專(zhuān)利名稱(chēng)：電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)控方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及焊縫位置實(shí)時(shí)監(jiān)控方法技術(shù)領(lǐng)域，具 體是指 一種電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)化焊接過(guò)程中，傳統(tǒng)的焊縫跟蹤機(jī)構(gòu)只能按照預(yù)定的跟蹤速率和精度進(jìn)行糾偏，由 于焊接過(guò)程中千擾因素較多，設(shè)定的參數(shù)往往無(wú)法滿足整個(gè)焊接過(guò)程的跟蹤要求，影響糾偏 效果。因此，需要將釆集的電弧信號(hào)經(jīng)串口傳輸?shù)絇C機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形化顯示。當(dāng) 外界環(huán)境變化時(shí)，可以根據(jù)反映在PC機(jī)上的電弧信號(hào)波形，實(shí)時(shí)優(yōu)化跟蹤參數(shù)，并通過(guò)串
口發(fā)送給下位機(jī)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
隨自動(dòng)化焊接質(zhì)量要求的不斷提高，傳統(tǒng)的以單片機(jī)為核心的電弧傳感器系統(tǒng)，由于其 主頻和外設(shè)資源的限制，在進(jìn)一步提高釆樣精度，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速傳輸和多任務(wù)并行處 理時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)工作不穩(wěn)定甚至不能正常運(yùn)行的狀況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，該監(jiān)控方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電流的 實(shí)時(shí)采樣和高速傳輸，實(shí)時(shí)性較好，控制精度高。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供一種電焊才兒焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其包括步驟
1) 通過(guò)霍爾電流傳感器將焊接電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)；
2) 對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后由DSP控制器進(jìn)行采集并完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后分兩 路輸出 一路信號(hào)經(jīng)事件管理器模塊中編定算法的運(yùn)算得到輸出控制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) 進(jìn)行糾偏，另 一路經(jīng)由DSP的串行通信模塊送入PC機(jī)；
3) PC積j作為上位機(jī)對(duì)lt據(jù)進(jìn)行各種處理、存儲(chǔ)和焊接電流的圖形化顯示。
較佳地，在步驟3)中所述處理包括所述PC機(jī)根據(jù)釆樣電流所反映的外界情況變化， 一方而運(yùn)用焊接工藝專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理，得到最佳的焊接工藝參數(shù)；另 一方而根據(jù)控制要求 調(diào)整控制參數(shù)，并經(jīng)串口將控制參數(shù)發(fā)送至DSP控制器，進(jìn)而調(diào)整控制變量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè) 焊接過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。較佳地，所述控制機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)。
采用了本發(fā)明的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，由于其采用TMS320LF2407A芯片以及引入 PC機(jī),通過(guò)自行設(shè)計(jì)的信號(hào)處理與通信的接口電路，制定了合適的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接 電流的實(shí)時(shí)采樣和高速傳輸，實(shí)時(shí)性較好，控制精度高。


圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下將對(duì)本發(fā)明的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 本發(fā)明的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其包括步驟
1 )通過(guò)霍爾電流傳感器將焊接電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)；
2 )對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后由DSP控制器進(jìn)行采集并完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后分兩 路輸出 一路信號(hào)經(jīng)事件管理器模塊中編定算法的運(yùn)算得到輸出控制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) 進(jìn)行糾偏，另 一路經(jīng)由DSP的串行通信模塊送入PC機(jī)；
3) PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理、存儲(chǔ)和焊接電流的圖形化顯示。 在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，在步驟3)中所述處理包括所述PC機(jī)根據(jù)采樣電流所反 映的外界情況變化， 一方而運(yùn)用焊接工藝專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理，得到最佳的焊接工藝參數(shù)；另 一方而根據(jù)控制要求調(diào)整控制參數(shù)，并經(jīng)串口將控制參數(shù)發(fā)送至DSP控制器，進(jìn)而調(diào)整控制 變量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述控制機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)。
請(qǐng)參閱圖1所示，用于本發(fā)明的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，包括PC機(jī)、DSP控制器、 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和用于固定到焊槍的霍爾電流傳感器，所述DSP控制器包括A/D 轉(zhuǎn)換模塊、串口通信接口模塊和事件管理器模塊，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與所述串口通信接 口模塊和所述事件管理器模塊電連接，所述霍爾電流傳感器與所述A/D轉(zhuǎn)換模塊電連接，所 述串口通信接口模塊與所述PC機(jī)電連接，所述事件管理器模塊通過(guò)所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與 所述步進(jìn)電機(jī)電連接。
較佳地，所述DSP控制器釆用TMS320LF2407A芯片。
較佳地，還包括A/D接口電路，所述霍爾電流傳感器通過(guò)所述A/D接口電路與所述A/D 轉(zhuǎn)換模塊電連接。
較佳地，還包括MAX232接口電路，所述串口通信接口模塊通過(guò)所述MAX232接口電路與所述PC機(jī)電連接。
