一种水下焊接监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水下焊接监控系统，包括旋转电弧焊枪、送丝机、下位机、上位机、伺服驱动器、水平电机、竖直电机、步进驱动器一、步进驱动器二、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、信号隔离器、带通滤波放大器、A/D转换器、场景监视摄像头、过程监视摄像头、焊缝检测摄像头、图像处理器以及与下位机相接的运动控制卡；本实用新型结构简单、安装方便、使用寿命长；工作时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。
【专利说明】 一种水下焊接监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监控系统，尤其是涉及一种水下焊接监控系统。
【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系统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，现有监控系统存在投入成本高、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。
实用新型内容
[0004]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，提供一种水下焊接监控系统，其结构简单、安装方便、使用寿命长；工作时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，本实用新型采用的技术方案是:一种水下焊接监控系统，其特征在于:包括旋转电弧焊枪、送丝机、下位机、上位机、对送丝机进行送丝起停控制的伺服驱动器、驱动所述旋转电弧焊枪水平方向移动的水平电机、驱动所述旋转电弧焊枪竖直方向移动的竖直电机、控制水平电机工作的步进驱动器一、控制竖直电机工作的步进驱动器二、对所述旋转电弧焊枪的焊接电流进行实时检测的电流检测单元、对所述旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行实时检测的频率检测单元、对所述旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测的高度检测单元、对所述旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测的旋转半径检测单元、将所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元和旋转半径检测单元检测到的数据依次进行光电隔离、放大滤波和模数转换处理的信号隔离器、带通滤波放大器和A/D转换器、对水下焊接场景图像进行拍摄的场景监视摄像头、对所述旋转电弧焊枪的焊接过程图像进行拍摄的过程监视摄像头、对所述旋转电弧焊枪的焊缝外观进行检测的焊缝检测摄像头、对所述场景监视摄像头、过程监视摄像头和焊缝检测摄像头拍摄到的图像进行处理的图像处理器以及与下位机相接的运动控制卡；所述电流检测单元、频率检测单元、高度检测单元和旋转半径检测单元均与信号隔离器相接，所述信号隔离器、带通滤波放大器、A/D转换器依序连接，所述场景监视摄像头、过程监视摄像头和焊缝检测摄像头均与图像处理器相接，所述伺服驱动器分别与送丝机和运动控制卡相接，所述步进驱动器一分别与水平电机和运动控制卡相接，所述步进驱动器二分别与竖直电机和运动控制卡相接，所述图像处理器、上位机和运动控制卡均与下位机相接。
[0006]上述一种水下焊接监控系统，其特征是:所述下位机为工控计算机。
[0007]上述一种水下焊接监控系统，其特征是:所述图像处理器为NVIDIA公司的GeForce图形处理器。
[0008]上述一种水下焊接监控系统，其特征是:所述伺服驱动器为RYC201D3-VVT2伺服电机驱动器。
[0009]上述一种水下焊接监控系统，其特征是:所述步进驱动器一和步进驱动器二均为研控YKA2304 M型适配驱动器。
[0010]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:结构简单、安装方便、使用寿命长。工作时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系统工作可靠性差、故障率高、监控不全面等问题。
[0011]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0013]附图标记说明:
[0014]I一送丝机；2—下位机；3—上位机；
`[0015]4一伺服驱动器；5—7_K平电机；6—整直电机；
[0016]7一步进驱动器一 ；8—步进驱动器二 ；9一电流检测单兀；
[0017]10一频率检测单兀；11 一局度检测单兀；12—旋转半径检测单兀；
[0018]13—信号隔离器；14一带通滤波放大器；15—A/D转换器；
[0019]16—场景监视摄像头；17—过程监视摄像头；18—焊缝检测摄像头；
[0020]19一图像处理器；20—运动控制卡。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型包括旋转电弧焊枪、送丝机1、下位机2、上位机3、对送丝机I进行送丝起停控制的伺服驱动器4、驱动所述旋转电弧焊枪水平方向移动的水平电机
