CN113146003A - 一种桶装焊丝余量监控装置及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监控装置技术领域，公开了一种桶装焊丝余量监控装置及其监控方法，所述监控装置包括桶体、重量监控单元、高度监控单元和控制单元，所述桶体内装载有焊丝；所述重量监控单元用于监控所述焊丝的重量；所述桶体安装于所述重量监控单元上；所述高度监控单元用于监控所述焊丝的高度；所述高度监控单元安装于所述桶体内；所述控制单元与所述重量监控单元和高度监控单元电连接。本发明采用重量监控单元和高度监控单元双重方法对焊丝余量进行分段监控，能够精确测量出剩余焊丝的重量，减少测量误差，并提前预判当前时段是否需要更换焊丝，能够确保在不影响生产停线的前提下尽可能减少焊丝浪费。

Description

一种桶装焊丝余量监控装置及其监控方法

技术领域

本发明涉及监控装置技术领域，特别是涉及一种桶装焊丝余量监控装置及其监控方法。

背景技术

车身制造过程中需要采用激光钎焊、CO₂气体保护焊等焊接工艺，这些工艺都需要使用桶装焊丝。桶装焊丝更换时需要经历机器人为主调整、焊丝端头打磨、穿丝、送丝速度测试等工序，通常需要20分钟以上。为了减少桶装焊丝更换对生产稼动的影响，必须在桶装焊丝用完之前，利用生产线停产时间(如吃饭、生产结束后等)提前进行更换，但是这会导致剩余焊丝的浪费。因此，必须对桶装焊丝的余量进行实时监控，并提示什么时间需要更换桶装焊丝，确保既能利用停线时间进行桶装焊丝更换，又能尽量减少焊丝的浪费。目前市面上主要包括以下两种监控方法：

第一种：通过重量传感器监控盘装焊丝的剩余重量，如果所述焊丝的剩余重量不在预设范围内就开始报警。但是该方法存在以下两点不足：

1、该方法不适用于桶装焊丝，因为重量传感器的量程必须超过桶装焊丝的重量，通常会超过100kg。但是桶装焊丝进行更换时，剩余焊丝的重量通常不超过10kg，远远小于重量传感器的量程，这会导致桶装焊丝重量监控误差过大，从而影响判断焊丝更换时间的准确性。

2、该方法报警时的预设范围是固定值，不能根据实际生产情况进行自动调整，不可避免的造成焊丝浪费。

第二种：将激光传感器通过支架与焊丝盘位置相对应装设，使激光束照射到焊丝盘的中间位置。如果焊丝脱离预先设定的照射范围，说明焊丝剩余的量不足，系统报警。但是该方法存在以下两点不足：

1、激光定位传感器往往存在mm数量级的误差，对于桶装焊丝而言会最多会导致数kg的误差，从而影响判断焊丝更换时间的准确性。

2、该方法的报警范围是固定值，不能根据实际生产情况进行自动调整，不可避免的造成焊丝浪费。

3、目前诸多商用送丝设备具有焊丝末端检测功能，当焊丝全部进入导丝管，丝桶内没有焊丝时会报警提示。但是这种方法缺少提前预判的能力，往往在生产线生产的时候报警，导致需要生产线停下来更换焊丝，带来产能损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种桶装焊丝余量监控装置及其监控方法，能够精确测量出剩余焊丝的重量，减少测量误差，并提前预判当前时段是否需要更换焊丝，能够确保在不影响生产停线的前提下尽可能减少焊丝浪费。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种桶装焊丝余量监控装置，包括桶体、重量监控单元、高度监控单元和控制单元，所述桶体内装载有焊丝；所述重量监控单元用于监控所述焊丝的重量；所述桶体安装于所述重量监控单元上；所述高度监控单元用于监控所述焊丝的高度；所述高度监控单元安装于所述桶体内；所述控制单元与所述重量监控单元和高度监控单元电连接。

