一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置的制作方法

本发明涉及安全生产监控领域，具体涉及一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监控装置。

背景技术：

目前保护气体焊机仍然在制造业中得到广泛的应用，随着数字化逆变高端保护气体焊机的推广，焊接过程的监控得到了业界的认可。数字化逆变高端保护气体焊机可以通过其内部嵌入的计算模块将其运行参数和状态通过网络进行传输。相比之下，传统的非数字式保护气体焊机不具备数字接口，因此需要配备外加设备实现对于运行参数的采集和测量，由于传统的非数字式保护气体焊机目前仍然得到大量的使用，因此对于传统非数字式保护气体焊机焊接过程的监控，是急需解决的问题。现有的解决方案只是解决了对于电压电流参数的监控，对于焊接过程中的违规和可能存在的隐患，则没有引起足够的重视。

保护气体焊机主要通过人工手动操作，焊接过程中人为因素对于焊接质量有很大的影响，在制造业中对于质量隐患的发现时间越早越能节约成本，对于现有的智能制造发展，目前的解决方案显然不能满足要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了如下技术方案：

一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，包括在线监测终端、远程监控中心、过程质量评价单元、焊接过程知识库，通过各个模块的相互配合，实现对非数字式保护气体焊机焊接过程的实时监测。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述参数采集模块包括直流电压传感器、直流电流传感器、送丝速度传感器、气体流量传感器、气体压力传感器，所述的参数采集模块对于焊接过程参数进行转换，供计算处理模块进行采集，在所述的参数采集模块中，通过密封法兰完成气体流量传感器和压力传感器与外界信号的传递，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器可以实现对于参数的隔离测量。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述无线通信模块采用WIAPA通信技术，包括WIAPA终端节点和WIAPA路由节 点、数据传输层，所述的无线通信模块配备WIAPA终端节点，实现与远程监控中心的WIAPA路由节点相互通信。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述异常保护模块采用大电流直流接触器，该模块在焊接过程电流超出极限时，可自主断电保护，在焊接过程电流未超出极限但超出设定的运行上限时，根据计算处理模块的指令进行断电保护，当未收到远程监控中心的加电指令时该模块处于断电状态。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述计算处理模块采集焊机焊接过程中的运行参数，包括电压、电流、保护气体流量、保护气体压力、送丝速度等，根据电压和电流曲线自动识别起弧和熄弧时间，根据预设的极限运行参数对运行过程进行评估，对于超过极限运行参数的工况，会对焊机进行自主断电处理，对于异常保护模块的自主保护状态进行采集，并将焊机运行状态和参数上传给远程监控中心。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述远程监控中心包括焊机状态控制模块、焊机运行状态显示模块、焊机运行工艺参数管理模块、焊接过程追溯模块，所述远程监控中心通过设定在线监测终端状态，来实现对焊机的加断电控制，实时显示焊接过程参数，从焊接知识库获取焊机运行工艺参数，并下发给相应的在线监测终端，对焊接过程数据进行历史追溯。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述过程质量评价单元包括焊接缺陷特征模块、焊接缺陷探测模块，所述过程质量评价单元从远程监控中心获取焊接过程运行参数，通过缺陷探测算法进行焊接隐患监测并对焊接质量进行评价，实现对于焊接过程质量的离线评估。

作为优选，所述的过程质量评价单元，其中所述焊接缺陷探测模块根据从焊接缺陷特征模块获取的特征曲线与过程参数曲线进行匹配计算，对于符合缺陷特征的焊接过程参数将给出质量缺陷报警信息。

作为优选，所述的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，其中所述焊接过程知识库完成焊接工艺参数的集中管理，根据焊接作业指导书提取焊接的工艺参数，根据远程监控中心的指令提供所需的工艺参数，超出工艺参数运 行会导致焊接缺陷。

本发明的有益效果在于，本发明能够实现对非数字式保护气体焊机焊接过程的实时监控、焊接质量缺陷的在线评定和焊接质量隐患的离线评定，实现对产品质量在生产过程中做到监控及防差错控制，有效提高保护气体焊接的质量，并能及时发现和排除焊接过程存在的隐患。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的顶层数据流示意图；

