CN103513638A - 机器人焊接制造生产线无线网络监控系统 - Google Patents

机器人焊接制造生产线无线网络监控系统 Download PDF

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CN103513638A CN201310462320.4A CN201310462320A CN103513638A CN 103513638 A CN103513638 A CN 103513638A CN 201310462320 A CN201310462320 A CN 201310462320A CN 103513638 A CN103513638 A CN 103513638A
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杨乘东
陈玉喜
何银水
陈华斌
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陈善本
张华军
黄红雨
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上海交通大学
上海振华重工(集团)股份有限公司
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Abstract

本发明提供一种机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,包括焊接机器人,与焊接机器人连接的焊机,分别与所述焊接机器人和焊机连接的机器人控制器,与所述机器人控制器连接的焊接电源,分别与所述焊机、机器人控制器和焊接电源连接的智能数据采集模块,与所述智能数据采集模块通信的无线路由器,与所述无线路由器通信的主控计算机。本发明能够实现焊接动态过程中焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号的远程集中采集处理、显示及实时调整及管理。

Description

机器人焊接制造生产线无线网络监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及无线监控技术领域,尤其是涉及到一种基于无线以太网技术的海上风电安装船装备机器人焊接制造生产线网络化监控系统。
背景技术
[0002]目前国内外焊接制造企业对生产线的监督管理主要局限在现场车间控制一级,众多机器人焊接状态、参数、报警信息等都必须在现场才能得到,这就大大降低了生产制造企业的生产效率,降低了管理的实时性、可靠性。针对这种现状,建立安全可靠的企业生产制造底层网络化监控系统就显得更加迫切。通过互连网络可对分散在不同地点的运行焊接设备进行监视和控制,以实现对众多焊接设备的参数状态测量、控制、参数调节以及各类信号报警的集中管理。通过上述监控功能的实现,提高了生产线的处理时间,降低了故障率,缩短故障排除时间,从而提闻焊接制造生广线的生广效率和效益,同时也提闻企业的生广管理水平。
[0003] 经对现有技术文献的检索发现,朱俊杰等人在《电焊机》(2011 (41):24-27)上发表的“基于ZigBee技术的焊接电源群组化监测系统设计”中介绍的利用无线ZigBee技术实现分散的焊接电源的远程监控具有一定的代表性,该套机器人系统包括焊接电源、ZigBee节点和路由器、电弧传感器、远程主控计算机组成,解决了分散众多的焊接电源的远程监测和管理问题,但是该套系统不能实时获取焊接机器人的状态信息、另外由于ZigBee技术通信速率慢,无法实现快速的焊接参数的获取和焊缝质量的实时控制。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,能够实现焊接动态过程中焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号的远程集中采集处理、显示及实时调整及管理。
[0005] 为解决上述问题,本发明提供一种机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,包括:
[0006] 焊接机器人,与焊接机器人连接的焊机,分别与所述焊接机器人和焊机连接的机器人控制器,与所述机器人控制器连接的焊接电源,分别与所述焊机、机器人控制器和焊接电源连接的智能数据采集模块,与所述智能数据采集模块通信的无线路由器,与所述无线路由器通信的主控计算机,其中,
