专利名称：一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于焊接深度估算技术领域，尤其是涉及一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统。
背景技术：
在自然界和各种工业生产过程中，存在着大量伴有相变的传热问题.例如冰的融化和凝固、铸造过程中金属铸件的凝固、焊接中焊条的熔化固结、晶体的生长等，其特点是在传热区域内存在着一个随时间移动的两相界面，该两相界面的位置未知，并且在该两相界面上放出或吸收潜热，这类问题又称为移动边界问题(Mefan问题)。现如今，在铸造、 焊接、塑料成型等加工工艺中，相变传热是基本的物理现象，其与材料性质、产品性能和质量等密切相关，例如在高精度焊接中，焊点的凝固情况决定了焊点的强度；又如在金属冶炼中，原料熔化或凝固的时间情况直接关系着生成的产品的物理化学性能。正因为这样一个物理量在许多同类问题中是控制或研究判断的基础，所以对传热过程中运动边界的实时跟踪有其特殊的实践价值。目前，有关Mefan问题的文献中，对运动边界进行控制的比较多见，而对其跟踪的较少。而且由于这类问题包含随时间变化的区域，使问题具有很强的非线性，给计算过程带来极大的困难。现如今仅有的几种多维问题的近似计算方法，其或需要采用插值过程，或涉及控制方程的转换，或需要采用复杂的网格系统，计算过程过于复杂且不便应用。另外， 现如今市面上还未出现一种能直接用于工业生产实践中的焊接深度估算系统，实际焊接时，本领域技术人员主要根据以往焊接经验对焊接深度进行估算，存在较大的主观因素，因而焊接深度估算结果的准确性难以得到有效保证。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其设计合理、接线方便、安装布设简便且使用操作简便、使用效果好，能对焊接过程中的焊接深度进行实时、准确把握。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于包括由上至下对被焊接工件焊接过程中布设在被焊接工件焊接部位底部的焊接状态检测单元、内部存储有多种焊材焊接过程中固液相变界面位置与对应焊接状态检测参数之间关系模型的数据存储单元、用于输入被焊接工件材质与设置控制参数的参数输入单元、结合参数输入单元所输入信息和数据存储单元内所存储数据对焊接状态检测单元所检测信息进行处理的处理器、与处理器相接的显示器以及对各用电单元进行供电的供电单元，所述焊接状态检测单元、数据存储单元、参数输入单元、处理器和显示器均与供电单元相接；所述焊接状态检测单元包括分别对被焊接工件焊接部位底部的温度和热流进行实时检测的温度检测单元和热流检测单元，所述温度检测单元和热流检测单元均与处理器相接，所述数据存储单元和参数输入单元均与处理器相接。
3[0006]上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是包括对被焊接工件的焊接时间进行统计的计时电路，所述计时电路与处理器相接。上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是所述温度检测单元为温度变送器。上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是所述热流检测单元为热流计。上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是所述处理器为 PC机。上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是所述参数输入单元和显示器集成为HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面与处理器相接。上述一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征是包括与处理器相接且由处理器进行控制的焊接深度提示单元。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理且安装布设方便，投入成本低。2、使用操作简便，实际使用时只需通过参数输入单元设置控制参数并输入被焊接工件的材质信息，同时在被焊接工件焊接部位底部布设的焊接状态检测单元对焊接过程中焊接部位底部的温度和热流进行实时检测即可。3、智能化程度高且使用效果好，实际焊接过程中，跟踪控制器能根据焊接状态检测单元所采集信息和被焊接工件的材质信息，自动对固液相变界面进行实时跟踪，以实现对焊接过程中的焊接深度进行实时、准确把握。同时，本实用新型具有焊接深度提示功能， 经济实用。综上所述，本实用新型设计合理、接线方便、安装布设简便且使用操作简便、使用效果好，能对焊接过程中的焊接深度进行实时、准确把握。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。附图标记说明1-焊接状态检测单元；1-1-温度检测单元 2-数据存储单元； 3-参数输入单元； 5-显示器；6-计时电路；
1-2-热流计； 4-处理器；
8-焊接深度提示单元。
具体实施方式如图1所示，本实用新型包括由上至下对被焊接工件焊接过程中布设在被焊接工件焊接部位底部的焊接状态检测单元1、内部存储有多种焊材焊接过程中固液相变界面位置与对应焊接状态检测参数之间关系模型的数据存储单元2、用于输入被焊接工件材质与设置控制参数的参数输入单元3、结合参数输入单元3所输入信息和数据存储单元2内所存储数据对焊接状态检测单元1所检测信息进行处理的处理器4、与处理器4相接的显示器 5以及对各用电单元进行供电的供电单元，所述焊接状态检测单元1、数据存储单元2、参数
