一种机器人弧焊过程实时监控方法与实时监控系统

摘要

本发明公开了一种机器人弧焊过程实时监控方法与实时监控系统。所述方法包括以下步骤：采用有源霍尔效应电流传感器、分压式电压互感器分别收集机器人弧焊过程中的电流信号、电压信号；收集电流信号和电压信号并分别完成电流信号和电压信号的放大、滤波和阻抗匹配以转换为对应的弱电信号；实时收集电流弱电信号、电压弱电信号并分别通过各自的DMA通道，经A/D转换，对应转变成电流数字信号和电压数字信号；对两个数字信号进行实时统计处理，输出实时电流和电压数值，分析结果并生成报表。本发明能够实现弧焊过程实时监测，控制焊接质量。本发明还公开了采用所述方法的机器人弧焊过程实时监控系统。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实时监控方法及采用所述实时监控方法的实时监控系统， 尤其涉及一种机器人弧焊过程实时监控方法及采用所述机器人弧焊过程实时监 控方法的机器人弧焊过程实时监控系统。

背景技术

机器人弧焊工艺在建筑、造船、车辆等领域有着广泛的应用，但是由于焊 接过程中存在焊接变形、装配间隙、电弧变化等众多随机干扰因素，为保证焊 接质量有必要开发一种实时监控系统在线监控焊接过程，使操作人员或机器人 能够实时获取焊接过程条件改变，并及时调整焊接参数以适应新的焊接环境。

发明内容

为了解决以上不足，本发明提出一种机器人弧焊过程实时监控方法及采用 所述机器人弧焊过程实时监控方法的机器人弧焊过程实时监控系统，其能够实 现弧焊过程实时监测，控制焊接质量。

本发明的解决方案是：一种机器人弧焊过程实时监控方法，其包括以下步 骤：

采用有源霍尔效应电流传感器收集机器人弧焊过程中的电流信号；

采用分压式电压互感器收集机器人弧焊过程中的电压信号；

收集电流传感器传递的电流信号和电压互感器传递的电压信号，并分别完 成电流信号和电压信号的放大、滤波和阻抗匹配以转换为对应的弱电信号；

实时收集电流弱电信号、电压弱电信号并分别通过各自的DMA通道，经 A/D转换，对应转变成电流数字信号和电压数字信号；

对电流数字信号和电压数字信号进行实时统计处理，输出实时电流和电压 数值，分析结果并生成报表。

作为上述方案的进一步改进，所述机器人弧焊过程实时监控方法还包括以 下步骤：采用无线终端设备读取电流数字信号和电压数字信号；采用无线网络 适配器接收来自无线终端设备的数据信息。

作为上述方案的进一步改进，采用直接访问内存的数据传输方式实时接收 电流弱电信号、电压弱电信号。

本发明还提供一种机器人弧焊过程实时监控系统，其包括电流信号收集设 备、电压信号收集设备、信号调理单元、数据采集卡、PC机；所述电流信号收 集设备采用有源霍尔效应电流传感器收集机器人弧焊过程中的电流信号；所述 电压信号收集设备采用分压式电压互感器收集机器人弧焊过程中的电压信号； 所述信号调理单元收集电流传感器传递的电流信号和电压互感器传递的电压信 号，并分别完成电流信号和电压信号的放大、滤波和阻抗匹配以转换为对应的 弱电信号；所述数据采集卡实时收集电流弱电信号、电压弱电信号且分别通过 各自的DMA通道，经A/D转换，对应转变成电流数字信号和电压数字信号； 所述PC机对电流数字信号和电压数字信号进行实时统计处理，输出实时电流 和电压数值，分析结果并生成报表。

作为上述方案的进一步改进，所述机器人弧焊过程实时监控系统还包括无 线终端设备、无线网络适配器；所述无线终端设备读取电流数字信号和电压数 字信号；所述无线网络适配器接收来自无线终端设备的数据信息，并传递给PC 机。

