电弧焊接监控设备及方法与流程

本公开涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一电弧焊接监控设备及电弧焊接监控方法。

背景技术：

焊接，是一种在工业上十分常用的制造工艺。一般包括电弧焊、气焊等。其中，熔化极气体保护焊是利用焊丝与工件间产生的电弧作热源将金属熔化的焊接方法，在焊接过程中，影响焊接质量的因素有很多，例如：焊接的线能量、焊枪的姿态和焊接方向等因素，其中，线能量是指焊接的时候由焊接电源(或称焊机)输入给单位长度焊缝上的热量，主要由焊接电流、焊接电压和焊接速度决定。

现有技术中，为了便于控制焊接质量，需要采集焊接线能量数据，以便工艺人员根据这些数据得到焊接工艺管理数据库和焊接质量评判标准，并以此作为控制焊接工艺的标准。但是，目前没有可自动采集数据并对数据进行处理以得到线能量的装置，也没有能够根据实时得到的线能量适时发出报警的监控设备，因而需要人工进行大量的数据采集和设备操作的工作，不利于提高焊接质量和工作效率。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，一种电弧焊接监控设备，包括：

采集单元，用于采集焊枪的姿态信息，所述姿态信息至少包括所述焊枪的速度信息；

第一处理单元，用于获取焊接电源的电压和电流，据以结合所述速度信息计算出电弧的线能量；

第一比较单元，用于将所述线能量与预设判定表中的一个预设能量范围进行比较，并根据比较结果输出报警信号；

报警单元，用于接收所述报警信号，并响应所述报警信号进行报警。

在本公开的一种示例性实施例中，所述姿态信息还包括所述焊枪的角度信息，所述电弧焊接监控设备还包括：

第二处理单元，用于获取焊件的摆放角度，据以结合所述角度信息确定所述焊枪与所述焊件的相对夹角；

第二比较单元，用于将所述相对夹角与预设判定表中的一个预设角度范围进行比较，并根据比较结果输出所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述姿态信息还包括所述焊枪的方向信息，所述电弧焊接监控设备还包括：

第三处理单元，用于根据所述方向信息确定焊接方向；

第三比较单元，用于将所述焊接方向与所述预设判定表中的一个预设方向范围比较，并根据比较结果输出所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，其中：

所述第一比较单元还用于，判断所述线能量超出所述预设能量范围的持续时间是否大于第一阈值并在判断所述线能量超出所述预设能量范围的持续时间大于所述第一阈值后，输出所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，其中：

所述第二比较单元还用于，判断所述相对夹角超出所述预设角度范围的持续时间是否大于第二阈值并在判断所述相对夹角超出所述预设角度范围的持续时间大于所述第二阈值后，输出所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，其中：

所述第三比较单元还用于，判断所述焊接方向超出所述预设方向范围的持续时间是否大于第三阈值并在判断所述焊接方向超出所述预设方向范围的持续时间大于所述第三阈值后，输出所述报警信号。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电弧焊接监控设备还包括：

存储单元，用于存储所述线能量、所述相对夹角和所述焊接方向的信息。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设判定表包括与多种焊件一一对应关联的多个预设能量范围、多个预设角度范围和多个预设方向范围。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电弧焊接监控设备还包括：

输入单元，用于输入所述多种焊件的信息，所述第一比较单元能据以选择与各所述焊件关联的预设能量范围的一种或多种，所述第二比较单元能据以选择与各所述焊件关联的预设角度范围的一种或多种，所述第三比较单元能据以选择与各所述焊件关联的预设方向范围中的一种或多种。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一处理单元、所述第二处理单元和所述第三处理单元均能基于不同的地址同时与多个所述采集单元连接，所述多个采集单元与各个所述地址一一对应关联。

根据本公开的另一个方面，提供一种电弧焊接监控方法，包括：

采集焊枪的姿态信息，所述姿态信息至少包括所述焊枪的速度信息；

获取焊接电源的电压和电流，据以结合所述速度信息计算出电弧的线能量；

将所述线能量与预设判定表中的一个预设能量范围进行比较，并根据比较结果输出报警信号；

接收所述报警信号，并响应所述报警信号进行报警。

本公开电弧焊接监控设备及方法，可通过实时采集焊枪的姿态信息，并实时获取焊接电源的电流和电压，经计算后可得到电弧的线能量，可实时确定焊接过程中的电弧的线能量；通过将所述线能量与预设判定表中的预设能量范围比较并根据比较结果控制报警单元进行报警，实现了对电弧焊接过程中电弧的线能量的实时监控并可根据上述比较结果进行报警，提示操作人员进行处理，便于及时调节、纠错，有利于提高焊接质量；同时，可自动进行监控，不需要人工对数据进行处理，有利于提高工作效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图一。

