本實用新型涉及焊接過程中的監(jiān)測裝置，尤其是一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)：

鋁合金材料以其重量輕，耐蝕性好和易于采用擠壓方法成型等優(yōu)點成為交通運輸領(lǐng)域減輕自重的理想材料。然而在鋁合金焊接過程存在大量的裂紋、未熔合、未焊透等缺陷。尤其是在動車組鋁合金車體焊接過程中，由于結(jié)構(gòu)件具備較長的長度，在焊接過程中存在的焊接缺陷隱匿在焊接接頭中，焊后無法發(fā)現(xiàn)，從而造成了極大的安全隱患。而且還存在目前動車組鋁合金焊接質(zhì)量問題頻發(fā)，無法對焊接過程出現(xiàn)的缺陷及時發(fā)現(xiàn)和檢測，事后無相應(yīng)數(shù)據(jù)支持，分析難度大等問題。

對于其他類似的焊接過程，也存在相同的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置，實現(xiàn)對自動化焊接過程的工藝參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可追朔及焊接缺陷預(yù)測。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是：

一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置，包括通過焊接電源相互連接的焊接操作系統(tǒng)、焊接控制系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)，其中：

焊接操作系統(tǒng)，在焊接控制系統(tǒng)的控制下，進(jìn)行焊接操作；

焊接控制系統(tǒng)，采集焊接操作系統(tǒng)過程中的一項或多項電參數(shù)并傳輸給智能控制系統(tǒng)，根據(jù)智能控制系統(tǒng)反饋的信號控制焊接操作系統(tǒng)是否進(jìn)行焊接操作；

智能控制系統(tǒng)，設(shè)置一項或多項電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，建立缺陷數(shù)據(jù)庫，對焊接控制系統(tǒng)采集并傳輸來的電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比、分析、評估及判定，根據(jù)判定結(jié)果，反饋信號給焊接控制系統(tǒng)，從而控制焊接操作，并記錄電參數(shù)及判定結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述智能控制系統(tǒng)包括通用devicenet和智能控制器，所述通用devicenet進(jìn)行電參數(shù)的設(shè)置，與所述焊接電源的電源控制端口相連，并將采集的電參數(shù)錄入所述智能控制器保存并分析。

進(jìn)一步的，所述智能控制系統(tǒng)通過控制軟件分析及評估收到的電參數(shù)，判斷電參數(shù)與所述標(biāo)準(zhǔn)值是否匹配以及匹配度，根據(jù)匹配度選擇對應(yīng)的預(yù)設(shè)控制程序，輸出控制信號，并將信號反饋給焊接控制程序。

進(jìn)一步的，當(dāng)采集到的電參數(shù)與所述標(biāo)準(zhǔn)值相匹配或區(qū)配度在標(biāo)準(zhǔn)值的±10％范圍內(nèi)時，焊接繼續(xù)。

進(jìn)一步的，當(dāng)采集到的實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值不匹配，不匹配度超出標(biāo)準(zhǔn)值的20％或-18％時，調(diào)用缺陷數(shù)據(jù)庫，對實時的電參數(shù)變化曲線進(jìn)行智能實別，在智能控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析，獲得當(dāng)前焊接缺陷的預(yù)測及評估，記錄當(dāng)前事件，通過報警裝置報警，并停止焊接。

進(jìn)一步的，所述電參數(shù)包括電壓參數(shù)、和/或電流參數(shù)、和/或氣流量參數(shù)。

綜上所述，本實用新型提供的一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測方法及裝置，結(jié)合裝置和方法，能夠?qū)附訁?shù)進(jìn)行在線的實時監(jiān)控。并將監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。同時通過設(shè)定的電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及通過超出標(biāo)準(zhǔn)值不匹配度與缺陷數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可評判焊縫質(zhì)量。本實用新型可以快速有效的對自動焊接的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，評判并提高自動焊接的質(zhì)量。

附圖說明

圖1：本實用新型一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置的系統(tǒng)組成示意圖；

圖2：本實用新型一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測方法的控制流程示意圖。

其中：通用devicenet1，電流傳感器2，機器人示教器3，機器人控制柜4，電壓傳感器5，焊接操作平臺6，機器人底座7，機器人8，焊槍9，控制界面10，智能控制器11，報警裝置12，保護(hù)氣瓶13，氣流量傳感器14，電源控制端口15，焊接電源16，焊接電源正板17，焊接電源負(fù)極18。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實用新型提供了一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置，包括通過焊接電源16相互連接的焊接操作系統(tǒng)、焊接控制系統(tǒng)及智能控制系統(tǒng)，其中：

焊接操作系統(tǒng)，在焊接控制系統(tǒng)的控制下，進(jìn)行焊接操作；

焊接控制系統(tǒng)，采集焊接操作系統(tǒng)過程中的一項或多項電參數(shù)并傳輸給智能控制系統(tǒng)，根據(jù)智能控制系統(tǒng)反饋的信號控制焊接操作系統(tǒng)是否進(jìn)行焊接操作；

