[发明专利]一种带视频监控的管道焊接控制器

说明书

本发明公开了一种带视频监控的管道焊接控制器，其包含下位机和平板上位机，二者之间通过wifi视频采集模块实现数据通信；下位机主要由STM32F429VET6微控制器和与之相连的数字隔离芯片、RS232通信芯片、RS485模块、SD卡和数字陀螺仪组成。提供运行在windows系统计算机平台的上位机软件与之配合使用。本发明可实现对焊接面的实时视频采集，并根据实时视频通过人工遥控焊接设备，实现管道焊接操作，具有可远程观测焊接熔池、劳动强度低、安全性高等优点。

技术领域

本发明涉及自动化焊接设备，是一种集嵌入式微处理器、RS232通信接口、网络摄像头、MODBUS-RTU以及多种通信芯片于一体的管道外圆自动焊接机控制器。

背景技术

目前，管道外圆自动焊接设备多采用手工焊接或近距离观察方式的半自动焊接，其遥控装置简陋，操控复杂，同时焊接质量和效率较低。

本发明通过MODBUS-RTU接口控制数字化的焊接电源、PWM定时操作高度可控的数字步进电机和数字舵机，保证了焊接质量和效率。同时，本发明采用网络摄像头远程采集焊接熔池图像并实时发送到上位机显示，上位机采用图形化界面，提供按键和触摸等方式操控，供工人远距离操作和观测，从而降低了劳动强度和危险性。

这种新型的管道外圆自动焊接机控制器安装简单，操控方便，安全性和可靠性更好，适用于野外长距离油气管道焊接施工。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是：提供一种带视频监控的管道焊接控制器，该控制器可实现对管道外圆焊接机机械装置的焊接动作的精准控制，同时可通过采集焊接熔池图像远程观测，通过图形化的上位机远程控制。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的带视频监控的管道焊接控制器，包含下位机和平板上位机，二者之间通过wifi视频采集模块实现数据通信；下位机主要由微控制器和与之相连的数字隔离芯片、RS232通信芯片、RS485模块、SD卡和数字陀螺仪组成。

本发明通过wifi视频采集模块TCP连接转TTL串口作为上位机和下位机通信手段，上位机通过TCP连接设置所述控制器的运行参数和模式，同时通过网络摄像头实时显示焊接熔池成型效果图。

所述数字陀螺仪采用MPU6050陀螺仪，其采集机械臂姿态角度信息，根据俯仰角设定对应的焊接电流大小，并将角度信息反馈给上位机；该陀螺仪通过数据线与RS232通信芯片的串口相连。

本发明由STM32F429VET6芯片作为主控MCU，以网络摄像头转TTL串口、RS232串口、MODBUS-RTU作为外围通信接口，以光耦隔离芯片和双电源数字隔离芯片作为信号隔离装置；以定时器PWM脉冲作为电机控制信号；以图形化的上位机软件作为操作界面；以SD卡存储各项参数信息。

本发明通过MODBUS-RTU接口与气保焊焊接电源设备通信，从而控制焊接电源大小和引弧模式等焊接参数。

本发明使用光耦隔离芯片4N30以及ISO7240双电源隔离芯片作为控制器与电机驱动器之间的信号隔离。

本发明采用STM32F429VET6片上集成的带有PWM功能的定时器产生步进电机和舵机控制信号。

本发明采用焊接熔池图像采集专用摄像头采集焊接熔池的实时图像，摄像头与无线视频模块之间采用USB接口连接，视频通过wifi视频模块的WiFi远程传输视频给上位机。

所述平板上位机采用windows平台的图形化上位机操控，通过两个TCP连接分别接收图像和收发命令；采用opencv库的直方图均衡化算法对图像进行处理。

本发明采用SDIO接口的SD卡作为存储器，采用FATfs文件系统对存储器进行读写。