一种工业焊机智能监控系统及监控方法与流程

本发明涉及一种工业焊机智能监控系统及监控方法，属于焊机监控技术领域。

背景技术：

焊接是一种成本低、效率高地连接材料的可靠工艺，在装备制造业中有着举足轻重的地位，一个国家焊接技术水平的高低已成为其工业和科学技术现代化发展水平的一个重要标志。科技的发展推动了制造业的转型升级，智能制造被定位为《中国制造2025》的主攻方向工，也成为各国占领制造技术制高点的重点领域，目前全球装备制造业正朝着数字化、智能化、信息化、网络化方面发展。要推动装备制造业的智能化，焊接作业的智能化便成为必须解决的问题。

目前，在焊接作业过程中，大部分工厂对焊机的作业参数缺乏有效地监控措施，对因焊接不良导致的产品质量问题缺乏有效地追踪手段，质量问责机制不能有效执行，所以设计一种能够实现对焊机作业参数的有效监控，对操作人员的有效跟踪的焊接作业监控系统对工厂的智能化管理和我国智能制造的推广有重要意义。

目前对于工业焊机的无线数据采集系统，其一般由数据采集箱、无线网络和上位机服务器组成，工作流程如下：

数据采集箱与焊机相连，采集箱和上位机服务器通过自身的无线网卡联入无线网络建立连接，数据采集箱将从焊机所采集的电压、电流、送丝速度、气体流速等信号处理后通过无线网络发送给上位机服务器，上位机服务器接收采集箱所采集信号并存入数据库，从而实现对焊机工作状态的监控。

现有的焊机工作状态监控技术，虽然实现了对焊机的工作参数的有效监控，但存在如下不足：只是对焊机工作参数的记录，不能记录操作该焊机的作业人员，不能有效的支持焊接质量追踪及问责机制；缺乏对焊工资质的检查，缺乏对特种焊接作业人员水平的保证。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种针对现有焊机监控架构进行改进，引入工作人员身份识别架构，能够在实现焊机工作数据监测的同时，实现工作人员身份的审核，以及工作人员与焊接操作关联的工业焊机智能监控系统。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种工业焊机智能监控系统，针对焊机进行监控控制，包括测控箱、上位机服务器和外接电源；测控箱包括控制模块，以及分别与控制模块相连接的人员身份识别模块、继电器、无线通信模块；外接电源与控制模块相连接，且外接电源经过控制模块分别为人员身份识别模块、继电器、无线通信模块进行供电；外接电源经过继电器与焊机相连接，为焊机进行供电；控制模块通过信号线与焊机相连接，并获得焊机的工作电压和工作电流；控制模块通过无线通信模块与上位服务器进行无线通信，上位服务器中预存人员身份信息。

作为本发明的一种优选技术方案：还包括分流器，所述焊机包括焊机本体、保护气罐、送丝机、焊枪、摇控盒，其中，所述外接电源经过所述继电器与焊机本体的取电端相连接，为焊机本体进行供电；送丝机分别与保护气罐、焊枪相连接；焊机本体分别通过信号线与送丝机、摇控盒相连接；送丝机上用于为焊枪供电的取电端与焊机本体上的正极输出端相连接，焊机本体上的负极输出端与分流器的其中一端相连接，分流器的另一端与被加工工件活动连接，焊机本体正极输出端、送丝机、焊枪、被加工工件、分流器、焊机本体负极输出端构成回路；所述测控箱中的控制模块通过信号线与分流器的两端相连接；同时，控制模块通过信号线分别连接焊机本体正极输出端、焊机本体负极输出端。

作为本发明的一种优选技术方案：所述测控箱还包括与控制模块相连接的数据存储模块，所述外接电源经过控制模块为数据存储模块进行供电。

作为本发明的一种优选技术方案：所述人员身份识别模块为工作人员身份IC卡感应模块，所述工作人员配备与其身份信息对应的IC卡。

作为本发明的一种优选技术方案：所述控制模块为单片机。

本发明所述一种工业焊机智能监控系统采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计的工业焊机智能监控系统，针对现有焊机监控架构进行改进，引入工作人员身份识别架构，针对测控箱内部结构设计引入人员身份识别模块，配合上位服务器中预存的人员身份信息，实现工作人员焊接操作前的身份验证，仅在身份验证通过之后，方可实现焊机操作，由此，在针对焊机工作数据实现监测的同时，进一步实现了监测数据与工作人员的关联，方便对质量事件的追踪，为焊接质量的保障，提供了更加有效的技术支持。

与上述所设计工业焊机智能监控系统相对应的，本发明还要解决的技术问题是提供一种在实现焊机工作数据监测的同时，能够实现工作人员身份审核，以及工作人员与焊接操作关联，保障焊机质量的基于工业焊机智能监控系统的监控方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于工业焊机智能监控系统的监控方法，首先初始化所述测控箱，使得所述继电器断开外接电源针对焊机的供电，然后监控方法包括如下步骤：