智能控制系統(tǒng)，設(shè)置一項或多項電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，建立缺陷數(shù)據(jù)庫，對焊接控制系統(tǒng)采集并傳輸來的電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比、分析、評估及判定，根據(jù)判定結(jié)果，選擇控制程序，并將控制信號反饋給焊接控制系統(tǒng)，從而控制焊接操作，并記錄電參數(shù)及判定結(jié)果。

如圖1所示，通用devicenet 1(Devicenet是90年代中期發(fā)展起來的一種基于CAN(Controller Area Network)技術(shù)的開放型、符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)，最初由美國Rockwell公司開發(fā)應(yīng)用。Devicenet現(xiàn)已成為國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62026-3《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備控制器設(shè)備接口》，并已被列為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，也是實際上的亞洲和美洲的設(shè)備網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。2002年10月DeviceNet被批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18858.3-2002，并于2003.4.1起實施。)與焊接電源16的電源控制端口15電連接，輸出端與機器人控制柜4電連接，并通過機器人示教器3來進(jìn)行機器人8和焊接電源16的通訊及控制。電流傳感器2與焊接電源負(fù)極18電連接，電壓傳感器5與焊接電源負(fù)極18相串聯(lián)，并與焊接操作平臺6電連接，保護(hù)氣瓶13接氣流量傳感器14后與焊接電源控制端口15相電連接。電流傳感器2、電壓傳感器5、氣流量傳感器14，三路傳感器能夠?qū)崟r對電流、電壓、氣流量三種電參數(shù)進(jìn)行采集，在本實施例中，采樣頻率為200—500點/秒。

焊接電源正極17與焊槍9電連接，并與焊接操作平臺6、焊接電源16形成焊接回路。焊槍9安裝在機器人8的末端執(zhí)行器上，在焊接操作平臺6上進(jìn)行焊接操作，機器人8安裝在機器人支座7上保證機器人8的可達(dá)性。

通用devicenet1與智能控制器11相連，通用devicenet1進(jìn)行電參數(shù)的設(shè)置，并將采集來的電流、電壓、氣流量參數(shù)錄入智能控制器11，并可在控制界面10中顯示，通過智能控制器11保存并分析。智能控制器11內(nèi)置控制軟件，分析并評估收集到的電參數(shù)，判斷采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值是否匹配，在本實施例中，采集電流、電壓及氣流量的波形值，并與預(yù)定值進(jìn)行匹配分析、評估，判定匹配度，根據(jù)預(yù)設(shè)控制程序及不匹配度確定后續(xù)操作，確定焊接是否繼續(xù)。若波形匹配或不匹配度在標(biāo)準(zhǔn)值的±10％范圍內(nèi)，則焊接繼續(xù)；若不匹配，且不匹配度超出黃色預(yù)警值(設(shè)定值的±10％)，通過報警裝置12進(jìn)行黃色預(yù)警，說明此時有可能存在焊接缺陷，但缺陷不足以影響焊接質(zhì)量，焊接缺陷在允許范圍內(nèi)，記錄數(shù)據(jù)及當(dāng)前事件情況，焊接繼續(xù)；如不匹配度超出紅色預(yù)警值(高于設(shè)定值+20％或低于設(shè)定值-18％)，通過報警裝置12進(jìn)行紅色預(yù)警，說明此時必須存在嚴(yán)重缺陷，此時調(diào)用在智能控制器11中已建立的缺陷數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息，并對實時的電流、電壓、氣流量參數(shù)變化曲線進(jìn)和智能識別，在智能控制器11中進(jìn)行分析，獲得當(dāng)前缺陷的預(yù)測及評估，記錄當(dāng)前事件。根據(jù)匹配情況，選擇智能控制系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的程序，執(zhí)行相應(yīng)的后續(xù)操作。電參數(shù)的采集及與標(biāo)準(zhǔn)值的匹配步驟實時持續(xù)進(jìn)行，貫穿整個焊接過程，出現(xiàn)紅色報警，焊接暫停，當(dāng)問題解決后，焊接繼續(xù)，重復(fù)循環(huán)電參數(shù)的采集及與標(biāo)準(zhǔn)值匹配步驟。