图2示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图二。

图3示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图三。

图4示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图四。

图5示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图五。

图6示意性示出本公开电弧焊接监控设备一示例性实施方式的方框图六。

图7示意性示出示意性示出本公开电弧焊接监控方法一示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

用语“该”、“所述”和“上述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本示例实施方式中提供了一种电弧焊接监控设备，如图1，所述的电弧焊接监控设备可包括：

采集单元1，用于采集焊枪的姿态信息，所述姿态信息至少包括所述焊枪的速度信息；

第一处理单元2，用于获取焊接电源的电压和电流，据以结合所述速度信息计算出电弧的线能量；

第一比较单元3，用于将所述线能量与预设判定表中的一个预设能量范围进行比较，并根据比较结果输出报警信号；

报警单元4，用于接收所述报警信号，并响应所述报警信号进行报警。

本示例实施方式的电弧焊接监控设备，可通过采集单元1实时采集焊枪的姿态信息，并通过第一处理单元2实时获取焊接电源的电流和电压，经计算后可得到电弧的线能量，可实时确定焊接过程中的电弧的线能量；利用第一比较单元3可将所述线能量与预设判定表中的预设能量范围比较并根据比较结果控制报警单元4进行报警，实现了对电弧焊接过程中电弧的线能量的实时监控并可根据上述比较结果进行报警，提示操作人员进行处理，便于及时调节、纠错，有利于提高焊接质量；同时，可自动进行监控，不需要人工对数据进行处理，有利于提高工作效率。

下面，将对本示例实施方式中的电弧焊接监控设备的各部件进行进一步的说明。

在本示例性实施例中，所述电弧焊接监控设备用于监控电弧焊接设备，该电弧焊接设备可包括焊枪和焊接电源，该焊接电源具有通信接口，可通过通信线缆与通信接口连接，从而实现其它装置与该焊接电源间的通信。如图1，所述电弧焊接监控设备可包括：采集单元1、第一处理单元2、第一比较单元3和报警单元4。其中：

采集单元1可用于采集焊枪的姿态信息，所述姿态信息至少可包括焊枪的速度信息、角度信息和方向信息等。该采集单元1可包括：速度传感器、角度传感器和电子罗盘等。其中：

通过该速度传感器可检测上述焊枪的速度信息，并将该速度信息发送给第一处理单元2；通过该角度传感器可检测上述焊枪相对于水平面和/或竖直面的倾角，通过该电子罗盘可实时获取该焊枪的运动方向；上述速度传感器和角度传感器均可为接触式或非接触式，若采用接触式，则可将该速度传感器和角度传感器与焊枪连接，若采用非接触式，则可将该速度传感器和角度传感器安装于可用于检测焊枪速度的位置；该电子罗盘可检测焊枪的运动方向。

在本公开的其它示例实施方式中，该采集单元1还可采用姿态传感器或其它可用于检测焊枪的上述姿态信息的装置，在此不做特殊限定。同时，该采集单元1还可获取焊枪运动的加速度、运动轨迹等信息，以便用户掌握焊枪的运用状态。

第一处理单元2用于获取焊接电源的电压和电流，据以结合所述速度信息计算出电弧的线能量。

第一处理单元2可采用微处理器，也可采用计算机或服务器等其它可用于数据处理的装置，其可接收采集单元1发出的姿态信息；同时，可通过通信线缆和焊接电源的通信接口实现第一处理单元2与焊接电源的通信，使得第一处理单元2可获取焊接电源的焊接电压和焊接电流；然后可根据以下公式计算出电弧的线能量，并将该线能量的数据发送给第一比较单元3，该公式为：

q＝IU/v；

其中，q为线能量，I为焊接电流，U为焊接电压，v为焊枪的速度。

在本公开的其它实施方式中，第一处理单元2与焊接电源间的通信还可以采用无线通信的方式，通过设置用于进行信号的无线收/发的组件，实现无线通信，可参考现有无线通信的技术，在此不再赘述。