优选地，所述重量监控单元为重量传感器。

优选地，所述高度监控单元包括压板和激光测距仪，所述压板设置于所述焊丝的顶面上，所述激光测距仪设置于所述桶体的底部。

优选地，所述控制单元为PLC单元。

优选地，所述监控装置还包括有报警单元，所述报警单元与所述PLC单元电连接。

本发明还提供一种桶装焊丝余量监控装置的监控方法，包括步骤：

S1、预设控制单元的参数、焊丝更换时间点T_n以及重量监控单元的监控量程Y；

S2、通过控制单元获取当前时间t，判断是否到达焊丝更换时间点T_n，若否，则继续获取当前时间t；若是，则进入步骤S3；

S3、计算到下个焊丝更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝质量m_n；其中Y大于m_n；

S4、控制单元通过高度监控单元获取桶体内剩余焊丝的高度h，计算桶体内剩余的焊丝质量m₁；

S5、控制单元通过重量监控单元获取桶体内剩余焊丝的重量m₂；

S6、判断m₂是否在Y的范围内，若是，则将m₁＝m并进入步骤S7；若否，则进入步骤S9；

S7、判断m_n是否小于m，若是，则不需更换桶体焊丝，进入步骤S2；若否，则需更换桶体焊丝，进入步骤S8；

S8、人工更换桶体焊丝后，进入步骤S2；

S9、判断m₁和m₂之间的偏差是否大于50％；若是，则报警异常；若否，则将m₂＝m并进入步骤S7。

优选地，步骤S1中，预设控制单元的参数包括焊丝的密度ρ、焊丝的直径d、送丝速度f、焊接速度V、单位时间内车辆生产台数p、更换焊丝时生产线的停止时间T和桶体内焊丝的初始高度H。

优选地，步骤S3中，计算到下个焊丝更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝质量m_n满足以下公式：

t_n＝T_N+1-T_N-T；

其中t_n为生产时间。

优选地，步骤S4中，计算桶体内剩余的焊丝质量m₁满足以下公式：

优选地，所述Y满足以下公式：

Y＝(1.5～3)m_n。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的桶装焊丝余量监控装置采用重量监控单元和高度监控单元双重方法对焊丝余量进行分段监控，能够精确测量出剩余焊丝的重量，减少测量误差；

(2)本发明的监控方法精度高，且报警范围可以根据两个焊丝更换时间点而改变，根据实际生产情况进行自动调整，避免的造成焊丝浪费；

(3)本发明的监控方法具备预判功能，可以预判焊丝的量是否可以满足生产线到下个指定的焊丝更换时间点的用量，并提示操作人员是否需要更换，避免在非指定焊丝更换时间点停机更换，避免产能的浪费，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的桶装焊丝余量监控装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的桶装焊丝余量监控装置的流程示意图。

附图标记：1、桶体；2、重量监控单元；3、高度监控单元；301、压板；302、激光测距仪；4、控制单元；5、焊丝。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1，本发明优选实施例提供一种桶装焊丝5余量监控装置，包括桶体1、重量监控单元2、高度监控单元3和控制单元4，所述桶体1内装载有焊丝5；所述重量监控单元2用于监控所述焊丝5的重量；所述桶体1安装于所述重量监控单元2上；所述高度监控单元3用于监控所述焊丝5的高度；所述高度监控单元3安装于所述桶体1内；所述控制单元4与所述重量监控单元2和高度监控单元3电连接。

基于上述方案，本发明优选实施例的桶装焊丝5余量监控装置的原理：将桶体1安装到重量监控单元2上，并在筒体内更换焊丝5，将高度监控单元3设置于筒体内，并将重量监控单元2和高度监控单元3分别与控制单元4电连接。

作为优选方案，所述重量监控单元2为重量传感器。

作为优选方案，所述高度监控单元3包括压板301和激光测距仪302，所述压板301设置于所述焊丝5的顶面上，所述激光测距仪302设置于所述桶体1的底部。具体的，当桶体1内的焊丝5量减少，桶体1内的焊丝5高度降低，压板301随着降低，激光测距仪302测量压板301的高度，并将数据反馈给控制单元4。

作为优选方案，所述控制单元4为PLC单元。

作为优选方案，所述监控装置还包括有报警单元，所述报警单元与所述PLC单元电连接。

参见图2，本发明优选实施例还提供一种桶装焊丝5余量监控装置的监控方法，包括步骤：

S1、预设控制单元4的参数、焊丝5更换时间点T_n以及重量监控单元2的监控量程Y；

S2、通过控制单元4获取当前时间t，判断是否到达焊丝5更换时间点T_n，若否，则继续获取当前时间t；若是，则进入步骤S3；

S3、计算到下个焊丝5更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝5质量m_n；其中Y大于m_n；

S4、控制单元4通过高度监控单元3获取桶体1内剩余焊丝5的高度h，计算桶体1内剩余的焊丝5质量m₁；

S5、控制单元4通过重量监控单元2获取桶体1内剩余焊丝5的重量m₂；

S6、判断m₂是否在Y的范围内，若是，则将m₁＝m并进入步骤S7；若否，则进入步骤S9；

S7、判断m_n是否小于m，若是，则不需更换焊丝5，进入步骤S2；若否，则需更换焊丝5，进入步骤S8；

S8、人工更换焊丝5后，进入步骤S2；

S9、判断m₁和m₂之间的偏差是否大于50％；若是，则报警异常；若否，则将m₂＝m并进入步骤S7。

作为优选方案，步骤S1中，预设控制单元4的参数包括焊丝5的密度ρ、焊丝5的直径d、送丝速度f、焊接速度V、单位时间内车辆生产台数p、更换焊丝5时生产线的停止时间T和桶体1内焊丝5的初始高度H。

