焊接预热温度智能测控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测系统，特别涉及一种焊接预热温度智能测控系统。
【背景技术】
[0002]焊接产业的发展非常迅速，在各行业中的自动化水平也都有明显的提高。汽车生产中已经普遍采用了弧焊焊接机器人、点焊机器人、机器人自动生产线等。而像锅炉厂这样的重大装备行业，因为其传统技术占主导、规模较大、改造投入成本高、维系全局、改造难度大等特点，自动化水平较低。在焊接过程中涉及预热温度的检测，基本上还沿用手工记录的传统方法。但随着工业社会的不断深入，这种现状一定要有所改观。在提高自动化水平的同时，需要提高焊接质量、优化焊接工艺，降低人工劳动强度，改善工作环境，从而综合上降低焊接成本。
【发明内容】
[0003]本发明是针对目前焊接预热温度记录不全、现场布线困难、预热数据无法实时获取、预热温度较难获取、加热源无法方便控制等问题，提出了一种焊接预热温度智能测控系统，能方便定位到加热点附近，实时记录、分析和显示预热温度数据，并在一定程度上控制加热源的输出，使预热温度维持在某一特定的温度范围内，提高焊接质量。
[0004]本发明的技术方案为:一种焊接预热温度智能测控系统，包括可移动支架、传感器模块、主控和显示模块、继电器模块、驱动模块、步进电机，所述传感器模块、主控和显示模块、继电器模块、驱动模块、步进电机安装在可移动支架上面，所述传感器模块在主控和显示模块的控制下，采集预热点附近某一区域内的温度数据，并把采集到的温度数据信号传输给主控和显示模块，主控和显示模块计算采集到的温度数据生成区域内的热成像图，并对热成像图进行温度场计算，自动判断加热源、焊缝温度、预热温度数据后，主控和显示模块输出控制信号给继电器模块，通过继电器模块控制外部加热源的阀门，使预热温度稳定在某一设定的温度范围内，以及主控和显示模块通过遥控器输出控制信号给驱动模块和激光器，通过驱动模块驱动步进电机带动可移动支架自由行走，经激光器定位到焊接预热点附近。
[0005]所述主控和显示模块内含有二块ARM处理器，二块ARM处理器分别用于实现温度计算和液晶显示；所述传感器模块为多点红外热电堆传感器，所述多点红外热电堆传感器采集的温度数据通过I2C通信模块的处理后分别传输给二块ARM处理器，一块ARM处理器对这些数据进行处理，并生成热成像图和最终的预热温度数据，另一块ARM处理器进行处理后在彩色触摸液晶屏上显示，并通过传输模块以有线或者无线的方式传输给服务器进行数据储存。
[0006]所述遥控器通过射频接收模块输出控制信号给驱动模块和激光器。
[0007]当预热温度接近设定的温度上限后，所述ARM处理器通过驱动模块控制继电器模块的闭合时间来控制加热源的阀门，从而使预热温度稳定在某一范围内；当预热温度超过上限时，所述ARM处理器点亮LED报警灯进行声光报警。
[0008]本发明的有益效果在于:本发明的焊接预热温度智能测控系统，基于传感器网络技术来对焊接过程预热温度进行检测，能够方便定位到加热点附近，并直观显示出当前测量的所有数据，且能储存和无线传输数据，无需排线放线，安装部署灵活，投资小，对焊接工件的焊接质量提供强有力的支持，能够提高焊接工件的一次成品率，具有相当大的经济价值和环保价值。
【附图说明】
[0009]图1为本发明的焊接预热温度智能测控系统结构示意图；
图2为本发明的焊接预热温度智能测控系统主控模块示意图；
图3为本发明的焊接预热温度智能测控系统组成无线网络示意图；
图4为本发明的焊接预热温度智能测控系统预热温度计算方法示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，一种焊接预热温度智能测控系统，整个系统由可移动支架1、传感器模块2、主控和显示模块3、继电器模块4、驱动模块5、步进电机6组成。传感器模块2、主控和显示模块3、继电器模块4、驱动模块5、步进电机6这几部分都是安装在可移动支架1上面。步进电机6接收主控和显示模块3的控制，在驱动模块5的支持下，可以使可移动支架1进行对应的移动操作；继电器模块4在主控和显示模块3的控制下，可以控制外部加热源的阀门，使预热温度稳定在某一设定的温度范围内；传感器模块2在主控和显示模块3的控制下，可以采集预热点附近某一区域内的温度数据；主控和显示模块3完成系统所有的控制和计算。