第一比较单元3用于将所述线能量与预设判定表中的一个预设能量范围进行比较，并根据比较结果输出报警信号。

第一比较单元3可与第一处理单元2采用同一微处理器、计算机或服务器等装置，并可接收第一处理单元2发出的线能量的数据；所述预设判定表可包含一个或多个预设能量范围，各个预设能量范围一一对应的与不同种焊件对应关联，以便适应不同的焊件的焊接要求；第一比较单元3能够选择与不同焊件关联的预设能量范围，以便进行比较；上述预设能量范围可为连续的数值区间，例如：a～b，其中，b大于a；所述比较结果有两种情况，一种是该线能量大于b或小于a，即上述线能量超出上述预设能量范围；另一种是线能量大于或等于a且小于或等于b，即未超出该预设能量范围。

可在判断该线能量超出预设能量范围后，获取线能量超出预设能量范围的持续时间，并判断该持续时间是否大于第一阈值，在判断该持续时间大于该第一阈值后，再输出上述报警信号。从而避免对偶然出现的超出范围的情况进行报警，防止对操作人员进行干扰；其中，上述第一阈值可由用户根据实验数据或经验自行设定，在此不做特殊限定。当然，也可在判断该线能量超出预设能量范围后，即直接向报警装置4输出报警信号，以进行报警，而不用获取上述持续时间。

报警单元4用于接收所述报警信号，并响应所述报警信号进行报警。

报警单元4可采用能发出报警音的装置，例如：蜂鸣器等；也可采用能发光的装置，例如：LED灯等；还可以是二者的结合，同时能以声、光两种方式提醒操作人员。报警单元4可与第一比较单元3电连接，当报警单元4接收到上述报警信号时，可发出报警音并发光，提示操作人员及时处理。

在本示例实施方式中，如图2，所述电弧焊接监控设备还可以包括：第二处理单元5和第二比较单元6。其中：

第二处理单元5用于获取焊件的摆放角度，据以结合所述角度信息确定所述焊枪与所述焊件的相对夹角。

第二处理单元5可与第一处理单元2采用同一微处理器、计算机或服务器等可用于数据处理的装置，其可接收采集单元1发出的上述姿态信息；焊件的摆放角度可由人工输入，或者根据焊件的种类从多个预设的摆放角度中选择，焊件的种类可在工作前设定，在工作时，可自动获取相应的摆放角度；该摆放角度可为焊件相对于水平面和/或竖直面的夹角。第二处理单元5可根据上述焊枪的姿态信息中的角度信息和焊件的摆放角度计算出焊枪与焊件的夹角，即上述相对夹角。

需要说明的是，在焊枪和焊件相对水平面和/或竖直面的夹角均已知的情况下，计算焊枪和焊件的相对夹角以为公知技术，故不再详细描述。

第二比较单元6用于将所述相对夹角与预设判定表中的一个预设角度范围进行比较，并根据比较结果输出所述报警信号。

第二比较单元6可与第二处理单元5采用同一微处理器、计算机或服务器等装置，并可接收第二处理单元5发出的相对角度的数据；所述预设判定表还可以包含一个或多个预设角度范围，各个预设能量范围一一对应的与不同种焊件对应，以便适应不同的焊件的焊接要求；第二比较单元6能够选择与不同焊件关联的预设能量范围，以便进行比较；上述预设角度范围可为连续的数值区间，例如：c～d，其中，d大于c；所述比较结果有两种情况，一种是该相对角度大于d或小于c，即上述相对角度超出上述预设角度范围；另一种是相对角度大于或等于c且小于或等于d，即未超出该预设角度范围。

可在判断该相对角度超出预设角度范围后，获取相对角度超出预设角度范围的持续时间，并判断该持续时间是否大于第二阈值，在判断该持续时间大于该第二阈值后，再输出上述报警信号。从而避免对偶然出现的超出范围的情况进行报警，防止对操作人员进行干扰；其中，上述第二阈值可由用户根据实验数据或经验自行设定，在此不做特殊限定。当然，也可在判断该相对角度超出预设角度范围后，即直接向报警装置4输出报警信号，以进行报警，而不用获取上述持续时间。

在本示例实施方式中，如图3，所述电弧焊接监控设备还可以包括：第三处理单元7和第三比较单元8。其中：

第三处理单元7可以用于根据所述方向信息确定焊接方向。

第三处理单元7可与第一处理单元2和第二处理单元5采用同一微处理器、计算机或服务器等可用于数据处理的装置，其可接收采集单元1发出的上述姿态信息，并根据该姿态信息中的方向信息确定焊枪的运动方向，即焊接方向，该焊接方向可以为左向、右向或者其它方向。

