一种水下焊接的无线监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监控方法，尤其是涉及一种水下焊接的无线监控方法。
【背景技术】
[0002]随着海洋工程向深海挺进，水下焊接作为水下工程结构安装和维修施工中不可缺少的重要工艺手段，越来越受到各海洋大国的重视。水下焊接技术在先进技术的推进下进入了新的发展时期，并呈现出两个主要特点:第一是基于社会经济发展的需求，大量简单、经济的水下焊接技术得到发展，主要表现在湿法水下焊接技术的扩大使用；第二是基于多信息数据融合技术、传感技术和人工智能技术的发展，开发低成本、简单、高质量的水下焊接技术，研制高效率、智能化、自动化的水下焊接设备。由于水下焊接环境的复杂性和危险性，以及人类生理条件的限制(饱和气体潜水的最大深度只有650m)，发展水下焊接自动化具有十分重要的意义。
[0003]现有水下自动焊接监控方法通常通过安装图像监视系统来观察焊接熔池和焊缝成型情况，或者通过超声测距装置对焊缝进行实时跟踪，以便更好的研究水下焊接电弧机理、控制焊接过程、优化焊接工艺参数。但是，由于焊接过程的特殊性，现有监控方法存在投入成本高、工作可靠性差、故障率高、监控不全面等问题，焊接质量有待进一步提高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水下焊接的无线监控方法，通过对旋转电弧焊枪的多个参数进行实时检测，获得最佳工艺参数曲线，并能提供焊接场景监视、焊接过程监视和焊缝外观检测，提高了控制精度和焊接质量，降低了投入成本。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种水下焊接的无线监控方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]步骤一，建立通讯连接:监控中心服务器与水下焊接控制系统通过GSM网络进行无线通讯连接；所述水下焊接系统包括下位机、旋转电弧焊枪、送丝机、伺服驱动器、水平电机、竖直电机、第一步进驱动器、第二步进驱动器、运动控制卡、图像检测单元和信号采集与处理单元，所述伺服驱动器与送丝机相接，所述第一步进驱动器与水平电机相接，所述第二步进驱动器与竖直电机相接，所述伺服驱动器、第一步进驱动器和第二步进驱动器均与运动控制卡相接，所述运动控制卡与下位机相接；所述下位机通过与其连接的GSM无线通信模块经GSM网络与所述监控中心服务器相接；
[0007]步骤二，旋转电弧焊枪工作参数采集与处理:采用所述信号采集与处理单元对旋转电弧焊枪的工作参数进行检测与处理，所述信号采集与处理单元包括电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元以及依次相接的信号隔离器、带通滤波放大器和A/D转换器，所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元均与信号隔离器相接；所述参数采集与处理包括下述方式:
[0008]电流检测单元对水下焊接用的旋转电弧焊枪的焊接电流进行实时检测；频率检测单元对所述旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行实时检测；高度检测单元对所述旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测；旋转半径检测单元对所述旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测；
[0009]所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元将检测到的信号分别经信号隔离电路进行光电隔离后传输给带通滤波放大器，带通滤波放大器将接收到的信号进行带通滤波和信号放大后传输给A/D转换器，A/D转换器将信号进行模数转换后传输给下位机；
[0010]步骤三，水下焊接图像检测与处理:采用图像检测单元对焊接场景和焊接工作过程进行图像检测与处理，所述图像检测单元包括图像处理器以及分别与图像处理器相接的场景监视摄像头、过程监视摄像头和焊缝检测摄像头；所述图像检测与处理方式如下:
[0011]场景监视摄像头对水下焊接场景图像进行拍摄；过程监视摄像头对所述旋转电弧焊枪的焊接过程图像进行拍摄；焊缝检测摄像头对所述旋转电弧焊枪的焊缝外观图像进行拍摄；
[0012]所述场景监视摄像头、过程监视摄像头和焊缝检测摄像头将拍摄到的图像信息传输给图像处理器，图像处理器对接收到的信息依次进行模数转换、图像编码和图像压缩后传输给下位机；