[0007] 所述智能数据采集模块,用于采集焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号,并将采集到的数据通过所述无线路由器传送至所述主控计算机;
[0008] 所述智能数据采集模块包括:分别与所述焊机连接的焊接电流传感器和焊接电压传感器,分别与所述焊接电流传感器和焊接电压传感器连接的第一模拟信号调理模块,与所述焊接电源连接的第二信号调理模块,与所述机器人控制器连接的串口驱动电路,分别与第一模拟信号调理模块、第二信号调理模块、串口驱动电路连接的微控制器STM32,分别与所述微控制器STM32连接的WIFI模块、D/Α驱动电路和IXD显示模块,其中,所述WIFI模块还与所述无线路由器连接,所述D/Α驱动电路还与所述焊接电源连接。
[0009] 进一步的,在上述系统中,所述微控制器STM32包括AD转换模块、I/O模块、第一串口通讯模块、第二串口通讯模块、DA转换模块和LCD驱动模块,其中,
[0010] 所述AD转换模块与所述第一模拟信号调理模块连接,所述第一模拟信号调理模块将焊接电流传感器和焊接电压传感器采集到的焊接电流、焊接电压的模拟数据传送至所述AD转换模块;
[0011] 所述I/O模块与所述第二信号调理模块连接,所述焊接电源的一状态监测端口输出的焊接电源的状态经过所述第二信号调理模块进行隔离限流限压后送入所述I/o模块;
[0012] 所述第一串口通讯模块与所述WIFI模块连接,焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号依次通过所述WIFI模块、无线路由器发送至所述主控计算机;
[0013] 所述第二串口通讯模块与所述串口驱动电路连接,所述机器人控制器通过所述串口驱动电路发送焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置至所述第二串口通讯模块;
[0014] 所述DA转换模块与所述D/Α驱动电路连接,所述焊接电源的一控制端口与所述D/A驱动电路连接,所述控制端口用于实时调节焊接电源的状态;
[0015] 所述LCD驱动模块与所述LCD显示模块连接,焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号通过所述LCD显示模块进行显示。
[0016] 进一步的,在上述系统中,所述微控制器STM32还包括RC复位电路和3.3V电源供电电路。
[0017] 进一步的,在上述系统中,IXD显示模块为3.2寸的彩色FTT。
[0018] 进一步的,在上述系统中,所述串口驱动电路包括串口驱动芯片MAX232,所述驱动芯片MAX232用于将焊枪在世界坐标系中的位置的信号转换成RS232电平信号并发送至所述第二串口通讯模块的TXl和RXl引脚。
[0019] 进一步的,在上述系统中,所述WIFI模块为串口转无线以太网信号的工业以太网模块,其内置IEEE802.11无线以太网协议。
[0020] 进一步的,在上述系统中,所述焊接电压传感器为霍尔电压传感器,匝数比为4000:1000 ;所述焊接电流传感器为霍尔电流传感器,匝数比为3000:1000 ;霍尔电压传感器和霍尔电流传感器输出的电流信号送入所述第一模拟信号调理模块,所述第一模拟信号调理电路通过加适当的测量电阻把电流信号转换成模拟电压信号,所述第一模拟信号调理模块包括低通滤波电路和电压跟随电路,所述低通滤波电路用于将模拟电压信号限流稳压在O〜3.3伏特左右,所述电压跟随电路用于进一步将模拟电压信号送入所述AD转换模块。
[0021] 进一步的,在上述系统中,所述第二信号调理模块包括光耦隔离模块和比例放大电路,所述光耦隔离模块用于将焊接电源的状态的电压信号降为O〜+5V,所述比例放大电路用于进一步将电压信号放大到O〜3.3V并限流稳压后送入到所述I/O模块。
[0022] 进一步的,在上述系统中,所述D/Α驱动电路用于进行数字信号到模拟信号的转换及信号的隔离和放大。
[0023] 进一步的,在上述系统中,采用Socket嵌套字应用编程接口来实现所述智能数据采集模块通过所述无线路由器与所述主控计算机进行通信,采用VC++软件中的控件实现焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号在所述主控计算机的实时显示,采用VC++和数据库软件实现焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号在所述主控计算机的存储和查询。