5、驱动所述旋转电弧焊枪竖直方向移动的竖直电机6、控制水平电机5工作的步进驱动器一 7、控制竖直电机6工作的步进驱动器二 8、对所述旋转电弧焊枪的焊接电流进行实时检测的电流检测单元9、对所述旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行实时检测的频率检测单元10、对所述旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测的高度检测单元11、对所述旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测的旋转半径检测单元12、将所述电流检测单元9、频率检测单元10、高度检测单元11和旋转半径检测单元12检测到的数据依次进行光电隔离、放大滤波和模数转换处理的信号隔离器13、带通滤波放大器14和A/D转换器15、对水下焊接场景图像进行拍摄的场景监视摄像头16、对所述旋转电弧焊枪的焊接过程图像进行拍摄的过程监视摄像头17、对所述旋转电弧焊枪的焊缝外观进行检测的焊缝检测摄像头18、对所述场景监视摄像头16、过程监视摄像头17和焊缝检测摄像头18拍摄到的图像进行处理的图像处理器19以及与下位机2相接的运动控制卡20 ;所述电流检测单元9、频率检测单元10、高度检测单元11和旋转半径检测单元12均与信号隔离器13相接，所述信号隔离器13、带通滤波放大器14、A/D转换器15依序连接，所述场景监视摄像头16、过程监视摄像头17和焊缝检测摄像头18均与图像处理器19相接，所述伺服驱动器4分别与送丝机I和运动控制卡20相接，所述步进驱动器一 7分别与水平电机5和运动控制卡20相接，所述步进驱动器二 8分别与竖直电机6和运动控制卡20相接，所述图像处理器19、上位机3和运动控制卡20均与下位机2相接。
[0022]本实施例中，所述下位机2为工控计算机。
[0023]本实施例中，所述图像处理器19为NVIDIA公司的GeForce图形处理器。
[0024]本实施例中，所述伺服驱动器4为RYC201D3-VVT2伺服电机驱动器。
[0025]本实施例中，所述步进驱动器一 7和步进驱动器二 8均为研控YKA2304 M型适配
驱动器。
[0026]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】
1.一种水下焊接监控系统，其特征在于:包括旋转电弧焊枪、送丝机(I)、下位机(2)、上位机(3)、对送丝机(I)进行送丝起停控制的伺服驱动器(4)、驱动所述旋转电弧焊枪水平方向移动的水平电机(5)、驱动所述旋转电弧焊枪竖直方向移动的竖直电机(6)、控制水平电机(5)工作的步进驱动器一(7)、控制竖直电机(6)工作的步进驱动器二(8)、对所述旋转电弧焊枪的焊接电流进行实时检测的电流检测单元(9)、对所述旋转电弧焊枪的电弧旋转频率进行实时检测的频率检测单元(10)、对所述旋转电弧焊枪的焊枪高度进行实时检测的高度检测单元(11)、对所述旋转电弧焊枪的焊枪旋转半径进行实时检测的旋转半径检测单元(12)、将所述电流检测单元(9)、频率检测单元(10)、高度检测单元(11)和旋转半径检测单元(12)检测到的数据依次进行光电隔离、放大滤波和模数转换处理的信号隔离器(13)、带通滤波放大器(14)和A/D转换器(15)、对水下焊接场景图像进行拍摄的场景监视摄像头(16)、对所述旋转电弧焊枪的焊接过程图像进行拍摄的过程监视摄像头(17)、对所述旋转电弧焊枪的焊缝外观进行检测的焊缝检测摄像头(18)、对所述场景监视摄像头(16)、过程监视摄像头(17)和焊缝检测摄像头(18)拍摄到的图像进行处理的图像处理器(19)以及与下位机(2)相接的运动控制卡(20);所述电流检测单元(9)、频率检测单元(10)、高度检测单元(11)和旋转半径检测单元(12)均与信号隔离器(13)相接，所述信号隔离器(13)、带通滤波放大器(14)、A/D转换器(15)依序连接，所述场景监视摄像头(16)、过程监视摄像头(17)和焊缝检测摄像头(18)均与图像处理器(19)相接，所述伺服驱动器(4 )分别与送丝机(I)和运动控制卡(20 )相接，所述步进驱动器一(7 )分别与水平电机(5 )和运动控制卡(20 )相接，所述步进驱动器二( 8 )分别与竖直电机(6 )和运动控制卡(20 )相接，所述图像处理器(19)、上位机(3)和运动控制卡(20)均与下位机(2)相接。
2.按照权利要求1所述的一种水下焊接监控系统，其特征在于:所述下位机(2)为工控计算机。
3.按照权利要求1或2所述的一种水下焊接监控系统，其特征在于:所述图像处理器(19)为NVIDIA公司的GeForce图形处理器。
4.按照权利要求1或2所述的一种水下焊接监控系统，其特征在于:所述伺服驱动器(4)为RYC201D3-VVT2伺服电机驱动器。
5.按照权利要求1或2所述的一种水下焊接监控系统，其特征在于:所述步进驱动器一(7)和步进驱动器二(8)均为研控YKA2304 M型适配驱动器。
【文档编号】B23K9/10GK203599683SQ201320692684
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】郝杰 申请人:西安扩力机电科技有限公司