[发明专利]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

权利要求书

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1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。