[0024] 与现有技术相比,本发明通过焊接机器人,与焊接机器人连接的焊机,分别与所述焊接机器人和焊机连接的机器人控制器,与所述机器人控制器连接的焊接电源,分别与所述焊机、机器人控制器和焊接电源连接的智能数据采集模块,与所述智能数据采集模块通信的无线路由器,与所述无线路由器通信的主控计算机,能够实现焊接动态过程中焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号的远程集中采集处理、显示及实时调整及管理。
附图说明
[0025] 图1是本发明一实施例的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统的原理图;
[0026] 图2是本发明一实施例的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统的结构图;
[0027] 图3是本发明一实施例的智能数据采集模块的处理流程图;
[0028] 图4是本发明一实施例的智能数据采集模块的串口中断服务程序的流程图。
具体实施方式
[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0030] 如图1〜2所示,本发明提供一种机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,包括焊接机器人1,与焊接机器人I连接的焊机2,分别与所述焊接机器人I和焊机2连接的机器人控制器3,与所述机器人控制器3连接的焊接电源4,分别与所述焊机2、机器人控制器3和焊接电源4连接的智能数据采集模块5如DSP、PLC,单片机,与所述智能数据采集模块5通信的无线路由器6,与所述无线路由器6通信的主控计算机。具体的,主控计算机7是整个远程监控系统的核心,主要完成各智能数据采集模块5与其的无线网络通信、数据采集和实时显示以及数据的存储和查询。主控计算机7通过无线网络发送命令给智能数据采集模块5,智能数据采集模块5执行相关命令,并把采集的焊接电流电压参数、机器人状态及焊接电源状态通过无线方式发送到无线路由器6,主控计算机7接收到数据后通过监控软件进行数据处理、显示、储存,并根据处理结果通过无线路由器6发送给智能数据采集模块5,从而控制机器人焊接制造生产线的焊接电源参数和控制焊接机器人,实现对焊接过程和状态实时调整及管理。
[0031 ] 其中,所述智能数据采集模块5,用于采集焊机2的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人I的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源4的状态的数据,并将采集到的数据通过所述无线路由器6传送至所述主控计算机7 ;
[0032] 所述智能数据采集模块5包括:分别与所述焊机2连接的焊接电流传感器51和焊接电压传感器52,分别与所述焊接电流传感器51和焊接电压传感器52连接的第一模拟信号调理模块53,与所述焊接电源4连接的第二信号调理模块54,与所述机器人控制器3连接的串口驱动电路,分别与第一模拟信号调理模块53、第二信号调理模块54、串口驱动电路55连接的微控制器STM3256,分别与所述微控制器STM3256连接的WIFI模块57、D/A驱动电路58和IXD显示模块59,其中,所述WIFI模块57还与所述无线路由器6连接,所述D/Α驱动电路58还与所述焊接电源4连接。
[0033] 优选的,所述WIFI模块57为串口转无线以太网信号的工业以太网模块,其内置IEEE802.11无线以太网协议,只需要简单配置就可以把数据采集模块配置成无线访问节点(客户端或服务器)。
[0034] 优选的,所述焊接电压传感器52为霍尔电压传感器,匝数比为4000:1000 ;所述焊接电流传感器51为霍尔电流传感器,匝数比为3000:1000 ;霍尔电压传感器和霍尔电流传感器输出的电流信号送入所述第一模拟信号调理模块53,所述第一模拟信号调理电路53通过加适当的测量电阻把电流信号转换成模拟电压信号,所述第一模拟信号调理模块53包括低通滤波电路和电压跟随电路,所述低通滤波电路用于将模拟电压信号限流稳压在O〜3.3伏特左右,所述电压跟随电路用于进一步将模拟电压信号送入所述AD转换模块561。具体的,第一模拟信号调理模块53主要工作过程为加适当的测量电阻把电流转换成电压,为了抗干扰,采用低通滤波电路,并限流稳压在O〜3.3伏特左右,并为了提高信噪比,还需要电压跟随电路,然后再送入所述AD转换模块561。由于测量焊接电流、电压需要传感器,故我们选用霍尔电压传感器和霍尔电流传感器,霍尔传感器利用霍尔原理把焊接的大电流及大电压成比例转换成小电流,需利用测量电阻R把电流转换成电压形式,由于焊接过程的干扰信号存在,可采用低通RC滤波电路对信号进行滤波,由于微控制器Α/D模块只能测量O〜3.3V的电压,故要利用运算放大器LM324对信号进行转换和放大,并利用瞬态二极管进行稳压在3V,使得信号适合微控制器的采集和处理。