步骤001. 所述测控箱中的控制模块通过人员身份识别模块获取工作人员身份信息，并通过无线通信模块上传至所述上位机服务器，然后进行步骤002；

步骤002. 上位机服务器接收工作人员身份信息，并与预存的人员身份信息进行比对，若比对通过，则上位机服务器存储该工作人员的比对记录，并向对应测控箱中的控制模块反馈通过信号，然后进入步骤004；若比对不通过，则上位机服务器向对应测控箱中的控制模块反馈不通过信号，并进入步骤003；

步骤003. 测控箱中的控制模块根据不通过信号，不做任何进一步操作；

步骤004. 测控箱中的控制模块根据通过信号，控制继电器连通外接电源与焊机本体之间的供电电路，使得外接电源针对焊机本体进行供电，并进入步骤005；

步骤005. 工作人员利用焊枪针对被加工工件进行焊接操作；同时，测控箱中的控制模块通过信号线采集分流器两端的压降，并经处理获得焊机的工作电流；以及控制模块通过信号线经焊机本体正极输出端、焊机本体负极输出端获得电压数值，并经处理获得焊机的工作电压；并且控制模块将所获焊机的工作电流、焊机的工作电压，通过无线通信模块实时上传至所述上位机服务器中，由上位机服务器针对焊机工作实现实时监控，以及针对所获焊机的工作电流、焊机的工作电压，对应于比对通过的工作人员进行存储。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤005中，所述测控箱中控制模块在获得焊机工作电压、焊机工作电流的同时，实时将所获焊机工作电压、焊机工作电流存储于数据存储模块中。

作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤005中，测控箱中的控制模块通过信号线采集分流器两端的压降，并且控制模块针对所获压降依次进行隔离放大、电压电流转换算法操作后，获得焊机的工作电流；以及控制模块通过信号线经焊机本体正极输出端、焊机本体负极输出端获得电压数值，并且控制模块针对所获电压数值依次进行隔离、转换后，获得焊机的工作电压。

本发明所述一种工业焊机智能监控系统的监控方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所设计工业焊机智能监控系统的监控方法，针对现有焊机监控架构进行改进，引入工作人员身份识别架构，由测控箱内部结构设计引入人员身份识别模块获取工作人员的身份信息，并交由上位服务器，经与预存人员身份信息的比对，实现工作人员身份的验证，并根据验证结果，自动控制针对焊机的供电，能够有效防止不具备特定焊接资质的人进行特定焊机作业；并且基于针对工作人员身份的验证，还能实现所获焊机工作监测数据与工作人员的关联，方便对质量事件的追踪，为焊接质量的保障，提供了更加有效的技术支持。

附图说明

图1是本发明所设计工业焊机智能监控系统的示意图；

图2是本发明所设计工业焊机智能监控系统中测控箱的模块示意图。

其中，1. 测控箱，2. 上位机服务器，3. 外接电源，4. 继电器，5. 分流器,6. 焊机本体，7. 保护气罐，8. 送丝机，9. 焊枪，10. 摇控盒，11. 被加工工件。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明设计了一种工业焊机智能监控系统，针对焊机进行监控控制，在具体的实际应用中，如图1所示，具体包括测控箱1、上位机服务器2、外接电源3和分流器5；测控箱1包括控制模块，以及分别与控制模块相连接的人员身份识别模块、继电器4、无线通信模块、数据存储模块；外接电源3与控制模块相连接，且外接电源3经过控制模块分别为人员身份识别模块、继电器4、无线通信模块、数据存储模块进行供电；如图2所示，焊机包括焊机本体6、保护气罐7、送丝机8、焊枪9、摇控盒10，其中，外接电源3经过所述继电器4与焊机本体6的取电端相连接，为焊机本体6进行供电；送丝机8分别与保护气罐7、焊枪9相连接；焊机本体6分别通过信号线与送丝机8、摇控盒10相连接；送丝机8上用于为焊枪9供电的取电端与焊机本体6上的正极输出端相连接，焊机本体6上的负极输出端与分流器5的其中一端相连接，分流器5的另一端与被加工工件11活动连接，焊机本体6正极输出端、送丝机8、焊枪9、被加工工件11、分流器5、焊机本体6负极输出端构成回路；所述测控箱1中的控制模块通过信号线与分流器5的两端相连接；同时，控制模块通过信号线分别连接焊机本体6正极输出端、焊机本体6负极输出端。控制模块通过无线通信模块与上位服务器2进行无线通信，上位服务器2中预存人员身份信息。

