * 2016-11-11 2017-04-19 南京理工大学 数字化焊装车间管理系统
US9684303B2 (en) 2013-03-15 2017-06-20 Illinois Tool Works Inc. Welding resource tracking and analysis system and method
US9704140B2 (en) 2013-07-03 2017-07-11 Illinois Tool Works Inc. Welding system parameter comparison system and method
CN107081533A (zh) * 2017-06-29 2017-08-22 山东大学 焊接过程稳定性在线定量评价方法
CN107515953A (zh) * 2017-09-27 2017-12-26 武汉龙谷科尔技术有限公司 一种焊接全过程质量追踪与分析系统
US9862051B2 (en) 2011-09-27 2018-01-09 Illinois Tool Works Inc. Welding system and method utilizing cloud computing and data storage
CN107813070A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 中国科学院沈阳自动化研究所 一种焊接质量在线监控和工时统计的无线检测装置和方法
CN107825007A (zh) * 2017-09-12 2018-03-23 上海腾焊智能科技有限公司 焊接作业管控方法及其计算机程序存储介质
CN108031955A (zh) * 2017-12-13 2018-05-15 太仓鼎诚电子科技有限公司 一种基于局域网的焊接过程中监测系统
CN105164596B (zh) * 2013-03-15 2018-06-01 伊利诺斯工具制品有限公司 焊接资源性能比较系统和方法
US10012962B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 Illinois Tool Works Inc. Welding resource performance goal system and method
CN108436232A (zh) * 2018-05-04 2018-08-24 成都熊谷加世电器有限公司 一种基于内焊的远程监控和诊断系统
CN108693846A (zh) * 2018-05-16 2018-10-23 京东方科技集团股份有限公司 工艺参数的控制方法、生产执行系统和设备接口系统
CN109901463A (zh) * 2019-02-20 2019-06-18 上海腾焊智能科技有限公司 智能数据采集设备
CN110430128A (zh) * 2019-06-24 2019-11-08 上海展湾信息科技有限公司 边缘计算网关
CN110539056A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 株式会社神户制钢所 焊接状态判定装置、焊接状态判定方法和具有程序的介质
US10558953B2 (en) 2013-07-03 2020-02-11 Illinois Tool Works Inc. Welding system parameter comparison system and method
US10661373B2 (en) 2015-09-14 2020-05-26 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing weld quality confidence

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561878A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Nippon Seiko Kk 生産管理情報処理方式
DE4215322A1 (de) * 1992-05-09 1993-11-11 Bettermann Obo Ohg Vorrichtung zur Qualitätskontrolle des Schweißvorganges eines elektrischen Bolzenschweißgerätes
US20040099648A1 (en) * 2002-11-26 2004-05-27 Hu Shixin Jack Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process
CN101386097A (zh) * 2008-10-28 2009-03-18 上海沪工电焊机制造有限公司 逆变弧焊电源远程监控方法
CN101653853A (zh) * 2009-08-27 2010-02-24 南昌路通高新技术有限责任公司 长轨焊接工艺综合监控管理系统与方法
CN102528227A (zh) * 2012-03-01 2012-07-04 天津大学 一种焊接设备网络监控装置及其控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0561878A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Nippon Seiko Kk 生産管理情報処理方式
DE4215322A1 (de) * 1992-05-09 1993-11-11 Bettermann Obo Ohg Vorrichtung zur Qualitätskontrolle des Schweißvorganges eines elektrischen Bolzenschweißgerätes
US20040099648A1 (en) * 2002-11-26 2004-05-27 Hu Shixin Jack Online monitoring system and method for a short-circuiting gas metal arc welding process
CN101386097A (zh) * 2008-10-28 2009-03-18 上海沪工电焊机制造有限公司 逆变弧焊电源远程监控方法
CN101653853A (zh) * 2009-08-27 2010-02-24 南昌路通高新技术有限责任公司 长轨焊接工艺综合监控管理系统与方法
CN102528227A (zh) * 2012-03-01 2012-07-04 天津大学 一种焊接设备网络监控装置及其控制方法