[0035] 优选的,所述微控制器STM3256包括AD转换模块561、I/O模块562、第一串口通讯模块563、第二串口通讯模块564、DA转换模块565和IXD驱动模块566。具体的,智能数据采集模块5是数据采集和远程通信的核心,智能数据采集模块5利用传感器采集焊接电压和电流,经信号调理后送入微控制器的AD转换模块561,经处理后,并将所采集的参数通过IXD显示模块59进行显示,并通过第一串口通讯模块563传送到WIFI模块57发送出去,经无线路由器6转接传送到主控计算机7。微控制器STM3256是智能数据采集模块5的核心,它主要完成焊接参数的Α/D转换,数据处理和发送、接收机器人控制器的数据、接收主控计算机的命令和执行命令等。
[0036] 优选的,所述第二信号调理模块564包括光耦隔离模块和比例放大电路,所述光耦隔离模块用于将焊接电源4的状态的电压信号降为O〜+5V,所述比例放大电路用于进一步将电压信号放大到O〜3.3V并限流稳压后送入到所述I/O模块562。具体的,从焊接电源4内部引出状态监测端口的高电平为+12V,低电平为0V,不能匹配于微控制器STM3256的电平信号,同时为了电气隔离,首先需要用光耦隔离技术,把焊接电源状态的电压降为O〜+5V,然后利用比例放大电路,放大到O〜3.3V,并限流稳压,然后送入到I/O模块562。
[0037] 其中,所述AD转换模块561与所述第一模拟信号调理模块53连接,所述第一模拟信号调理模块53将焊接电流传感器51和焊接电压传感器52采集到的焊接电流、焊接电压的模拟数据传送至所述AD转换模块561 ;
[0038] 所述I/O模块562与所述第二信号调理模块54连接,所述焊接电源4的一状态监测端口输出的焊接电源4的状态经过所述第二信号调理模块54进行隔离限流限压后送入所述I/O模块562 ;具体的,焊接电源4内部引出状态监测端口包括引弧成功及脉冲同步端子信号,可经过第二信号调理模块54的隔离限流限压后送入I/O模块562,从而可判断焊接的状态。为了检测焊接状态,需要在焊接电源内部引出状态监测端口,状态监测端口包括引弧成功及脉冲同步端子信号,弧焊电源在焊接开始阶段发出起弧成功信号给数据采集模块,另外状态监测端口信号电平的高低检测需送到I/O模块562,为了不影响微控制器的工作,需要光电隔离并利用运算放大器LM324进行比例放大,并限流稳压在3V后送入I/O模块562采集。
[0039] 所述第一串口通讯模块563与所述WIFI模块57连接,焊机2的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号依次通过所述WIFI模块57、无线路由器6发送至所述主控计算机7 ;具体的,WIFI模块57接收第一串口通讯模块563的信号,把它转换成标准的IEEE802.11无线局域网信号并通过无线路由器6发送给主控计算机7。WIFI模块57主要设置有串口通信协议,无线网络名称,加密方式和密钥,客户端还是服务器端,如设置成客户端还需设置连接的服务器的IP地址和端口号。智能数据采集模块5接收到主控计算机7命令后就可以采集参数,后通过第一串口通讯模块563发送到WIFI模块57,实现数据的透明传输。
[0040] 所述第二串口通讯模块564与所述串口驱动电路55连接,所述机器人控制器3通过所述串口驱动电路55发送焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置至所述第二串口通讯模块564 ;具体的,机器人控制器3可通过机器人控制程序和所述串口驱动电路55发出焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置的信号给第二串口通讯模块56,智能数据采集模块5接收经处理发送到主控计算机7。
[0041] 优选的,所述串口驱动电路55包括串口驱动芯片MAX232,所述驱动芯片MAX232用于将焊枪在世界坐标系中的位置的信号转换成RS232电平信号并发送至所述第二串口通讯模块564的TXl和RXl引脚。
