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专利号: 2019111317427
申请人: 龙岩学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种弧焊过程参数在线监测装置,其特征在于:包括至少一个焊机(n)、一个总无线收发模块(A)、一个工业PC机(B),其中,每个焊机对应一个电流传感器(n.1)、一个电压传感器(n.2)、两个视觉传感器(n.3)、一个信号调理模块(n.4)、一个单片机(n.5)、一个外部存储器(n.6)和一个无线收发模块(n.7),其中n≥1,与焊机数量相数;所述信号调理模块(n.4)、单片机(n.5)、外部存储器(n.6)、无线收发模块(n.7)共同组成前信号处理模块(n.8);

所述电流传感器(n.1)接在焊机(1)输出端,直接采集到焊接电流;所述电压传感器(n.2)接在焊枪与工件之间,采集焊接过程中的电弧电压;两个视觉传感器(n.3)的各项参数完全一致,平行安装在焊机(1)侧方,并保证二者的主光轴相互平行,二者成像面位于同一平面内,获得焊枪的电弧移动图像;

所述电流传感器(n.1)、电压传感器(n.2)分别与信号调理模块(n.4)相连,分别将电流信号、电压信号调理至单片机(n.5)中数据采集的量程内;所述单片机(n.5)分别与信号调理模块(n.4)、两个视觉传感器(n.3)相连,将模拟信号转换为数字信号并存储于外部存储器(n.6),同时单片机(n.5)通过无线收发模块(n.7)、总无线收发模块(A)与工业PC机(B)保持通讯,将数据及时传送到工业PC机(B)中。

2.根据权利要求1所述的弧焊过程参数在线监测装置,其特征在于:所述的工业PC机(B)通过总无线收发模块(A)接收到视觉传感器(n.3)的图像数据及滤波后的电流数据、电压数据;工业PC机(B)在视觉传感器(n.3)的每帧图像中确定焊枪n的电弧所在位置,以获得焊接速度信息。

3.一种弧焊过程参数在线监测方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤1)、启动工业PC机(B),使电流传感器(n.1)、电压传感器(n.2)、视觉传感器(n.3)、信号调理模块(n.4)、单片机(n.5)、外部存储器(n.6)、无线收发模块(n.7)、总无线收发模块(A)均处于工作状态;

步骤2)、在UI操作界面填写每台焊机的操作者姓名、产品名称、焊接部件名称,并导入电子版焊接图纸,包括图号、板厚组合、材质、焊接电流、焊接电压、焊接速度范围;

步骤3)、当监测系统启动后,判断焊机是否进入工作状态,以焊接电流值I是否大于10A为阈值;如果I<10,即焊机未进入工作状态,采集到的I丢弃,不储存;如果I>10,即焊机进入工作状态,将焊接电流I、电弧电压U、两个视觉传感器n.3中左边视觉传感器的图像P,右边视觉传感器的图像Q进行采集、简单处理并存储,通过无线收发模块传输至工业PC机;

步骤4)、工业PC机对左边视觉传感器的图像 右边

视觉传感器的图像 进行实时处理,获得实时焊接速度,

其中Pt代表第t时刻左边视觉传感器的图像,其中Qt代表第t时刻右边视觉传感器的图像;

步骤5)、根据焊接电流、电弧电压、焊接速度在得到焊接过程中的线能量 当监测到的焊机n的焊接电流、电弧电压、焊接速度或焊接线能量超过该焊机在系统预设允许范围内时,相应焊机工位给予声光报警处理,提示相应焊接操作者查找问题。

4.根据权利要求3所述的弧焊过程参数在线监测方法,其特征在于:步骤4)所述的获得实时焊接速度的步骤如下:

步骤4.1)、对第t时刻视觉传感器n.3中左边视觉传感器的图像Pt,右边视觉传感器的图像Q t进 行中 值滤 波 ,得到 第t 时刻 左边 视觉 传感 器的 滤 波后的 图 像得到第t时刻右边视觉传感器的滤波后的图像Q′t=步骤4.2)、提取有效弧光区域:对P′t,Q′t的矩阵中k*l,(k≤m,l≤n,)区域内的数据累加,获得最大值区域,并计算该区域内的均值M0;在k*l区域内的以(k-2)*(l-2)的数据累加,获得最大值区域,并计算该区域内的均值M1;在(k-2)*(l-2)区域内的以(k-4)*(l-4)的数据累加,获得最大值区域,并计算该区域内的均值M2;……按照上述方法,每次缩小矩阵区域进行数据累加,获得最大值区域,并计算该区域内的均值Mx;当最大值区域内的均值区域稳定,即Mx=Mx-1时,停止缩小范围,以该区域为高温弧光区域,称之为能量环缩小中心点法;确定t时刻的弧光区域,以确定弧光区域中心点值为p′t,x1与q′t,x2;视觉传感器n.3中左边的视觉传感器的图像中弧光区域中心点到左边的视觉传感器的像面左端距离为xt,l,右边的视觉传感器的图像中弧光区域中心点到右边的视觉传感器像面左端距离为xt,r,左右两个视觉传感器的焦距均为f,左右两个视觉传感器的两个光心距离为b,获得弧光区域中心点到视觉传感器n.3的光心所在平面的距离 结合弧光区域中心点所在图像中的位置,可以确定弧光区域中心点所在空间位置;

步骤4.3)、根据步骤4.2)中t时刻与t-1时刻的弧光区域中心点所在空间位置,确定弧光区域中心点在空间移动距离dt,结合视觉传感器的采样率确定弧光区域中心点的移动速度vx,y,z,即焊接速度vwl=vx,y,z。