如圖1所示，在本實施例中，焊接操作系統(tǒng)包括焊接操作平臺6、機器人底座7、機器人8及焊接槍9；焊接控制系統(tǒng)包括機器人示教器3、機器人控制柜4、電流傳感器2、電壓傳感器5、氣流量傳感器14及保護(hù)氣瓶13；智能控制系統(tǒng)包括通用devicenet1、智能控制器11、控制界面10及報警裝置12，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要增加或減少部分部件，或?qū)⒍鄠€部件整合形成一個部件，如將焊接操作平臺6、機器人底座7、機器人8整合成一個固定結(jié)構(gòu)，將通用devicenet 1、智能控制器11及控制界面10整合成在一個智能型計算機上，各種組合方式，在此不做約束。在本實用新型中，報警裝置12可進(jìn)行雙色報警，實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值的匹配情況分為三種，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)對焊接質(zhì)量的要求標(biāo)準(zhǔn)不同而設(shè)定不同的匹配情況分布以及不同的報警措施。在本實施例中，同時采集電流、電壓、氣流量三種實時的電參數(shù)波形值進(jìn)行與標(biāo)準(zhǔn)值的對比分析，在實際應(yīng)用中，可以實時采集其中的一種或幾種電參數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比分析，采集或其他任何可對焊接缺陷做判斷依據(jù)的電參數(shù)以及設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，采集到的電參數(shù)也不限于波形，以任何適用的、可進(jìn)行比較分析的數(shù)據(jù)形式均可，不做限制。

本實用新型同時還提供了一種利用實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置進(jìn)行實時監(jiān)測的方法，包括以下步驟：

S1，在智能控制系統(tǒng)中設(shè)置一項或多項電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，建立缺陷數(shù)據(jù)庫。

在長期的焊接操作中，收集整理各類焊接缺陷，形成缺陷數(shù)據(jù)庫，并不斷更新，補充新的數(shù)據(jù)?？梢愿鶕?jù)在實際應(yīng)用中的慣常手段，選擇需要采集的不同電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值，將標(biāo)準(zhǔn)值和缺陷數(shù)據(jù)庫提前輸入智能控制系統(tǒng)中待用，在本實用新型中，由通用devicenet 1進(jìn)行電參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置。

S2，在焊接過程中，將采集來的相應(yīng)電參數(shù)實時傳輸給智能控制系統(tǒng)，并進(jìn)行保存。

在本實施例中，需要采集的電參數(shù)包括但不限于電壓、電流、氣流量，在實際應(yīng)用中，可根據(jù)需要采集需要的電參數(shù)值，可采集其中的一種或任意兩種或是全部，或是確定需要采集的其他可用于判斷焊接缺陷的電參數(shù)。

S3，智能控制系統(tǒng)對采集來的電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比、分析、評估及判定，根據(jù)判定結(jié)果，選擇相應(yīng)的控制程序，控制焊接操作。

智能控制系統(tǒng)中預(yù)設(shè)控制程序，不同的判定結(jié)果，對應(yīng)不同的控制程序，向焊接控制系統(tǒng)反饋控制信號，由焊接控制系統(tǒng)控制焊接操作過程。因此：

S31，當(dāng)采集到的實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值相匹配時，焊接繼續(xù)；當(dāng)采集到的實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值不匹配，進(jìn)行報警，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序及不匹配度確定焊接是否繼續(xù)。

由于焊接過程一般都會存在一定的偏差，不會百分百的完全匹配，因此，當(dāng)采集到的電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值對比時，雖然存在不匹配度，但不匹配度在標(biāo)準(zhǔn)值的±10％范圍內(nèi)時，視為焊接操作符合規(guī)定要求，不存在焊接缺陷，因此，智能控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號，由焊接控制系統(tǒng)控制焊接繼續(xù)。

當(dāng)不匹配度超出標(biāo)準(zhǔn)值的±10％范圍時，一般認(rèn)為焊接存在缺陷，但在實際應(yīng)用中，根據(jù)實際經(jīng)驗，依焊接缺陷的嚴(yán)重程度，確定焊接是否繼續(xù)，因此，當(dāng)采集到的實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值不匹配，不匹配度在高于標(biāo)準(zhǔn)值的10％至20％、或低于-10％至-18％范圍內(nèi)時，通過報警裝置報警，智能控制系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)，并反饋控制信號繼續(xù)焊接操作；當(dāng)采集到的實時電參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值不匹配，不匹配度超出標(biāo)準(zhǔn)值的20％或低于-18％時，調(diào)用缺陷數(shù)據(jù)庫，對實時的電參數(shù)變化曲線進(jìn)行智能實別，在智能控制系統(tǒng)中進(jìn)行分析，獲得當(dāng)前焊接缺陷的預(yù)測及評估，記錄當(dāng)前事件，通過報警裝置報警，并停止焊接。

需要指出的是，本實用新型提供的監(jiān)測裝置，不僅適用于鋁合金件的焊接過程，而且同樣可廣泛適用于其他類型的焊接過程。

綜上所述，本實用新型提供的一種實時的焊接缺陷在線監(jiān)測裝置，能夠?qū)附訁?shù)進(jìn)行在線的實時監(jiān)控。并將監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。同時通過設(shè)定的電參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值及通過超出標(biāo)準(zhǔn)值不匹配度與缺陷數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比可評判焊縫質(zhì)量。本實用新型可以快速有效的對自動焊接的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，評判并提高自動焊接的質(zhì)量。

如上所述，結(jié)合所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。