[0042] 所述DA转换模块565与所述D/Α驱动电路58连接,所述焊接电源4的一控制端口与所述D/Α驱动电路58连接,所述控制端口用于实时调节焊接电源的状态;具体的,焊接电源4内部还可引出焊接电源焊接电流及送丝的控制端口,利用所述D/Α驱动电路58可实时调节焊接电源的参数。
[0043] 优选的,所述D/Α驱动电路58用于进行数字信号到模拟信号的转换及信号的隔离和放大。具体的,考虑到焊接电源焊接电流及送丝控制端口电平和DA转换模块565输出电平不匹配,另外要考虑DA转换模块565输出电气隔离,需要D/Α驱动电路58光稱隔离,后放大后送入焊接电源的焊接电流及送丝的控制端口。
[0044] 所述IXD驱动模块566与所述IXD显示模块59连接,焊机2的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号通过所述IXD显示模块59进行显示。具体的,IXD显示模块59主要是显示焊接参数和其他信息,使得操作人员即可远程也可在现场读取焊接参数,其可采用3.2寸的彩色FTT,微控制器STM3256利用IXD驱动模块566实现IXD字符显示。[0045] 较佳的,所述微控制器STM3256还包括RC复位电路和3.3V电源供电电路,以保证所述微控制器STM3256的正常工作。
[0046] 优选的,采用Socket嵌套字应用编程接口来实现所述智能数据采集模块5通过所述无线路由器6与所述主控计算机7进行通信,采用VC++软件中的控件实现焊机2的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人I的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源4的状态的信号在所述主控计算机7的实时显示,采用VC++和数据库软件实现焊机2的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人I的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源4的状态的信号在所述主控计算机7的存储和查询。本发明目的是实现焊接生产线众多焊接机器人系统的实时集中管理和控制。重点解决焊接控制参数的统一下载和焊接数据的实时上传、存储和可视化。利用无线路由器、主控计算机及智能数据采集模块构成的是一个基于服务器的数据采集模式,通过无线网络将数据统一采集到远程主控计算机(服务器),利用主控计算机的强大的资源和数据处理能力对整个焊接自动化生产线进行数据存储、处理,可建立焊接专家系统软件来分析和评价焊接质量,并设计智能控制算法进行焊接质量的实时控制。
[0047] 具体的,所述智能数据采集模块5的软件控制方面包括控制系统初始化、和主控计算机建立通信链路、串口中断服务程序、数据采集子程序、参数显示子程序,焊接参数调节子程序。可利用无线路由器6、主控计算机7及智能数据采集模块5构成的是一个基于服务器的数据采集模式,通过无线网络将数据统一采集到服务器(主控计算机),由服务器来进行数据的处理、显示及对焊接车间的底层设备进行管理和控制。无线局域网是计算机网络和无线通信技术相结合的产物,它基于TCP/IP协议具有协议开放,安全可靠,速度快,扩展性好,容易管理的优点。其中:
[0048] 无线路由器5来进行网络的协调和控制,无线路由器的主要设置包括无线网络的名称,加密方式和密钥,设置路由器的IP地址,自动分配客户端IP地址功能及IP地址范围;
[0049] 主控计算机7还需要设置它的IP地址,从而把主控计算机加入到无线网络中,建立主控服务器;
[0050] 智能数据采集模块5作为客户端,当它进入到无线网络信号范围内,无线路由器6会自动分配一个IP地址给智能数据采集模块5,同时通过无线路由器6连接到主控计算机7 (服务器),实现和智能数据采集模块5 (客户端)的通信。
[0051] 智能数据采集模块和主控计算机的TCP/IP网络通信问题(多客户端单服务器通信方法),数据采集和实时显示问题,以及数据的存储和查询问题方面:
[0052] 智能数据采集模块5和主控计算机7的网络通信问题采用Socket嵌套字应用编程接口来实现;焊接参数和状态的数据实时显示问题可利用VC++控件,实现数据的显示;为了实现焊接参数和状态的存储和查询,我们结合VC++和数据库软件(如SQL Server)就可以实现数据的存储和查询了。
[0053] 如图3和4所示为智能数据采集模块的软件流程主要包括系统初始化,和主控计算机建立通信链路、串口中断服务程序、数据采集子程序、参数显示子程序,焊接参数调节子程序。软件编写采用C语言,具体说明如下:
[0054] 系统初始化包括2个方面,一个是微控制器STM3256的初始化,包括AD转换模块、DA转换模块、液晶显示模块和中断的初始化,另外就是通过专业工具软件对无线以太网模块的初始化设置,主要包括串口通信协议设置,无线网络名称,加密方式和密钥设置,客户端相关设置;
[0055] 和主控计算机建立连接主要通过串口发送数据给主控计算机,通知主控计算机已经准备好了,可以和智能采集模块进行通信了 ;
[0056] 如图4所示,串口中断服务程序主要是为了智能采集模块能及时接收到主控计算机的命令和数据,通过中断的方式可以及时响应命令,提高CPU的使用效率;
[0057] 数据采集子程序,主要设置采样的通道,采样频率,及采样的触发方式,另外就是数字量要转换成实际值;
[0058] 参数显示子程序主要包括液晶的驱动和字符显示程序;
[0059] 焊接参数调节子程序主要是接收到主控计算机命令后,把接收到的数据转换成相应的数字量送给DA转换模块,实现对焊接参数的调节;
[0060] 主控计算机(服务器)是整个海上风电安装船装备机器人焊接制造生产线无线网络监控系统的核心,基于主控计算机的软件设计的质量决定着整个监控系统集成的质量和系统的可用性。软件系统的设计既要考虑到用户的操作要求,又要考虑系统的可靠性、扩展性。监控系统的软件开发工具采用基于面向对象的编程思想,优秀可视化的开发工具VC++6.0,这对于监控系统的可视化开发提供了很大便利。监控软件系统主要解决各智能数据采集模块和主控计算机的网络通信问题(多客服端单服务器通信方法),数据采集和实时显示问题,另外就是数据的存储和查询。其中:
[0061] 智能数据采集模块和主控计算机的网络通信问题采用Socket应用编程接口,建立WinSock描述字Socket,完成网络底层沟通,利用TCP/IP协议在无线网络上建立数据通信。多客服端单服务器通信方法我们采用非阻塞模式,通过调用Select函数可以确定一个或多个套接字的状态,判断套接字上是否有数据,或者能否向一个套接字写入数据。从而解决多客户端的通信阻塞问题;
[0062] 焊接参数和状态数据采集和实时显示问题可利用面向对象的方法,利用VC++控件,实现数据的显示;
[0063] 为了实现焊接参数和状态的存储和查询,我们结合VC++和数据库软件(如SQLServer)就可以实现数据的存储和查询了。
[0064] 本发明具有开放的结构体系,适用于多种类型的焊接机器人系统和焊接电源,对较大规模多机器人焊接制造生产线实现无线网络的远程监测与实时控制,对提高焊接产品质量和可靠性,优化生产线管理,进一步提高制造焊接质量与生产效率具有重要的技术进步意义。
[0065] 综上所述,本发明通过焊接机器人,与焊接机器人连接的焊机,分别与所述焊接机器人和焊机连接的机器人控制器,与所述机器人控制器连接的焊接电源,分别与所述焊机、机器人控制器和焊接电源连接的智能数据采集模块,与所述智能数据采集模块通信的无线路由器,与所述无线路由器通信的主控计算机,能够实现焊接动态过程中焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号的远程集中采集处理、显示及实时调整及管理。
[0066] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
[0067] 专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0068] 显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,包括:焊接机器人,与焊接机器人连接的焊机,分别与所述焊接机器人和焊机连接的机器人控制器,与所述机器人控制器连接的焊接电源,分别与所述焊机、机器人控制器和焊接电源连接的智能数据采集模块,与所述智能数据采集模块通信的无线路由器,与所述无线路由器通信的主控计算机,其中, 所述智能数据采集模块,用于采集焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号,并将采集到的数据通过所述无线路由器传送至所述主控计算机; 所述智能数据采集模块包括:分别与所述焊机连接的焊接电流传感器和焊接电压传感器,分别与所述焊接电流传感器和焊接电压传感器连接的第一模拟信号调理模块,与所述焊接电源连接的第二信号调理模块,与所述机器人控制器连接的串口驱动电路,分别与第一模拟信号调理模块、第二信号调理模块、串口驱动电路连接的微控制器STM32,分别与所述微控制器STM32连接的WIFI模块、D/Α驱动电路和IXD显示模块,其中,所述WIFI模块还与所述无线路由器连接,所述D/Α驱动电路还与所述焊接电源连接。
