一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于控制领域，特别涉及一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统。
【背景技术】
[0002]长期以来，滚焊机控制系统都采用继电器控制或PLC控制的方式，采用继电器控制方式，其接线复杂，而且焊接的速度、环筋螺距也不能随意调整，采用PLC控制方式虽然避免了继电器控制方式的某些缺陷，但还是无法实现对钢筋骨架焊接质量的在线检测和对滚焊机的远程监控。同时，针对异形管钢筋骨架滚焊机变径机构中多电机随着机构旋转而产生的接线问题，通常采用精密滑环来解决这类问题，但过多的电机会导致线路增多，精密滑环无法满足过多的线路接入，严重影响到信号传输的可靠性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的，在于提供一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其采用分布式控制，并将机器视觉检测、Zigbee信号无线传输和远程监控等技术集成到控制系统中，自动化程度高。
[0004]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:
[0005]—种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，包括工控机、运动控制单元、机器视觉检测单元和远程监控端;其中:
[0006]工控机，作为控制系统的上位机，用于设置焊接钢筋骨架的相关参数，以及对异形管钢筋骨架滚焊机运行过程的实时监控，处理机器视觉检测单元传送的焊缝图像和钢筋骨架整体图像，实现对焊接质量和钢筋骨架的尺寸检测，并作为远程监控端通过Internet访问的服务器端；
[0007]运动控制单元，用于根据工控机的指令，实现对滚焊机的运动控制和数据采集；
[0008]远程监控端，以工控机为VNC服务器，供操作人员通过浏览器或VNC客户端实现对现场滚焊机的远程操作和远程调试；
[0009]机器视觉检测单元，用于在线采集滚焊机焊缝图像和钢筋骨架整体图像，并传送至工控机。
[0010]上述运动控制单元包括ZigBee无线传输模块组、485单轴运动控制器、485双轴运动控制器、高速脉冲计数模块、模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块，其中，ZigBee无线传输模块组用于将工控机发出的指令传送给485双轴运动控制器，由485双轴运动控制器根据工控机的指令对步进电机进行运动控制;485单轴运动控制器根据工控机的控制指令对伺服电机进行运动控制;高速脉冲计数模块用于采集三相异步电动机的旋转角度并反馈给工控机;所述模拟量输入/输出模块一方面将异形管钢筋骨架滚焊机中电流传感器和压力传感器输入的模拟量信号送入工控机，另一方面根据工控机的指令向变频器发送模拟量信号;所述数字量输入/输出模块采集接近开关、行程开关和磁性开关的工作状态并送入工控机，并根据工控机的指令控制中间继电器、电磁阀以及报警指示灯的工作状态。
[0011]上述ZigBee无线传输模块组包含有I个第一ZigBee无线传输模块和数个第二ZigBee无线传输模块，其中，第二ZigBee无线传输模块的数量与485双轴运动控制器的数量相同并一一对应，第一 ZigBee无线传输模块将来自工控机的485信号转换为ZigBee信号发射出去，第二ZigBee无线传输模块接收到该ZigBee信号，并解析为485信号，再发送给485双轴运动控制器，通过485双轴运动控制器来实现工控机对步进电机的运动控制。
[0012]上述485双轴运动控制器对应连接两台步进驱动器，每台步进驱动器连接一台步进电机。
[0013]上述高速脉冲计数模块连接光电编码器，通过光电编码器采集三相异步电动机的旋转角度。
[0014]上述机器视觉检测单元包括第一CXD摄像机、第二 CCD摄像机和图像采集卡，其中，第一 CCD摄像机用于拍摄钢筋骨架在焊接过程中的焊缝图像，并通过图像采集卡将图像上传给工控机;第二 CCD摄像机用于拍摄加工完成后的钢筋骨架外形图像，并通过图像采集卡将图像上传给工控机。
[0015]采用上述方案后，本发明在钢筋骨架加工过程中相比较国内同行业目前水准，具有以下优点:
[0016](I)提高控制系统的可靠性。在焊接过程中，安置在变径单元上的48个步进电机随着主花盘的旋转而旋转，在本发明中，采用了ZigBee无线传输技术实现了工控机与运动控制器的信号传输，避免了采用精密滑环导致其可靠度低的缺陷，进而提高了系统的可靠性。
[0017](2)实现了钢筋骨架的焊接质量在线检测和外形尺寸检测。采用基于机器视觉检测技术，对钢筋骨架的焊接过程进行在线检测，提高了钢筋骨架的焊接质量。其外，对加工完成后的钢筋骨架外形也进行检测，判断所加工的钢筋骨架外形尺寸是否满足要求。
