[发明专利]弧焊过程参数在线监测装置与监测方法

说明书

本发明涉及一种弧焊过程参数在线监测装置与监测方法，属于焊接过程参数监测领域。装置包括电流传感器、电压传感器、视觉传感器、信号调理模块、单片机、外部存储器、无线收发模块、总收发模块、工业PC机等，通过电流传感器、电压传感器获得焊接过程中的电流与电弧电压，通过两个视觉传感器确定电弧区域中心点的空间位置，进而得到焊接速度。监测方法包括系统启动、参数导入、监测到的过程参数存储在数据库中，判断焊接质量给予声光报警处理等。优点在于：解决了焊接速度量的独立监测问题，尤其实现人工弧焊过程参数的监测与数据存储，为控制人工弧焊稳定性提供了有效解决方法。

技术领域

本发明涉及焊接过程参数监测领域，特别涉及一种弧焊过程参数在线监测装置与监测方法，主要用于人工弧焊过程的参数监测。

背景技术

2018年全国钢材使用量高达17亿吨，其中50％以上钢材采用焊接工艺完成加工，弧焊因其热源效率高、经济成本低等特点，得到结构钢等大型构件生产工艺青睐。因此，把控焊接质量至关重要，直接关系到焊接产品的安全性及可靠性。弧焊质量主要受到焊接电流、焊接电压、焊接速度过程参数的影响，监测弧焊的这些过程参数、确保使用正确的焊接参数是保证焊接质量的重要手段。

尽管弧焊过程中焊接电流、焊接电压、焊接速度在焊接工艺评定这环节已经确定，原则上自动焊机或者人工焊接只需根据相应的工艺参数实施焊接即可。但是在实际焊接过程中，焊机易受生产环节等干扰出现焊接参数异常等现象，如不及时发现，焊接质量堪忧，并严重影响下一道工序。

人工焊接生产中一般以计件方式计算工酬，部分焊工为获得更多经济报酬，会将焊接电流设置较大，以获得较快的焊接速度，这样的做法严重影响了焊接质量，很大概率出现了例如咬边等焊接质量缺陷的现象。在批量生产中，质检部门一般采用抽样的检测方法评估整批产品质量，然而这种人为非随机因素显著地影响抽样检测结果，一旦产品出货，将严重影响企业信誉。

因此，为保证机器人焊接与人工焊接质量的稳定性，需要监测焊接产品的生产工艺参数，并与焊接工艺评定参数进行比对，以评估焊接产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧焊过程参数在线监测装置与监测方法，解决了现有技术存在的上述问题。本发明能够实现金属结构焊接产品的焊接工艺参数包括焊接电流、电弧电压、焊接速度进行过程监测，避免采用过于复杂、对工艺干扰因素过于敏感的传感技术，从而大大地增强了其实用性，可以保证焊接过程参数历史可追溯性，对焊接产品问题确定有极大帮助，尤其对人工焊接过程参数无法监测导致焊接质量稳定性差的问题。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

弧焊过程参数在线监测装置，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、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。