因此，上述電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用主從式控制結(jié)構(gòu)，上位機(jī)為PC機(jī)，下位機(jī)為 DSP控制器，構(gòu)成系統(tǒng)的主要部分為PC機(jī)、電弧信號(hào)采樣處理電路、以TI公司DSP芯片 TMS320LF2407A為核心的DSP控制器、步進(jìn)電一幾、其他外圍電路。
本發(fā)明利用霍爾電流傳感器將焊接電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)，對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后由 DSP控制器進(jìn)行采集并完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后分兩路輸出 一路信號(hào)經(jīng)事件管理器 模塊(E VA)中編定算法的運(yùn)算得到輸出控制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(步進(jìn)電機(jī))進(jìn)行糾偏，另一 路經(jīng)由DSP的串行通信模塊SCI送入PC機(jī)。PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理、存儲(chǔ)和 焊接電流的圖形化顯示。在此基礎(chǔ)上，便可以根據(jù)采樣電流所反映的外界情況變化， 一方而 運(yùn)用焊接工藝專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行推理，得到最佳的焊接工藝參數(shù)；另 一方而根據(jù)控制要求調(diào)整控 制參數(shù)，并經(jīng)串口將控制參數(shù)發(fā)送至DSP控制器，進(jìn)而調(diào)整控制變量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接過(guò) 程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，在焊接現(xiàn)場(chǎng)對(duì)焊接電流進(jìn)行了采樣，并通過(guò)串口將采樣數(shù)據(jù)在 PC機(jī)上進(jìn)行了實(shí)時(shí)顯示。試驗(yàn)基本條件C02焊接，電流150A,電壓23V,焊接速度240 mmZmin，焊絲直徑1.2mm，焊件材料為H08Mn2Si，波特率19200 B/s,采樣頻率5000 Hz。
從示波器采集的電流波形和同 一時(shí)刻的焊接電流經(jīng)DSP采集并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換后輸出的波 形 從圖中可以看出，由于DSP控制板內(nèi)部的電磁千擾，后一波形的電流毛刺較多。但經(jīng)測(cè) 量，與原始電流相比，后一波形的線性度誤差小于1%，延時(shí)時(shí)間小于300 ps，完全滿足控制 系統(tǒng)的運(yùn)算要求。
某一時(shí)刻經(jīng)DSP采集并實(shí)時(shí)傳送到PC機(jī)顯示的焊接電流曲線直觀的顯示出每160 ms內(nèi) 短路過(guò)渡的次數(shù)以及每次短路時(shí)的電流變化和波動(dòng)情況，具有較好的實(shí)時(shí)性；每個(gè)短路周期 內(nèi)約有50個(gè)采樣點(diǎn)，在時(shí)間上和C02焊接短路過(guò)渡的周期一致，曲線的基值也與燃弧電流基 本相同，很好地驗(yàn)證了串行通信的準(zhǔn)確性。
因此，本發(fā)明利用DSP作為控制核心，與PC機(jī)結(jié)合，通過(guò)自行設(shè)計(jì)的信號(hào)處理與通信 的接口電路，制定了合適的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焊接電流的實(shí)時(shí)采樣和高速傳輸。
綜上，本發(fā)明的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法能實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電流的實(shí)時(shí)采樣和高速傳輸，實(shí) 時(shí)性4支好，控制精度高。
在此說(shuō)明書(shū)中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種 修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限 制性的。
權(quán)利要求
1. 一種電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，包括步驟1)通過(guò)霍爾電流傳感器將焊接電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)；2)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后由DSP控制器進(jìn)行采集并完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后分兩路輸出一路信號(hào)經(jīng)事件管理器模塊中編定算法的運(yùn)算得到輸出控制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾偏，另一路經(jīng)由DSP的串行通信模塊送入PC機(jī)；3)PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理、存儲(chǔ)和焊接電流的圖形化顯示。
2. 如權(quán)利要求1所述的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，在步驟3)中所述處理包 括所述PC機(jī)根據(jù)采樣電流所反映的外界情況變化， 一方而運(yùn)用焊接工藝專(zhuān)家系統(tǒng)進(jìn)行 推理，得到最佳的焊接工藝參數(shù)；另一方而根據(jù)控制要求調(diào)整控制參數(shù)，并經(jīng)串口將控 制參數(shù)發(fā)送至DSP控制器，進(jìn)而調(diào)整控制變量，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí) 監(jiān)控。
3. 如權(quán)利要求1所述的電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)是步進(jìn)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電焊機(jī)焊縫實(shí)時(shí)監(jiān)控方法，其包括步驟1)通過(guò)霍爾電流傳感器將焊接電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)；2)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行濾波后由DSP控制器進(jìn)行采集并完成模擬信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后分兩路輸出一路信號(hào)經(jīng)事件管理器模塊中編定算法的運(yùn)算得到輸出控制信號(hào)，來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行糾偏，另一路經(jīng)由DSP的串行通信模塊送入PC機(jī)；3)PC機(jī)作為上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種處理、存儲(chǔ)和焊接電流的圖形化顯示，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接電流的實(shí)時(shí)采樣和高速傳輸，實(shí)時(shí)性較好，控制精度高。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101414178SQ200810202990
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者舒振宇 申請(qǐng)人:上海滬工電焊機(jī)制造有限公司