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9862051B2 (en) 2011-09-27 2018-01-09 Illinois Tool Works Inc. Welding system and method utilizing cloud computing and data storage
US10919101B2 (en) 2011-09-27 2021-02-16 Illinois Tool Works Inc. Welding systems and methods utilizing cloud computing and data storage
CN105164596B (zh) * 2013-03-15 2018-06-01 伊利诺斯工具制品有限公司 焊接资源性能比较系统和方法
US9665093B2 (en) 2013-03-15 2017-05-30 Illinois Tool Works Inc. Welding resource performance comparison system and method
US9684303B2 (en) 2013-03-15 2017-06-20 Illinois Tool Works Inc. Welding resource tracking and analysis system and method
CN105164596A (zh) * 2013-03-15 2015-12-16 伊利诺斯工具制品有限公司 焊接资源性能比较系统和方法
US10885489B2 (en) 2013-03-15 2021-01-05 Illinois Tool Works Inc. Welding resource performance comparison system and method
US10012962B2 (en) 2013-03-15 2018-07-03 Illinois Tool Works Inc. Welding resource performance goal system and method
US10282693B2 (en) 2013-03-15 2019-05-07 Illinois Tool Works, Inc. Welding resource performance comparison system and method
US10558953B2 (en) 2013-07-03 2020-02-11 Illinois Tool Works Inc. Welding system parameter comparison system and method
US10558952B2 (en) 2013-07-03 2020-02-11 Illinois Tool Works Inc. Welding system parameter comparison system and method
US9704140B2 (en) 2013-07-03 2017-07-11 Illinois Tool Works Inc. Welding system parameter comparison system and method
CN103464866B (zh) * 2013-08-26 2015-12-02 唐山松下产业机器有限公司 一种焊接装置及其控制方法
CN103464866A (zh) * 2013-08-26 2013-12-25 唐山松下产业机器有限公司 一种焊接装置及其控制方法
CN103513638B (zh) * 2013-09-30 2016-06-01 上海交通大学 机器人焊接制造生产线无线网络监控系统
CN103513638A (zh) * 2013-09-30 2014-01-15 上海交通大学 机器人焊接制造生产线无线网络监控系统
CN104850020A (zh) * 2015-03-26 2015-08-19 深圳市禾望电气股份有限公司 变流器的数据采集方法及装置
CN104850020B (zh) * 2015-03-26 2018-04-24 深圳市禾望电气股份有限公司 变流器的数据采集方法及装置
CN104907746A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 唐山松下产业机器有限公司 机器人焊接系统及其焊接质量检测方法
WO2017048747A1 (en) * 2015-09-14 2017-03-23 Illinois Tool Works Inc. Systems for and method of monitoring a pulsed welding operation based on weld signatures analysis using pulse forensic features
CN108349038A (zh) * 2015-09-14 2018-07-31 伊利诺斯工具制品有限公司 应用脉冲鉴别特征基于焊接标记分析来监测脉冲焊接操作的系统和方法
US10661373B2 (en) 2015-09-14 2020-05-26 Illinois Tool Works Inc. Systems and methods for providing weld quality confidence
CN107813070A (zh) * 2016-09-12 2018-03-20 中国科学院沈阳自动化研究所 一种焊接质量在线监控和工时统计的无线检测装置和方法
CN106563898A (zh) * 2016-11-11 2017-04-19 南京理工大学 数字化焊装车间管理系统
CN107081533A (zh) * 2017-06-29 2017-08-22 山东大学 焊接过程稳定性在线定量评价方法
CN107825007A (zh) * 2017-09-12 2018-03-23 上海腾焊智能科技有限公司 焊接作业管控方法及其计算机程序存储介质
CN107515953A (zh) * 2017-09-27 2017-12-26 武汉龙谷科尔技术有限公司 一种焊接全过程质量追踪与分析系统
CN108031955A (zh) * 2017-12-13 2018-05-15 太仓鼎诚电子科技有限公司 一种基于局域网的焊接过程中监测系统
CN108436232A (zh) * 2018-05-04 2018-08-24 成都熊谷加世电器有限公司 一种基于内焊的远程监控和诊断系统
WO2019210726A1 (zh) * 2018-05-04 2019-11-07 成都熊谷加世电器有限公司 一种基于内焊的远程监控和诊断系统
CN108693846A (zh) * 2018-05-16 2018-10-23 京东方科技集团股份有限公司 工艺参数的控制方法、生产执行系统和设备接口系统
CN110539056A (zh) * 2018-05-28 2019-12-06 株式会社神户制钢所 焊接状态判定装置、焊接状态判定方法和具有程序的介质
CN109901463A (zh) * 2019-02-20 2019-06-18 上海腾焊智能科技有限公司 智能数据采集设备
CN110430128A (zh) * 2019-06-24 2019-11-08 上海展湾信息科技有限公司 边缘计算网关

Also Published As

Publication number Publication date
CN102922089B (zh) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105345247B (zh) 电阻焊焊机焊接质量在线监控系统
CN100511323C (zh) 一种控制路口交通流的智能交通控制系统
CN109995145B (zh) 一种基于智能配变终端的低压配电网故障主动研判方法
CN100427719C (zh) 油井状态实时监控方法
CN106655522B (zh) 一种适用于电网二次设备运维管理的主站系统
CN102830673A (zh) 基于gprs通信的污水处理设备远程在线监控系统及方法
CN102570602B (zh) 配用电网故障综合处理平台及处理方法
CN103337882B (zh) 汽车动力电池监控系统及监控方法
CN202351347U (zh) 配电变压器监测终端装置
CN102591284A (zh) 基于无线传感网络的污水处理工程监控系统
CN204557187U (zh) 一种ip网络环境监控系统
CN101551658B (zh) 一种电梯能耗监控方法
CN102736590B (zh) 一种远程能效诊断系统
CN101702851A (zh) 智能照明控制系统及方法
CN103034211A (zh) 一种基于无线网络的污水处理工艺监控系统
CN204925777U (zh) 一种智能车间系统
CN102890870A (zh) 交通信号控制机故障自诊断装置和方法
CN103033703A (zh) 一种在线、离线一体式的智能变电站分析测试方法
CN102298857B (zh) 网络式汽车诊断技术辅助教学系统及其教学效果监控方法
CN201794665U (zh) 一种柴油发电机组远程监控系统
CN104682214B (zh) 一种智能电源控制盒
CN105978159B (zh) 一种变电站远方遥控测试在线免执行核对方法
CN101608823A (zh) 一种地源热泵中央空调远程信息监控系统及其方法
CN103529799B (zh) 金属制盖生产线信息服务方法及系统
CN205218287U (zh) 一种机器人焊钳电极帽修磨预警系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant