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专利号: 2024103706091
申请人: 潍坊宏图环保设备有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,包括,信息获取模块,用以获取母材金属参数信息和焊接标准参数信息,还用以根据监测周期周期性获取焊接区域图像;

信息分析模块,用以根据母材金属参数信息和焊接标准参数信息对焊接参数信息进行分析,并将焊接参数信息向用户进行输出;

数据监测模块,用以获取监测周期内的焊接数据,并根据监测周期内焊接数据和焊接参数信息对焊接质量进行分析;

图像监测模块,用以根据焊接区域的俯视图对焊接位置状态进行分析,还用以根据俯视图和焊接视图分别对焊接面积和实际焊缝熔深进行分析,并根据焊接面积和实际焊缝熔深对焊接质量的分析过程进行优化;

焊接分析模块,用以根据焊接质量和焊接位置状态对监测周期内的焊接状态进行判断,并将焊接状态进行存储;

焊接管理模块,用以根据存储的焊接状态的判断结果向用户进行报警,还用以根据报警结果对下一监测周期焊接参数信息的分析过程和下一监测周期的焊枪焊接位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述信息分析模块设有电源分析单元,所述电源分析单元用以根据母材金属参数信息和焊接标准参数信息计算焊接稳定温度范围[Tmin,Tmax],焊接稳定温度范围[Tmin,Tmax]的计算公式如下:Tmin=v/k+Tm‑W1;

Tmax=v/k+Tm+W1;

v=(0.01×h×hd)/(d/hv);

其中,Tmin是稳定温度范围的左值,Tmax是温度温度范围的右值,Tmin<Tmax,Tm是母材金属的熔点,k是母材金属的熔化常数,v是母材金属的熔化速度,W1是温度许可误差值,hv是焊接速度;

所述电源分析单元用以根据焊接稳定温度范围将焊接功率设定为P,设定P=ρ×(0.01×h×hd)×(Tmin+W1)×hv/η;

其中,η是焊接过程中的热效率系数,ρ是母材金属的密度。

3.根据权利要求2所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述信息分析模块还设有喷气分析单元,所述喷气分析单元用以将焊接速度hv与预设焊接速度HV进行比对,并根据比对结果设置气体流量,其中:当hv<HV时,所述喷气分析单元判定焊接速度正常,并设置气体流量为Qv1,设定Qv1=QV;

当hv≥HV时,所述喷气分析单元判定焊接速度异常,并设置气体流量为Qv2,设定Qv2=QV×{1+arctan[(hv‑HV)/HV]};

其中,QV是气体流量预设值。

4.根据权利要求1所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述数据监测模块设有电源监测单元,所述电源监测单元用以根据监测周期内的平均焊接电流I和平均焊接电压U计算监测周期内的平均焊接功率Pmon,设定Pmon=I×U;

所述电源监测单元将监测周期内的平均焊接功率Pmon与焊接功率P进行比对,并根据比对结果对焊接质量进行分析,其中:当P‑P1≤Pmon≤P+P1时,所述电源监测单元判定监测周期内焊接质量正常,将焊接质量指数设置为α1,设定α1=1;

当Pmon<P‑P1时,所述电源监测单元判定监测周期内焊接质量异常,将焊接质量指数设置为α2,设定α2=exp{P‑P1‑Pmon};

当Pmon>P+P1时,所述电源监测单元判定监测周期内焊接质量异常,将焊接质量指数设置为α3,设定α3=1+ln[(Pmon‑P+P1)/(P+P1)];

其中,P1是功率误差值。

5.根据权利要求4所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述数据监测模块还设有喷气监测单元,所述喷气监测单元用以将监测周期内的平均气体流量qv与气体流量Qvc进行比对,设定c=1,2,并根据比对结果对焊接质量的分析过程进行调整,其中:当qv<Qvc时,所述喷气监测单元判定监测周期内平均气体流量异常,并将功率误差值调整为P1’,设定P1’=P1×cos[(Qvc‑qv)/Qvc];

当qv=Qvc时,所述喷气监测单元判定监测周期内平均气体流量正常,不进行调整;

当qv>Qvc时,所述喷气监测单元判定监测周期内平均气体流量异常,并将功率误差值调整为P1”,设定P1”=P1×{1+cos[(Qvc‑qv)/Qvc]}/2。

6.根据权利要求1所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述图像监测模块设有位置监测单元,所述位置监测单元用以根据监测周期内的焊接区域的俯视图对焊接位置进行分析;

所述位置监测单元将焊接区域的俯视图以像素点灰度值进行聚类分析,并将聚类分析之后的俯视图像素点分为焊接像素点和非焊接像素点;

所述位置监测单元以焊接区域的俯视图的像素起点为坐标原点,以像素横向正排列方向为x轴,以像素纵向正排列方向为y轴,以像素长度大小r为单位长度,建立平面直角坐标系;所述位置监测单元将聚类分析之后的焊接像素点投影至平面直角坐标系内,并计算样本点坐标(a,b),设定:

所述位置监测单元根据样本点坐标(a,b)和预设焊接样本点坐标(A,B)计算偏移向量(X,Y),设定,X=A‑a,Y=B‑b;

其中,i=1,2...N,N是焊接像素点数量,x(i)是第i个焊接像素点的横坐标,y(i)是第i个焊接像素点的纵坐标,X是偏移向量的横向量,Y是偏移向量的纵向量;

2 2

所述位置监测单元计算偏移向量的模d,设定d=X+Y,并将偏移向量的模d与预设偏移向量模D进行比对,并根据比对结果对焊接位置状态进行分析,其中:当d<D时,所述位置监测单元判定焊接位置状态为正常;

当d≥D时,所述位置监测单元判定焊接位置状态为异常。

7.根据权利要求6所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述图像监测单元还设有质量优化单元,所述质量优化单元用以根据焊接区域的焊接视图获取监测周期内的实际焊缝熔深sh,并根据监测周期内的实际焊缝熔深sh和焊接区域的俯视图的焊接像素点数量N计算焊接异常指数β,焊接异常指数β的计算公式如下:β=exp{S‑SY/SY+sh‑h/h};

2

S=r×N;

其中,S是焊接面积,SY是焊缝覆盖面积;

所述质量优化单元用以将焊接异常指数β与预设异常指数G进行比对,并根据比对结果对焊接工艺进行分析,并根据焊接工艺的分析结果对焊接质量的分析过程进行优化,其中:当β≥G时,所述质量优化单元判定焊接工艺异常,并对焊接质量的分析过程进行优化,所述质量优化单元将功率误差值优化为P1’,设定P1’=P1×exp[(G‑β)/G];

当β<G时,所述质量优化单元判定焊接工艺正常,不进行优化。

8.根据权利要求1所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述焊接分析模块根据焊接质量指数αj和焊接位置分析结果对焊接状态进行判断,设定j=1,2,3,其中:当αj>F或焊接位置状态为异常时,所述焊接分析模块判定监测周期内焊接状态为不合格;

当αj<F且焊接位置状态为正常时,所述焊接分析模块判定监测周期内焊接状态为合格;

其中,F是焊接质量指数阈值,1.2≤F≤1.6。

9.根据权利要求8所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述焊接管理单元设有报警单元,所述报警单元用以根据存储的焊接状态的判断结果统计连续的焊接状态为不合格的监测周期数量M;

所述报警单元将连续的焊接状态为不合格的监测周期数量M与各预设不合格数量进行比对,并根据比对结果向用户进行报警,其中:当M<M1时,所述报警单元不向用户进行报警;

当M1≤M≤M2时,所述报警单元向用户进行低风险报警;

当M>M2时,所述报警单元向用户进行高风险报警;

其中,M1是第一预设不合格数量,M2是第二预设不合格数量,0<M1<M2。

10.根据权利要求9所述的一种电焊施工数据监测系统,其特征在于,所述焊接管理单元还设有焊接管理单元,所述焊接管理单元用以根据报警结果对下一监测周期焊接参数信息的分析过程和下一监测周期的焊枪焊接位置进行调整,其中:当报警结果为不进行报警时,所述焊接管理单元不对下一监测周期的焊接参数信息的分析过程进行调整;所述焊接管理单元根据当前监测周期的偏移向量(X,Y)对下一监测周期的焊枪焊接位置(X原,Y原)进行调整,将(X原,Y原)调整为(X1原,Y1原),设定X1原=X原+X,Y1原=Y原+Y;所述焊接管理单元将下一监测周期的焊枪焊接位置(X1原,Y1原)向用户进行输出;

当报警结果为低风险报警时,所述焊接管理单元对下一监测周期焊接参数信息的分析过程,将下一监测周期的焊接功率调整为P’,设定P’=P×[1+ln(αj)];所述焊接管理单元根据连续的焊接过程不合格的监测周期的偏移向量(Xz,Yz)对下一监测周期的焊枪焊接位置(X原,Y原)进行调整,设定z=1,2...M,将(X原,Y原)调整为(X2原,Y2原),设定X2原=X原+(X1+X2+...+XM)/M,Y2原=Y原+(Y1+Y2+...+YM)/M;所述焊接管理单元将下一监测周期的焊枪焊接位置(X2原,Y2原)向用户进行输出;

当报警结果为高风险报警时,所述焊接管理单元对下一监测周期焊接参数信息的分析过程,将下一监测周期的焊接功率调整为P”,设定P”=P×αj,并建议用户对焊枪焊接位置进行检修;

其中,X1是连续的焊接过程不合格的监测周期中第一监测周期的偏移向量的横向量,X2是连续的焊接过程不合格的监测周期中第二监测周期的偏移向量的横向量,XM是连续的焊接过程不合格的监测周期中第三监测周期的偏移向量的横向量,Y1是连续的焊接过程不合格的监测周期中第一监测周期的偏移向量的纵向量,Y2是连续的焊接过程不合格的监测周期中第二监测周期的偏移向量的纵向量,YM是连续的焊接过程不合格的监测周期中第三监测周期的偏移向量的纵向量。