一种多信息焊接监控及控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种多信息焊接监控及控制系统，包括传感器模块、数据采集卡模块、PLC模块、工控机、焊接机器人和送丝机，传感器模块包括电流电压传感器、声音传感器、视觉传感器和光谱传感器，用于采集焊接过程中的电流电压数据、声音数据、熔池焊缝图像数据和强弧光数据；PLC模块分别与工控机、焊接机器人和送丝机连接，将工控机传输的电流控制信号、送丝速度控制信号传输至焊接机器人、送丝机。与现有技术相比，本实用新型专利技术通过电流电压传感器、声音传感器、视觉传感器和光谱传感器采集焊接过程中的状态信息，能全面反映焊接状态，进而根据状态信息调节焊接电流和送丝速度，提高了焊接质量。质量。质量。

【技术实现步骤摘要】
一种多信息焊接监控及控制系统


[0001]本技术涉及焊接控制领域，尤其是涉及一种多信息焊接监控及控制系统。

技术介绍

[0002]焊接的质量控制，是焊接技术的关键。要实现焊接过程质量的精确控制，首先需要获得描述焊接状态的准确信息，再根据焊接状态信息向焊接机器人发送控制命令，从而提高焊接质量。但是，焊接过程是一个多变量、非线性、时变的强耦合过程，焊接过程中伴随着强烈的声、光、电、强电磁等强干扰因素，使用一种传感器来获取并反映焊接信息显然存在不足之处，获得的都是描述焊接过程状态的某一方面的信息，难以全面的、有效的反映焊接过程状态的信息，不能全面准确的对焊接过程状态进行描述。