进一步地，所述无线终端设备通过所述数据采集卡的PCI接口读取电流数 字信号和电压数字信号，并采用无线的方式发送给所述无线网络适配器。

作为上述方案的进一步改进，所述电流信号收集设备、所述电压信号收集 设备均通过电缆与所述信号调理单元电性连接。

作为上述方案的进一步改进，所述信号调理单元通过电缆收集电流传感器 传递的电流信号和电压互感器传递的电压信号。

作为上述方案的进一步改进，所述数据采集卡采用直接访问内存的数据传 输方式实时接收电流弱电信号、电压弱电信号。

作为上述方案的进一步改进，所述数据采集卡采用PCI-6013系列芯片。

本发明和现有焊接技术相比，具有以下优点：1)通过收集弧焊过程中电流、 电压的变化，实时监测弧焊过程中关键工艺参数，确保焊接质量；2)本发明采 用无线数据传输，不需要布线，降低施工难度，减少焊接车间的电缆和电线得 数量；3)本发明改善了焊接工艺人员的工作环境，实现焊接过程的数字化及信 息化，推进焊接装备及工艺的智能化。

附图说明

图1是本发明机器人弧焊过程实时监控方法的方法流程图。

图2是本发明机器人弧焊过程实时监控系统的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，其中图1是机器人8弧焊过程实时监控方法的流 程图，图2是采用所述机器人8弧焊过程实时监控方法的机器人弧焊过程实时 监控系统的框图。机器人8弧焊过程实时监控系统包括电流信号收集设备1、 电压信号收集设备2、信号调理单元3、数据采集卡4、无线终端设备5、无线 网络适配器6、PC机7。

电流信号收集设备1采用有源霍尔效应电流传感器，收集机器人8弧焊过 程中的电流信号，可通过电缆与信号调理单元3连接。电压信号收集设备2采 用分压式电压互感器，收集机器人8弧焊过程中的电压信号，可通过电缆与信 号调理单元3连接。

信号调理单元3采用信号调理板通过电缆收集电流传感器和电压互感器传 递的信号(即电流传感器传递的电流信号和电压互感器传递的电压信号)，并 完成电流和电压信号的放大、滤波和阻抗匹配，将电流和电压信号转换为数据 采集卡4能够接受的弱电信号。

数据采集卡4通过电缆和信号调理板建立通讯，采用直接访问内存的数据 传输方式，实时收集的电压和电流信息分别通过各自的DMA(directmemory access)通道，经A/D转换，转变成数字信号。数据采集卡4可采用PCI-6013 系列芯片，完成数据的采集和转换。

无线终端设备5通过数据采集卡4的PCI接口读取电流和电压信号，并采 用无线的方式发送给无线网络适配器6。无线网络适配器6接收来自无线终端 设备5的数据信息，并传递给PC机7。PC机7利用数据处理软件对采样信号 进行实时统计处理，输出实时电流和电压数值，分析结果并生成报表。

本发明提供的机器人8弧焊过程实时监控方法，属于焊接技术信息化领域。 机器人8弧焊过程实时监控方法包括以下步骤。

步骤S1，采用有源霍尔效应电流传感器收集机器人8弧焊过程中的电流信 号。此步骤由电流信号收集设备1执行。

步骤S2，采用分压式电压互感器收集机器人8弧焊过程中的电压信号。此 步骤由电压信号收集设备2执行。

步骤S3，收集电流传感器传递的电流信号和电压互感器传递的电压信号， 并分别完成电流信号和电压信号的放大、滤波和阻抗匹配以转换为对应的弱电 信号。此步骤由信号调理单元3执行。

步骤S4，实时收集电流弱电信号、电压弱电信号并分别通过各自的DMA 通道，经A/D转换，对应转变成电流数字信号和电压数字信号。此步骤由数据 采集卡4执行。

步骤S5，采用无线终端设备5读取电流数字信号和电压数字信号。

步骤S6，采用无线网络适配器6接收来自无线终端设备的数据信息。

步骤S7，对电流数字信号和电压数字信号进行实时统计处理，输出实时电 流和电压数值，分析结果并生成报表。此步骤由PC机7执行。

综上所述，电流信号收集设备1和电压信号收集设备2主要用于收集焊接 过程中的电流和电压信号；信号调理单元3对电流及电压信号进行限幅、滤波 和放大处理；数据采集卡4将处理后的电流、电压模拟信号转换为数字信号， 无线终端设备5接收电流、电压的数字信号并发送给无线网络适配器6；无线 网络适配器6将接收的信号传递给PC机7；PC机7通过软件实现焊接电流、 电压信号的处理及显示。本发明解决了目前弧焊过程难以实时监控，产品焊接 质量只能在焊接完成后检验是否合格，造成极大浪费等问题。通过本发明可以 远程控制焊接过程，改善了焊接操作人员的工作环境。本发明大幅度减少了焊 接质量问题，实现焊接生产的信息化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。