作为优选方案，步骤S3中，计算到下个焊丝5更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝5质量m_n满足以下公式：

t_n＝T_N+1-T_N-T；

其中t_n为生产时间。

作为优选方案，步骤S4中，计算桶体1内剩余的焊丝5质量m₁满足以下公式：

作为优选方案，所述Y满足以下公式：

Y＝(1.5～3)m_n。

需要说明的，更换焊丝5指的是将连同桶体1一并更换，更换成装载满焊丝5的新桶体1。

综上，本发明优选实施例提供一种桶装焊丝5余量监控装置，其与现有技术相比：

(1)本发明的桶装焊丝5余量监控装置采用重量监控单元2和高度监控单元3双重方法对焊丝5余量进行分段监控，能够精确测量出剩余焊丝5的重量，减少测量误差；

(2)本发明的监控方法精度高，且报警范围可以根据两个焊丝5更换时间点而改变，根据实际生产情况进行自动调整，避免的造成焊丝5浪费；

(3)本发明的监控方法具备预判功能，可以预判焊丝5的量是否可以满足生产线到下个指定的焊丝5更换时间点的用量，并提示操作人员是否需要更换，避免在非指定焊丝5更换时间点停机更换，避免产能的浪费，提高生产效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种桶装焊丝余量监控装置，其特征在于：包括：

桶体，所述桶体内装载有焊丝；

重量监控单元，其用于监控所述焊丝的重量；所述桶体安装于所述重量监控单元上；

高度监控单元，其用于监控所述焊丝的高度；所述高度监控单元安装于所述桶体内；

控制单元，所述控制单元与所述重量监控单元和高度监控单元电连接。

2.如权利要求1所述的桶装焊丝余量监控装置，其特征在于：所述重量监控单元为重量传感器。

3.如权利要求1所述的桶装焊丝余量监控装置，其特征在于：所述高度监控单元包括压板和激光测距仪，所述压板设置于所述焊丝的顶面上，所述激光测距仪设置于所述桶体的底部。

4.如权利要求1所述的桶装焊丝余量监控装置，其特征在于：所述控制单元为PLC单元。

5.如权利要求1所述的桶装焊丝余量监控装置，其特征在于：所述监控装置还包括有报警单元，所述报警单元与所述PLC单元电连接。

6.一种如权利要求1－5任一项所述的桶装焊丝余量监控装置的监控方法，其特征在于，包括步骤：

S1、预设控制单元的参数、焊丝更换时间点T_n以及重量监控单元的监控量程Y；

S2、通过控制单元获取当前时间t，判断是否到达焊丝更换时间点T_n，若否，则继续获取当前时间t；若是，则进入步骤S3；

S3、计算到下个焊丝更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝质量m_n；其中Y大于m_n；

S4、控制单元通过高度监控单元获取桶体内剩余焊丝的高度h，计算桶体内剩余的焊丝质量m₁；

S5、控制单元通过重量监控单元获取桶体内剩余焊丝的重量m₂；

S6、判断m₂是否在Y的范围内，若是，则将m₁＝m并进入步骤S7；若否，则进入步骤S9；

S7、判断m_n是否小于m，若是，则不需更换桶体焊丝，进入步骤S2；若否，则需更换桶体焊丝，进入步骤S8；

S8、人工更换桶体焊丝后，进入步骤S2；

S9、判断m₁和m₂之间的偏差是否大于50％；若是，则报警异常；若否，则将m₂＝m并进入步骤S7。

7.如权利要求6所述的桶装焊丝余量监控方法，其特征在于：步骤S1中，预设控制单元的参数包括焊丝的密度ρ、焊丝的直径d、送丝速度f、焊接速度V、单位时间内车辆生产台数p、更换焊丝时生产线的停止时间T和桶体内焊丝的初始高度H。

8.如权利要求7所述的桶装焊丝余量监控方法，其特征在于：步骤S3中，计算到下个焊丝更换时间点T_n+1之前，需要消耗的焊丝质量m_n满足以下公式：

t_n＝T_N+1-T_N-T；

其中t_n为生产时间。

9.如权利要求7所述的桶装焊丝余量监控方法，其特征在于：步骤S4中，计算桶体内剩余的焊丝质量m₁满足以下公式：

10.如权利要求6所述的桶装焊丝余量监控方法，其特征在于：所述Y满足以下公式：

Y＝(1.5～3)m_n。

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