4输入单元3、处理器4和显示器5均与供电单元相接。所述焊接状态检测单元1包括分别对被焊接工件焊接部位底部的温度和热流进行实时检测的温度检测单元1-1和热流检测单元，所述温度检测单元1-1和热流检测单元均与处理器4相接，所述数据存储单元2和参数输入单元3均与处理器4相接。所述处理器4根据参数输入单元3所输入信息，且结合数据存储单元2内所存储数据，对焊接状态检测单元1所检测信息进行分析处理，从而实现对被焊接工件的固液相变界面位置进行实时跟踪。本实施例中，本实用新型还包括对被焊接工件的焊接时间进行统计的计时电路6， 所述计时电路6与处理器4相接。所述温度检测单元1-1为温度变送器，所述热流检测单元为热流计1-2。所述处理器4为PC机。所述参数输入单元3和显示器5集成为HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面与处理器4相接。同时，本实用新型还包括与处理器4相接且由处理器4进行控制的焊接深度提示单元8。本实施例中，所述焊接深度提示单元8为声光报警器。由于数据存储单元2内预先存储有多种焊材焊接过程中固液相变界面位置与对应焊接状态检测参数(具体是被焊接工件焊接部位底部的温度和热流参数)之间的关系模型，因而实际使用时，只需先通过参数输入单元3输入被焊接工件的材质，之后处理器4便自动对参数输入单元3所输入信息进行分析，并根据分析结果在数据存储单元2内所存储数据中匹配出与被焊接工件材质相对应的关系模型；而启动焊接设备对被焊接工件进行焊接后，通过计时电路6对焊接时间进行自动统计，同时通过温度检测单元1-1和热流计1-2 对焊接过程中焊接部位底部的温度和热流参数进行实时检测，并将所检测信息同步传送至处理器4，处理器4结合匹配出的被焊接工件材质相对应的关系模型对温度检测单元1-1和热流计1-2所检测信息进行实时分析处理，并同步分析得出相对应的固液相变界面位置， 这样便能实现焊接过程中对被焊接工件的固液相变界面进行实时跟踪的目的。与此同时， 通过显示器5对实时跟踪得出的固液相变界面位置进行同步显示，从而实现通过在焊接面另一侧进行参数检测对焊接过程中被焊接工件的固液相变界面位置进行实时跟踪的目的， 且根据实时跟踪得出的固液相变界面位置便能直观得出当前状态下的焊接深度，焊接深度即为被焊接工件的固液相变界面位置与上表面之间的垂直距离。另外，本实用新型还具备焊接深度提示功能。实际使用过程中，当需对焊接深度进行监控时(例如当焊接至某一深度后便停止焊接时)，只需通过参数输入单元3输入需监控的焊接深度值，这样处理器4在对被焊接工件的固液相变界面位置进行实时跟踪的同时，将与实时跟踪出的固液相变界面位置对应的焊接深度与预先输入的焊接深度值进行比较，并根据比较结果对焊接深度提示单元8进行控制，从而实现将焊接至需监控的焊接深度时，焊接深度提示单元8进行同步提示。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于包括由上至下对被焊接工件焊接过程中布设在被焊接工件焊接部位底部的焊接状态检测单元(1)、内部存储有多种焊材焊接过程中固液相变界面位置与对应焊接状态检测参数之间关系模型的数据存储单元O)、用于输入被焊接工件材质与设置控制参数的参数输入单元(3)、结合参数输入单元( 所输入信息和数据存储单元O)内所存储数据对焊接状态检测单元(1)所检测信息进行处理的处理器G)、与处理器(4)相接的显示器(5)以及对各用电单元进行供电的供电单元，所述焊接状态检测单元(1)、数据存储单元( 、参数输入单元C3)、处理器(4) 和显示器( 均与供电单元相接；所述焊接状态检测单元(1)包括分别对被焊接工件焊接部位底部的温度和热流进行实时检测的温度检测单元(1-1)和热流检测单元，所述温度检测单元(1-1)和热流检测单元均与处理器(4)相接，所述数据存储单元( 和参数输入单元⑶均与处理器⑷相接。
2.按照权利要求1所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于包括对被焊接工件的焊接时间进行统计的计时电路(6)，所述计时电路(6)与处理器 ⑷相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于所述温度检测单元(1-1)为温度变送器。
4.按照权利要求1或2所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于所述热流检测单元为热流计(1-2)。
5.按照权利要求1或2所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于所述处理器⑷为PC机。
6.按照权利要求1或2所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于所述参数输入单元C3)和显示器( 集成为HMI人机交互界面，所述HMI人机交互界面与处理器(4)相接。
7.按照权利要求1或2所述的一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，其特征在于包括与处理器(4)相接且由处理器(4)进行控制的焊接深度提示单元(8)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于运动界面实时跟踪的焊接深度预估系统，包括被焊接工件焊接部位底部的焊接状态检测单元、内部存储有多种焊材焊接过程中固液相变界面位置与对应焊接状态检测参数之间关系模型的数据存储单元、用于输入被焊接工件材质与设置控制参数的参数输入单元、结合参数输入单元所输入信息和数据存储单元内所存储数据对焊接状态检测单元所检测信息进行分析处理以对被焊接工件的固液相变界面位置进行实时跟踪的处理器以及与处理器相接的显示器，焊接状态检测单元包括温度检测单元和热流检测单元。本实用新型设计合理、接线方便、安装布设简便且使用操作简便、使用效果好，能对焊接过程中的焊接深度进行实时、准确把握。
文档编号G01B21/18GK202070864SQ20112012268
公开日2011年12月14日 申请日期2011年4月23日 优先权日2011年4月23日
发明者尚重阳, 毕杨, 汪春华, 邓利红, 郝杰 申请人:西安航空技术高等专科学校