[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

说明书

技术领域

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

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。

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

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。

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。

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；

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：