图3是本发明的在线监测终端结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置，包括在线监测终端、远程监控中心、过程质量评价单元、焊接过程知识库。所述在线监测终端采集并监控焊接过程中的运行参数、自动计算起弧和熄弧时间、对于超限运行状态将强制对焊机进行断电处理，通过WIAPA将运行参数发送给远程监控中心；远程监控中心设定和显示在线监测终端和焊机的工作状态，从焊接过程知识库获取焊接工艺参数并下发给在线监测终端，从在线监测终端获取并显示焊机运行的实时参数；过程质量评价单元从远程监控中心获取焊接过程参数，通过缺陷探测算法进行焊接隐患监测并对焊接质量进行评价；焊接过程知识库完成焊接工艺参数的集中管理，超出此焊接工艺参数会导致焊接缺陷。

本发明通过在线和离线的方式对于非数字式保护气体焊机焊接过程进行实施监测，其中通过在线方式检测焊接缺陷，通过离线方式检测焊接隐患。焊接缺陷以焊接工艺参数进行约束和检测，焊接工艺参数通过焊接作业指导书提取，并在焊接过程知识库中进行统一管理和更新，远程监控中心根据制造任务的要求在焊接过程知识库中提取相应的焊接工艺参数，下发给相应的在线监测终端进行实时参数监测，对于超出焊接工艺参数可能导致焊接缺陷的，会对焊机进行强制断电处理，这种方式是通过在线方式实现的。焊接隐患是以焊接缺陷特征曲线方式存储在过程质量评价单元中，通过对于非数字式保护气体焊机的焊接过程参数与焊接缺陷特征曲线的匹配，可以发现焊接过程潜在的焊接隐患，这种方式是通过 离线方式实现的。

如图2所示，是作为本发明的一种非数字式保护气体焊机焊接过程实时监测装置中的数据流。远程监控中心根据加工任务需求，从焊接过程知识库提取焊接工艺参数，下发给对应的在线监测终端，进行实名制检查后，远程监控中心会下发加电指令给对应的在线监测终端，以完成对于焊机的加电操作。在焊工进行焊接作业过程中，在线监测终端会采集相应的运行参数和状态，并上传给远程监控中心。远程监控中心获取在线监测终端上传的数据后，会显示该在线监测终端对应的非数字式保护气体焊机的工作状态、运行参数，并将运行参数下发给过程质量评价单元。过程质量评价单元会对于焊接过程给出质量评价，并将评价结果回传远程监控中心。

如图3所示，是在线监测终端的详细构成。在线监测终端包括参数采集模块、无线通信模块、异常保护模块、计算处理模块。各个模块都有供电模块供电。各个传感器的信号都会经过模拟量调理模块处理。计算处理模块和供电模块的信号会经过指令输出调理模块处理。在线监测终端测量焊接过程参数，自动计算起弧和熄弧时间，实时对运行参数进行检查，当运行参数超出设定的极限参数时会强制对焊机进行断电处理，并生成所述的异常信息，运行参数和异常信息都会打包上传远程监控中心。

参数采集模块包括直流电压传感器、直流电流传感器、送丝速度传感器、气体流量传感器、气体压力传感器，所述的参数采集模块对于焊接过程参数进行转换，供计算处理模块进行采集。通过密封法兰完成气体流量传感器和压力传感器与外界信号的传递，霍尔电压传感器和霍尔电流传感器实现对于参数的隔离测量。

无线通信模块采用WIAPA通信技术，包括WIAPA终端节点和WIAPA路由节点、数据传输层，所述的无线通信模块配备WIAPA终端节点，与远程监控中心的WIAPA路由节点相互通信。

异常保护模块采用大电流直流接触器，该模块在焊接过程中电流超出极限时，可以自主断电保护，在焊接过程中电流未超出极限但超出设定的运行上限时，根据计算处理模块的指令进行断电保护，当未收到远程监控中心的加电指令时，该模块处于断电状态。

计算处理模块采集焊机焊接过程中的运行参数，包括电压、电流、保护气体 流量、保护气体压力、送丝速度等，根据电压和电流曲线自动识别起弧和熄弧时间，根据预设的极限运行参数，对运行过程进行评估，对于超过极限运行参数的工况，会对焊机进行自主断电处理，对于异常保护模块的自主保护状态，会进行采集，并将焊机运行状态和参数上传给远程监控中心。通过对影响焊接质量的焊接过程参数进行实时测量，根据前期对该焊缝的工艺参数设定进行整体分析，在线实时对焊缝质量进行监测。主要是对焊缝生成的过程进行监测，保证焊接工艺的有效落实，从根源上最大限度地避免焊接缺陷的产生，从而保证焊缝的质量。计算处理模块依据工艺参数进行的检查，采用定值公差和包迹公差两种算法并行检查。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。