在具体的实际应用中，针对所述测控箱1中的人员身份识别模块，进一步设计采用工作人员身份IC卡感应模块，并且与之相配套，针对各个工作人员配备与其身份信息对应的IC卡，这样，工作人员身份IC卡感应模块即可通过工作人员所配备的IC卡获取工作人员的身份信息；还有针对控制模块，进一步设计采用单片机；不仅如此，针对其中的分流器5，设计采用EMICORCOM FL-2 500A分流器；针对其中的继电器，进一步设计采用昆二晶H3 100Z继电器。

对于上述所设计的工业焊机智能监控系统而言，实际应用中，对于多台焊机，可以一一对应分别设置多台测控箱1和多台和分流器5，其中，分流器5与测控箱1彼此也是一一对应，对于多台焊机而言，即测控箱1、分流器5、焊机三者彼此一一对应构成各组子系统，各个子系统中的测控箱1、分流器5、焊机按上述技术方案进行连接；然后，上位机服务器2通过无线网络分别与各组子系统进行通信，实现针对多个子系统的监测控制。

上述技术方案所设计的工业焊机智能监控系统，针对现有焊机监控架构进行改进，引入工作人员身份识别架构，针对测控箱1内部结构设计引入人员身份识别模块，配合上位服务器2中预存的人员身份信息，实现工作人员焊接操作前的身份验证，仅在身份验证通过之后，方可实现焊机操作，由此，在针对焊机工作数据实现监测的同时，进一步实现了监测数据与工作人员的关联，方便对质量事件的追踪，为焊接质量的保障，提供了更加有效的技术支持。

基于上述所设计的工业焊机智能监控系统，本发明进一步设计了基于工业焊机智能监控系统的监控方法，在实际的应用中，首先初始化所述测控箱1，使得所述继电器4断开外接电源3针对焊机的供电，然后监控方法具体包括如下步骤：

步骤001. 所述测控箱1中的控制模块通过人员身份识别模块获取工作人员身份信息，并通过无线通信模块上传至所述上位机服务器2，然后进行步骤002。

步骤002. 上位机服务器2接收工作人员身份信息，并与预存的人员身份信息进行比对，若比对通过，则上位机服务器2存储该工作人员的比对记录，并向对应测控箱1中的控制模块反馈通过信号，然后进入步骤004；若比对不通过，则上位机服务器2向对应测控箱1中的控制模块反馈不通过信号，并进入步骤003。

步骤003. 测控箱1中的控制模块根据不通过信号，不做任何进一步操作。

步骤004. 测控箱1中的控制模块根据通过信号，控制继电器4连通外接电源3与焊机本体6之间的供电电路，使得外接电源3针对焊机本体6进行供电，并进入步骤005。

步骤005. 工作人员利用焊枪9针对被加工工件11进行焊接操作；同时，测控箱1中的控制模块通过信号线采集分流器5两端的压降，并且控制模块针对所获压降依次进行隔离放大、电压电流转换算法操作后，获得焊机的工作电流；以及控制模块通过信号线经焊机本体6正极输出端、焊机本体6负极输出端获得电压数值，并且控制模块针对所获电压数值依次进行隔离、转换后，获得焊机的工作电压；接着控制模块将所获焊机的工作电流、焊机的工作电压存储于数据存储模块中，同时，控制模块将所获焊机的工作电流、焊机的工作电压，通过无线通信模块实时上传至所述上位机服务器2中，由上位机服务器2针对焊机工作实现实时监控，以及针对所获焊机的工作电流、焊机的工作电压，对应于比对通过的工作人员进行存储。

其中步骤005中，控制模块通过内置的信号隔离变换模块和内置的AD转换程序，以及数据滤波处理程序，针对实时所获焊机的工作电流信号、焊机的工作电压信号分别依次进行隔离变换操作、AD转换操作，以及滤波处理操作；并且所述测控箱1中控制模块将所获焊机的工作电压、焊机的工作电流存储于数据存储模块的过程中，当数据存储模块容量满后，则由控制模块新存储的焊机工作电压、焊机工作电流会自动覆盖数据存储模块中最早存储的数据。

上述技术方案所设计的工业焊机智能监控系统的监控方法，针对现有焊机监控架构进行改进，引入工作人员身份识别架构，由测控箱1内部结构设计引入人员身份识别模块获取工作人员的身份信息，并交由上位服务器2，经与预存人员身份信息的比对，实现工作人员身份的验证，并根据验证结果，自动控制针对焊机的供电，能够有效防止不具备特定焊接资质的人进行特定焊机作业；并且基于针对工作人员身份的验证，还能实现所获焊机工作监测数据与工作人员的关联，方便对质量事件的追踪，为焊接质量的保障，提供了更加有效的技术支持。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。