2.如权利要求1所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述微控制器STM32包括AD转换模块、I/O模块、第一串口通讯模块、第二串口通讯模块、DA转换模块和LCD驱动模块,其中, 所述AD转换模块与所述第一模拟信号调理模块连接,所述第一模拟信号调理模块将焊接电流传感器和焊接电压传感器采集到的焊接电流、焊接电压的模拟数据传送至所述AD转换模块; 所述I/O模块与所述第二信号调理模块连接,所述焊接电源的一状态监测端口输出的焊接电源的状态经过所述第二信号调理模块进行隔离限流限压后送入所述I/O模块; 所述第一串口通讯模块与所述WIFI模块连接,焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号依次通过所述WIFI模块、无线路由器发送至所述主控计算机; 所述第二串口通讯模块与所述串口驱动电路连接,所述机器人控制器通过所述串口驱动电路发送焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置至所述第二串口通讯模块; 所述DA转换模块与所述D/Α驱动电路连接,所述焊接电源的一控制端口与所述D/Α驱动电路连接,所述控制端口用于实时调节焊接电源的状态; 所述LCD驱动模块与所述LCD显示模块连接,焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号通过所述LCD显示模块进行显示。
3.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述微控制器STM32还包括RC复位电路和3.3V电源供电电路。
4.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,IXD显示模块为3.2寸的彩色FTT。
5.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述串口驱动电路包括串口驱动芯片MAX232,所述驱动芯片MAX232用于将焊枪在世界坐标系中的位置的信号转换成RS232电平信号并发送至所述第二串口通讯模块的TXl和RXl引脚。
6.如权利要求1所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述WIFI模块为串口转无线以太网信号的工业以太网模块,其内置IEEE802.11无线以太网协议。
7.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述焊接电压传感器为霍尔电压传感器,匝数比为4000:1000 ;所述焊接电流传感器为霍尔电流传感器,匝数比为3000:1000 ;霍尔电压传感器和霍尔电流传感器输出的电流信号送入所述第一模拟信号调理模块,所述第一模拟信号调理电路通过加适当的测量电阻把电流信号转换成模拟电压信号,所述第一模拟信号调理模块包括低通滤波电路和电压跟随电路,所述低通滤波电路用于将模拟电压信号限流稳压在O~3.3伏特左右,所述电压跟随电路用于进一步将模拟电压信号送入所述AD转换模块。
8.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述第二信号调理模块包括光耦隔离模块和比例放大电路,所述光耦隔离模块用于将焊接电源的状态的电压信号降为O~+5V,所述比例放大电路用于进一步将电压信号放大到O~3.3V并限流稳压 后送入到所述I/O模块。
9.如权利要求2所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,所述D/Α驱动电路用于进行数字信号到模拟信号的转换及信号的隔离和放大。
10.如权利要求1所述的机器人焊接制造生产线无线网络监控系统,其特征在于,采用Socket嵌套字应用编程接口来实现所述智能数据采集模块通过所述无线路由器与所述主控计算机进行通信,采用VC++软件中的控件实现焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号在所述主控计算机的实时显示,采用VC++和数据库软件实现焊机的焊接电流、焊接电压和送丝速度,焊接机器人的焊枪在世界坐标系中的位置,以及焊接电源的状态的信号在所述主控计算机的存储和查询。
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