[0011]图2为本系统主控模块示意图，主控和显示模块3是本系统的核心，完成数据采集、计算、显示、传输以及输出控制等功能。主控和显示模块3内含二块ARM处理器，分别实现温度计算和液晶显示的功能，这种设计能够加快数据的处理能力和显示速度，提高用户体验。传感器模块2采用了 4*16多点红外热电堆传感器，能够把一定区域内的温度数据通过1?的形式，经过1?通信模块15的处理，传输给ARM处理器A14，ARM处理器A14对这些数据进行处理，并生成热成像图和最终的预热温度等数据，一方面传输给ARM处理器B17进行处理后在彩色触摸液晶屏18上显示，另一方面通过传输模块13以有线或者无线的方式传输给服务器进行数据储存。ARM处理器A14在对温度进行处理后，如果发现预热温度接近设定的温度上限后，通过驱动模块5控制继电器模块4的闭合时间来控制加热源的阀门12，从而使预热温度稳定在某一范围内。如果预热温度超过上限，则点亮LED报警灯10进行声光报警。彩色触摸液晶屏18除了显示热成像图以及预热温度等数据外，还能接受用户输入，对系统的某些参数如发射率、报警上下限、无线发送时间、刷新率、网络地址等进行修改。激光器8用于移动支架时候的定位，射频接收模块7用于接收遥控器的输入，从而控制可移动支架1的行走。
[0012]如图3所示焊接预热温度智能测控系统组成无线网络示意图，焊接预热温度智能测控系统305可以通过通讯模块组成通讯网络，把本机的数据及时传输到监控室的电脑301进行进一步处理。以安装的通讯模块是ZigBee模块为例，焊接预热温度智能测控系统305可以通过两种方式接入ZigBee网络。一种是焊接预热温度智能测控系统305通过ZigBee路由节点304再连接到ZigBee网关302，另一种是焊接预热温度智能测控系统305直接连接到ZigBee网关302。
[0013]图4为本发明的焊接预热温度智能测控系统预热温度计算方法示意图，本系统通过4*16多点红外热电堆传感器采集被测区域温度和环境温度，并通过ARM处理器内置算法进行温度计算后绘制成热成像图，再通过内置算法从热成像图中计算出最后的预热温度。此时，CPU把计算出来的预热温度和用户设定的工艺参数进行对比分析，分析结果既可以通过通讯模块传给上位机PC进行进一步处理，也可以通过液晶屏显示过程数据及分析结果。
【主权项】
1.一种焊接预热温度智能测控系统，包括可移动支架(I)、传感器模块(2)、主控和显示模块(3)、继电器模块(4)、驱动模块(5)、步进电机￠)，所述传感器模块(2)、主控和显示模块(3)、继电器模块(4)、驱动模块(5)、步进电机(6)安装在可移动支架(I)上面，其特征在于:所述传感器模块(2)在主控和显示模块(3)的控制下，采集预热点附近某一区域内的温度数据，并把采集到的温度数据信号传输给主控和显示模块(3)，主控和显示模块(3)计算采集到的温度数据生成区域内的热成像图，并对热成像图进行温度场计算，自动判断加热源、焊缝温度、预热温度数据后，主控和显示模块(3)输出控制信号给继电器模块(4)，通过继电器模块(4)控制外部加热源的阀门(12)，使预热温度稳定在某一设定的温度范围内，以及主控和显示模块⑶通过遥控器输出控制信号给驱动模块(5)和激光器(8)，通过驱动模块(5)驱动步进电机(6)带动可移动支架⑴自由行走，经激光器⑶定位到焊接预热点附近。2.根据权利要求1所述的焊接预热温度智能测控系统，其特征在于:所述主控和显示模块(3)内含有二块ARM处理器，二块ARM处理器分别用于实现温度计算和液晶显示；所述传感器模块(2)为多点红外热电堆传感器，所述多点红外热电堆传感器采集的温度数据通过I2C通信模块(15)的处理后分别传输给二块ARM处理器，一块ARM处理器对这些数据进行处理，并生成热成像图和最终的预热温度数据，另一块ARM处理器进行处理后在彩色触摸液晶屏(18)上显示，并通过传输模块(13)以有线或者无线的方式传输给服务器进行数据储存。3.根据权利要求1所述的焊接预热温度智能测控系统，其特征在于:所述遥控器通过射频接收模块(7)输出控制信号给驱动模块(5)和激光器(8)。4.根据权利要求2所述的焊接预热温度智能测控系统，其特征在于:当预热温度接近设定的温度上限后，所述ARM处理器通过驱动模块(5)控制继电器模块(4)的闭合时间来控制加热源的阀门(12)，从而使预热温度稳定在某一范围内；当预热温度超过上限时，所述ARM处理器点亮LED报警灯(10)进行声光报警。
【专利摘要】本发明涉及一种焊接预热温度智能测控系统，传感器模块在主控和显示模块的控制下，采集预热点附近某一区域内的温度数据，并把采集到的温度数据信号传输给主控和显示模块，主控和显示模块计算采集到的温度数据生成区域内的热成像图，并对热成像图进行温度场计算，自动判断加热源、焊缝温度、预热温度数据后，主控和显示模块输出控制信号给继电器模块，通过继电器模块控制外部加热源的阀门，使预热温度稳定在某一设定的温度范围内，以及主控和显示模块通过遥控器输出控制信号给驱动模块和激光器，通过驱动模块驱动步进电机带动可移动支架自由行走，经激光器定位到焊接预热点附近。该系统能自动识别真正的预热温度，从而提高焊接质量，对节能减排具有重大意义。
【IPC分类】G05D23/20
【公开号】CN105334889
【申请号】CN201510837178
【发明人】陈俊杰, 梅会儒, 史文, 王胜, 王珩, 侯建勤
【申请人】上海工业自动化仪表研究院
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月26日