技术实现思路

[0003]本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多信息焊接监控及控制系统，通过电流电压传感器、声音传感器、视觉传感器和光谱传感器采集焊接过程中的状态信息，能全面反映焊接状态，进而根据状态信息调节焊接电流和送丝速度，提高了焊接质量。
[0004]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种多信息焊接监控及控制系统，包括传感器模块、数据采集卡模块、PLC模块、工控机、焊接机器人和送丝机，焊接过程中传感器模块自动采集数据并上传到工控机，工控机实时处理得到焊接诊断数据和控制调节量，通过PLC模块控制焊接电流、送丝速度，得到较好焊接质量的焊缝；
[0006]所述传感器模块包括电流电压传感器、声音传感器、视觉传感器和光谱传感器，用于采集焊接过程中的电流电压数据、声音数据、熔池焊缝图像数据和强弧光数据；
[0007]所述数据采集卡模块包括第一数据采集卡和第二数据采集卡，所述第一数据采集卡用于采集电流电压传感器的数据并将其传输至工控机，所述第二数据采集卡用于采集声音传感器的数据并将其传输至工控机；
[0008]所述工控机与视觉传感器和光谱传感器连接，用于接收视觉传感器采集的熔池焊缝图像数据和光谱传感器采集的强弧光数据；
[0009]所述PLC模块分别与工控机、焊接机器人和送丝机连接，用于接收工控机传输的电流控制信号并将其传输至焊接机器人、用于接收工控机传输的送丝速度控制信号并将其传输至送丝机；PLC模块输出模拟量信号，以实现电流和送丝速度的控制；
[0010]所述工控机还与焊接机器人连接，用于控制焊接机器人的位姿、焊枪的运动速度。
[0011]进一步的，所述声音传感器包括自动增益控制AGC、低噪声前置放大器、可变增益放大器VGA、输出放大器、麦克风偏压发生器；低噪声前置放大器、可变增益放大器VGA和输出放大器级联，放大比例为40dB
‑
60dB。
[0012]进一步的，所述视觉传感器包括激光器、第一CCD、第二CCD、减光滤光抽屉、相机夹
具；所述激光器用于发射激光条纹，所述第一CCD用于采集熔池图像，所述第二CCD用于采集焊缝图像，所述减光滤光抽屉用于减弱和过滤光线，所述相机夹具用于将视觉传感器活动安装在焊枪上；相机夹具负责随时调整视觉传感器在焊枪上的位置以获得较好的图片。
[0013]进一步的，所述光谱传感器包括光束采集系统、减光系统、准直聚焦系统、信号转换系统；所述光束采集系统用于采集焊接过程中的强弧光，所述减光系统用于减弱强弧光的强度，所述准直聚焦系统用于准直和聚焦强弧光，所述信号转换系统用于将强弧光转换为电信号。
[0014]具体的，光束采集系统通过激光光纤将焊接过程产生的强弧光从SM905光纤适配器以固定角度引入光谱传感器内部的光学平台；光束采集系统采集到的电弧光强度太大，需要经过内部的减光系统减弱强度，同时通过50um宽度的狭缝以提高分辨率；经过减光系统处理的焊接电弧光强度适中，但呈散乱分布，需要通过准直凹面镜将弧光准直为平行光，准直凹面镜出射的平行光投射在平面反射光栅上进行分光，使得入射光按照波长大小均匀排列，分光后的弧光出射到聚焦凹面镜上聚焦；信号转换系统即光电转换传感器，弧光成像投射到光电转换传感器的感光条上，根据感光条上光的强弱将光信号转换为对应的电信号。
[0015]进一步的，所述第一数据采集卡和第二数据采集卡通过USB接口与工控机连接。
[0016]进一步的，所述第一数据采集卡的采样速率为200Hz，所述第二数据采集卡的采样速率为40000Hz。
[0017]进一步的，所述视觉传感器和光谱传感器通过USB接口与工控机连接。
[0018]进一步的，所述工控机与PLC模块无线通信连接。
[0019]进一步的，所述工控机与焊接机器人无线通信连接。
[0020]进一步的，所述多信息焊接监控及控制系统还包括隔离模块，所述隔离模块设于PLC模块与焊接机器人之间，用于隔离PLC模块与焊接机器人；所述隔离模块还设于PLC模块与送丝机之间，用于隔离PLC模块与送丝机。
[0021]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0022](1)通过电流电压传感器、声音传感器、视觉传感器和光谱传感器采集焊接过程中的状态信息，能全面反映焊接状态，进而根据状态信息调节焊接电流和送丝速度，提高了焊接质量。
[0023](2)视觉传感器包括第一CCD和第二CCD，能更全面的采集焊接过程中的熔池图像和焊缝图像，还设置了减光滤光抽屉，既提高了采集的图像的准确率，也保护了CCD。
[0024](3)增设了光谱传感器采集弧光的强度信息，能更加准确的反映焊接过程中电弧光的变化，通过结合声音数据和电弧光数据进行焊接控制，也为后续焊接时电弧的调节提供了依据。
[0025](4)工控机与PLC模块、焊接机器人无线通信连接，在复杂的焊接环境下，降低了线路复杂性，通信方式更加简洁，一定程度上提高了安全性。
附图说明
[0026]图1为本技术的结构示意图；
[0027]图2为实施例中声音传感器的电路示意图；
[0028]附图标记：11、电流电压传感器，12、声音传感器，13、视觉传感器，14、光谱传感器，21、第一数据采集卡，22、第二数据采集卡，3、PLC模块，4、工控机，5、焊接机器人，6、送丝机。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]实施例1：
[0031]一种多信息焊接监控及控制系统，如图1所示，包括传感器模块、数据采集卡模块、PLC模块3、工控机4、焊接机器人5和送丝机6，焊接过程中传感器模块自动采集数据并上传到工控机4，工控机4实时处理得到焊接诊断数据和控制调节量，通过PLC模块3控制焊接电流、送丝速度，得到较好焊接质量的焊缝；
[0032]传感器模块包括电流电压传感器11、声音传感器12、视觉传感器13和光谱传感器14，用于采集焊接过程中的电流电压数据、声音数据、熔池焊缝图像数据和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多信息焊接监控及控制系统，包括传感器模块、数据采集卡模块、PLC模块(3)、工控机(4)、焊接机器人(5)和送丝机(6)，其特征在于：所述传感器模块包括电流电压传感器(11)、声音传感器(12)、视觉传感器(13)和光谱传感器(14)，用于采集焊接过程中的电流电压数据、声音数据、熔池焊缝图像数据和强弧光数据；所述数据采集卡模块包括第一数据采集卡(21)和第二数据采集卡(22)，所述第一数据采集卡(21)用于采集电流电压传感器(11)的数据并将其传输至工控机(4)，所述第二数据采集卡(22)用于采集声音传感器(12)的数据并将其传输至工控机(4)；所述工控机(4)与视觉传感器(13)和光谱传感器(14)连接，用于接收视觉传感器(13)采集的熔池焊缝图像数据和光谱传感器(14)采集的强弧光数据；所述PLC模块(3)分别与工控机(4)、焊接机器人(5)和送丝机(6)连接，用于接收工控机(4)传输的电流控制信号并将其传输至焊接机器人(5)、用于接收工控机(4)传输的送丝速度控制信号并将其传输至送丝机(6)；所述工控机(4)还与焊接机器人(5)连接，用于控制焊接机器人(5)的位姿、焊枪的运动速度。2.根据权利要求1所述的一种多信息焊接监控及控制系统，其特征在于，所述声音传感器(12)包括自动增益控制AGC、低噪声前置放大器、可变增益放大器VGA、输出放大器、麦克风偏压发生器。3.根据权利要求1所述的一种多信息焊接监控及控制系统，其特征在于，所述视觉传感器(13)包括激光器、第一CCD、第二CCD、减光滤光抽屉、相机夹具；所述激光器用于发射激光条纹，所述第一CCD用于采集熔池图像，所述第二CCD用于采集焊...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕娜，罗益磊，陈善本，陈超，蒋子圣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：