第三比较单元8可将上述焊接方向与上述预设判定表中的一个预设方向范围比较，并根据比较结果输出所述报警信号。

第三比较单元8可与第三处理单元7采用同一微处理器、计算机或服务器等装置，并可接收第三处理单元7发出的焊接方向的数据；所述预设判定表还可以包含一个或多个预设方向范围，各个预设能量范围一一对应的与不同种焊件对应，以便适应不同的焊件的焊接要求；第三比较单元8能够选择与不同焊件关联的预设能量范围，以便进行比较；上述预设方向范围可为左向、右向以及与左向或向右呈一定偏角的方向，该偏角大于或等于0°，其可根据实验数据或经验数据而定，在此不做特殊限定；所述比较结果有两种情况，一种是该焊接方向位于上述预设方向范围以外，即超出上述预设角度范围；另一种是该焊接方向位于上述预设方向范围以内，即未超出该预设角度范围。

可在判断该焊接方向超出预设方向范围后，获取焊接方向超出预设方向范围的持续时间，并判断该持续时间是否大于第三阈值，在判断该持续时间大于该第三阈值后，再输出上述报警信号。以避免对偶然出现的超出范围的情况进行报警，防止对操作人员进行干扰；其中，上述第三阈值可由用户根据实验数据或经验自行设定，在此不做特殊限定。当然，也可在判断该焊接方向超出预设方向范围后，即直接向报警装置4输出报警信号，以进行报警，而不用获取上述持续时间。

在本示例实施方式中，第一处理单元2、第二处理单元5、第三处理单元7、第一比较单元3、第二比较单元6和第三比较单元8可以是分别独立的单元；也可以是同一装置，如图1～图6中的虚线框所示，例如：微处理器、计算机、服务器或其它处理装置；采集单元1也可以有多个，当第一处理单元2、第二处理单元5、第三处理单元7为同一计算机时，多个采集单元1可通过该计算机分配的不同的IP地址或者其它地址与该计算机关联，并通过高速以太网或其它连接方式进行连接，从而可同时采集多个焊枪的姿态信息；同时，该计算机也可针对不同的焊接电源分配多个IP地址或其它地址并通过高速以太网或其它连接方式与多个焊接电源连接，以便同时获取多个焊接电源的数据和信息。

在本示例实施方式中，如图4，所述电弧焊接监控设备还可以包括：

存储单元9，用于存储所述线能量、所述相对夹角和所述方向信息。

存储单元9可以是上述微处理器的存储模块，也可以是存储器、计算机硬盘、内存等其它独立的可存储数据的介质；通过该存储单元9可存储焊枪的姿态信息，例如：线能量、相对夹角和焊接方向，还可以包括焊枪的运动轨迹信息和加速度信息等。采集单元1采集到的数据和信息均可处在存储单元9内。

在本示例实施方式中，如图5，所述电弧焊接监控设备还可以包括：

该输入单元10，用于输入所述多种焊件的信息。

该输入单元10可以是键盘、扫描仪、RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)采集器、触摸屏等设备，通过输入单元10可向第一处理单元2、第二处理单元5、第三处理单元7、第一比较单元3、第二比较单元6和/或第三比较单元8输入数据和信息；也可通过上述输入单元10向上述计算机输入数据和信息。

在本示例实施方式中，如图6，所述电弧焊接监控设备还包括：

显示单元11，该显示单元11可用于以图像形式显示焊枪的姿态和线能量，通过第一处理单元2、第二处理单元5和第三处理单元7，生成焊枪的姿态的图像，在显示单元11上显示出来；并根据线能量的数据生成线能量的变化曲线，在显示单元11上显示出来，以便用户更加直观的观察焊枪姿态和线能量变化。该显示单元11可以是液晶显示器、触摸屏等，但不以此为限，其还可以是其它可现实图像的显示装置。

本公开示例实施方式还提供了一种电弧焊接监控方法，如图7，所述电弧焊接监控方法可以包括：

步骤S10、采集焊枪的姿态信息，所述姿态信息至少包括所述焊枪的速度信息；

步骤S20、获取焊接电源的电压和电流，据以结合所述速度信息计算出电弧的线能量；

步骤S30、将所述线能量与预设判定表中的一个预设能量范围进行比较，并根据比较结果输出报警信号；

步骤S40、接收所述报警信号，并响应所述报警信号进行报警。

上述电弧焊接监控方法中各步骤的具体细节已经在对应的电弧焊接监控设备的各部件中进行了详细描述，因此此处不再赘述。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。