[0013]步骤四，信号无线发送与接收:所述下位机将A/D转换器和图像处理器传输过来的信号发送给GSM无线通信模块，GSM无线通信模块对上述信号进行协议转换和信号调制后通过GSM网络发送给监控中心服务器；
[0014]步骤五，信号远程处理及控制命令发送:监控中心服务器对检测到的图像数据和旋转电弧焊枪工作参数进行存储和判断，同时在与其相接的显示器上进行显示；监控中心服务器根据判断结果得出控制命令，与下位机进行信息交互，向下位机发出控制命令；
[0015]步骤六，控制命令接收，焊接工作执行:下位机接收到所述控制命令后，向运动控制卡发出信号，运动控制卡控制相应执行机构完成焊接工作；具体方式如下:
[0016]伺服驱动器对送丝机进行启动和停止控制；
[0017]第一步进驱动器驱动水平电机工作，水平电机带动所述旋转电弧焊枪沿水平方向移动焊接；
[0018]第二步进驱动器驱动竖直电机工作，竖直电机带动所述旋转电弧焊枪沿竖直方向移动焊接；
[0019]采用电机转速测量仪对所述水平电机和竖直电机的转速进行实时检测，下位机根据检测到的转速分别对水平电机和竖直电机的转速做出实时调整；所述电机转速测量仪分别与下位机和上述两个电机相接；
[0020]步骤七，故障报警:下位机将水下焊接控制系统的运行状况实时传递给监控中心服务器，监控中心服务器对其进行分析和判断，若发现有运行故障，则立即驱动报警装置发出报警信号；同时向监控人员的GSM手机上发送故障报警短信；所述报警装置与监控中心服务器相接。
[0021]上述一种水下焊接的无线监控方法，其特征是:所述下位机为工控机。
[0022]上述一种水下焊接的无线监控方法，其特征是:所述图像处理器为GeForce图形处理器。。
[0023]上述一种水下焊接的无线监控方法，其特征是:所述伺服驱动器为RYC201D3-VVT2伺服电机驱动器。
[0024]上述一种水下焊接的无线监控方法，其特征是:所述GSM无线通信模块为西门子TC35GSM 模块。
[0025]本发明与现有技术相比具有以下优点:步骤简单、使用灵活方便，通过对旋转电弧焊枪的多个参数进行实时检测，获得最佳工艺参数曲线，并能提供焊接场景监视、焊接过程监视和焊缝外观检测，提高了控制精度和焊接质量，降低了投入成本，有效解决了现有水下焊接监控方法工作可靠性差、故障率高、监控不全面等问题。
[0026]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的流程图。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，本发明包括以下步骤:
[0029]步骤一，建立通讯连接:监控中心服务器与水下焊接控制系统通过GSM网络进行无线通讯连接；所述水下焊接系统包括下位机、旋转电弧焊枪、送丝机、伺服驱动器、水平电机、竖直电机、第一步进驱动器、第二步进驱动器、运动控制卡、图像检测单元和信号采集与处理单元，所述伺服驱动器与送丝机相接，所述第一步进驱动器与水平电机相接，所述第二步进驱动器与竖直电机相接，所述伺服驱动器、第一步进驱动器和第二步进驱动器均与运动控制卡相接，所述运动控制卡与下位机相接；所述下位机通过与其连接的GSM无线通信模块经GSM网络与所述监控中心服务器相接；
[0030]步骤二，旋转电弧焊枪工作参数采集与处理:采用所述信号采集与处理单元对旋转电弧焊枪的工作参数进行检测与处理，所述信号采集与处理单元包括电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元以及依次相接的信号隔离器、带通滤波放大器和A/D转换器，所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元均与信号隔离器相接；所述参数采集与处理包括下述方式:
[0031]电流检测单元对水下焊接用的旋转电弧焊枪的焊接电流进行实时检测；频率检测单元对所述旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行实时检测；高度检测单元对所述旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测；旋转半径检测单元对所述旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测；
[0032]所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元、旋转半径检测单元将检测到的信号分别经信号隔离电路进行光电隔离后