[发明专利]分布式焊点质量监控系统及方法

权利要求书

1.一种分布式焊点质量监控系统，包括：监控上位机，其特征在于，还包括：控制器局域网总线、分布式节点下位机，其中：监控上位机包括PC机和控制器局域网总线通讯适配卡，PC机与控制器局域网总线通讯适配卡通过PCI接口相连，控制器局域网总线通讯适配卡与各分布式节点下位机通过控制器局域网总线相连，各分布式节点下位机安装在生产线上各工位的伺服焊枪编码器和机器人控制器之间，在线实时提取焊点压痕并发送到控制器局域网总线，PC机接收各分布式节点下位机发送过来压痕数据信息，完成焊点质量信息统计和管理，并将因伺服焊枪工位变动导致的焊点匹配变更信息发送到对应ID号的分布式节点下位机，实时刷新分布式节点下位机判断焊点合格与否的标准库，并复位不合格焊点计数器，同时根据分布式节点下位机记录的时间数据进行存储，以供查看。

2.根据权利要求1所述的分布式焊点质量监控系统，其特征是，所述分布式节点下位机通过设备网协议开发，能够从伺服焊枪脉冲编码器中提取焊点压痕数据，与从监控上位机接收的压痕规范进行比较，来评判焊点质量合格与否，统计显示不合格焊点数并报警，同时将压痕数据发送到控制器局域网总线，供监控上位机进行数据统计和管理。

3.根据权利要求1或2所述的分布式焊点质量监控系统，其特征是，所述分布式节点下位机，包括：单片机、报警模块、发光二极管显示模块、万年历模块、控制器局域网总线通讯模块、复位模块，其中：单片机为分布式节点下位机的中央处理器，一方面单片机通过设备网协议开发，连接到伺服焊枪编码器以提取焊点压痕，另一方面，单片机分别与报警模块、LED显示模块、万年历模块、控制器局域网总线通讯模块、复位模块相连，报警模块接收单片机的报警信号，当焊点不合格时进行报警；LED显示模块接收单片机的位选和段选信号，用于显示不合格焊点计数以及焊点合格率百分比；万年历模块接收单片机的写信号，记录系统时间；控制器局域网总线通讯模块接收单片机的读信号，并为单片机提供电源；复位模块负责对电源电压监视，防止程序死循环，对单片机及控制器局域网总线控制器进行复位。

4.一种分布式焊点质量监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，采集压痕数据：分布式节点下位机安装在伺服焊枪编码器与机器人控制器之间，采用标准设备网电缆连接，接收伺服焊枪设备网型绝对串行编码器反馈电极位移数据，并根据电极位移特征判断点焊始末时刻，计算焊接过程中的电极位移即焊点压痕，同时编码器数据仍传输至机器人；

步骤二，在线评判、显示与报警焊点质量：分布式节点下位机将采集到的带焊点编号的压痕数据与单片机片内存储的压痕标准库进行比较，在线判断焊点合格与否，当出现不合格焊点时报警模块发出短促报警，同时对不合格焊点进行计数并计算合格率，由LED显示模块显示，当焊点达到设定基数，而合格率过低时，报警模块发出长时间的报警，提醒工作人员对焊接工位或参数进行调整；

步骤三，分布式节点下位机与监控上位机通讯：分布式节点下位机使用控制器局域网总线通讯模块，将焊点的压痕及合格与否信息实时发送到控制器局域网总线，以供监控上位机对焊点质量信息的存储和管理，同时接收控制器局域网总线上监控上位机发送的与本节点ID相关的报文，更新当前工位焊点匹配的压痕标准库，并记录更新的日期和时刻，使用切换按钮在LFD显示模块上切换显示；

步骤四，监控上位机编写焊点质量信息数据库，含伺服焊枪工位号、焊点匹配信息、压痕标准库、实测压痕数据及焊点合格与否标志，系统运行时，监控上位机接收控制器局域网总线上各分布式节点下位机发送的压痕数据帧，根据报文ID号判断伺服焊枪工位，然后将焊点压痕、合格与否信息存储在对应的数据库中，实现焊点质量信息数据库管理；

步骤五，当某伺服枪工位焊点匹配发生变动时，监控上位机对数据库中相应工位的焊点匹配信息及合格焊点压痕规范进行修改，然后发送到控制器局域网总线上指定ID节点，更新下位机中存储的压痕标准库，并复位不合格焊点计数器，同时将此时万年历模块记录的日历时间数据进行存储，以供查看。

5.根据权利要求4所述的分布式焊点质量监控方法，其特征是，步骤一中，所述采集压痕数据，具体为：将获得的编码器数据经协议处理后，转化为电极位置信息，赋值给一无符号变量D(0)，系统运行时，单片机以查询方式将D(0)与基准值比较，以确定电极是否进入有效焊接范围，当大于基准值时，焊枪打开幅度较大，不会有焊接动作发生，系统不予理会；反之，则表明电极接近工件，即将启动焊接作业，此时每隔10ms查询一次D(0)数据，比较当前值是否小于上一时刻值，若小于，则电极仍在下落，继续循环；反之，则表明电极运动停止，达到预压力，此值可作为焊前压痕的初值，记为IND(0)；之后焊接开始，由于工件熔化，电极继续下落，此后仍每隔10ms查询一次D(0)数据，直至当前时刻值大于前一时刻值，表明焊接结束，焊枪打开，电极回位，此时将该时刻值作为压痕末值，记为IND(1)，则压痕IND＝[IND(0)-IND(1)]×R，R为比例系数，由伺服电机编码器分辨率、传动比计算得出。