[0018](3)实现远程监控。管理人员不需要亲临生产现场，即可通过远程监控及时了解生产状况。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的整体架构图；
[0020]图2是本发明的控制对象异形管钢筋骨架滚焊机的结构主视图；
[0021]图3是本发明的控制对象异形管钢筋骨架滚焊机的结构俯视图。
【具体实施方式】
[0022]以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023]本发明提供一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，包括工控机1、运动控制单元、机器视觉检测单元和远程监控端27，下面分别介绍。
[0024]工控机I作为控制系统的上位机，具有人机交互界面和控制程序，用于设置焊接钢筋骨架的相关参数，以及对异形管钢筋骨架滚焊机运行过程的实时监控，处理机器视觉检测单元传送的焊缝图像和钢筋骨架整体图像，实现对焊接质量和钢筋骨架的尺寸检测，并作为远程监控端27通过Internet访问的服务器端。
[0025]运动控制单元作为异形管钢筋骨架滚焊机的工作过程管理单元，用于实现对滚焊机的运动控制和数据采集，所述运动控制单元具体包括ZigBee无线传输模块组、485单轴运动控制器3、485双轴运动控制器6、高速脉冲计数模块2、模拟量输入/输出模块28和数字量输入/输出模块26，以下将详细说明。
[0026]所述ZigBee无线传输模块组包含有I个ZigBee无线传输模块A4和数个ZigBee无线传输模块B 5，其中，ZigBee无线传输模块B 5的数量与485双轴运动控制器6的数量相同并一一对应，ZigBee无线传输模块A 4将来自工控机I的485信号转换为ZigBee信号，并加上发送目标的地址发射出去，当ZigBee无线传输模块B 5接收到该ZigBee信号，判断其中是否包含自身地址，若包含则解析为485信号，再发送给485双轴运动控制器6，通过485双轴运动控制器6来实现工控机I对步进电机8的运动控制。针对异形管钢筋骨架滚焊机变径机构30中随着主花盘转动而转动的48台步进电机8，若采用传统的接线方式，会导致精密滑环的接线过多，严重影响信号的传输质量，而采用ZigBee信号传输的方式，再结合485双轴运动控制器6，可省去所有接入精密滑环的485信号线，此时的精密滑环仅需要提供硬件模块的电源线接入即可，增加了信号传输的可靠性。
[0027]所述485双轴运动控制器6作为步进电机8的运动控制器，一台485双轴运动控制器6可同时控制两台步进驱动器7，从而在接收到来自工控机I的控制指令后，通过步进驱动器7对两台步进电机8进行运动控制。485双轴运动控制器的数量可根据具体情况进行设置，如在本实施例中，需要控制的步进电机有48台，那么可采用24台485双轴运动控制器。
[0028]所述485单轴运动控制器3作为伺服电机10的运动控制器，用于接收来自工控机I的控制指令，通过伺服驱动器9实现对伺服电机10的运动控制。
[0029]所述高速脉冲计数模块2作为广电编码器11的信号采集器，用于反馈三相异步电动机A13和三相异步电动机B 14的旋转角度。
[0030]所述模拟量输入/输出模块28作为模拟量信号的采集和发生装置，用于采集来自异形管钢筋骨架滚焊机中安装的电流传感器15和压力传感器16输入的模拟量信号，实现对异形管钢筋骨架滚焊机的运行状态实时监测；同时，还用于对变频器12发送模拟量信号，实现工控机I对三相异步电动机A 13和三相异步电动机B 14的运动速度控制。
[0031]所述数字量输入/输出模块26作为数字量信号的采集和发生装置，用于采集接近开关17、行程开关18和磁性开关19的工作状态，并控制中间继电器20、电磁阀21以及报警指示灯22的工作状态。
[0032]所述远程监控端27通过基于VNC开发的滚焊机网络化控制平台，用于实现对滚焊机的远程调试和远程监控，以作业现场的工控机I作为VNC服务器，操作人员可使用远程客户端可通过浏览器或VNC客户端访问VNC服务器，从而实现对现场滚焊机的远程操作。
[0033]所述机器视觉检测单元作为异形管钢筋骨架滚焊机的质量检测单元，用于在线采集滚焊机焊缝图像和钢筋骨架整体图像，并传送至工控机，供工控机得到所加工钢筋骨架的焊接质量和外形尺寸，包括CCD摄像机A 23、CCD摄像机B 24和图像采集卡25。
[0034]所述CCD摄像机A23用于拍摄钢筋骨架在焊接过程中的焊缝图像，并通过图像采集卡25将图像上传给工控机I，工控机I对所拍摄的焊缝图像进行分析与处理，从而确定所加工的钢筋骨架的焊接质量。
[0035]所述CCD摄像机B24用于拍摄加工完成后的钢筋骨架外形图像，并通过图像采集卡25将图像上传给工控机I，工控机I对所拍摄的钢筋骨架外形图像进行分析与处理，从而确定所加工的钢筋骨架外形尺寸是否合格。
[0036]所述图像采集卡25作为CXD摄像机A23和CXD摄像机B 24的图像采集卡，用于将采集的图像实时上传给工控机I，工控机I通过对采集的图像进行分析与处理，对滚焊机的工作过程进行对应的调整。
[0037]如图2和图3所示，异形管