一种灯杆焊缝识别系统、管理系统及方法与流程

本公开涉及一种灯杆焊缝识别系统、管理系统及方法。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

基础设施建设惠及广大人民群众，一直以来得到国家的大力倡导与扶持，四通八达的交通系统便是最好的见证。宽敞整洁的道路纵横交错，路灯作为配套设施，需求量也日益增长。焊接作为灯杆制造工艺中的重要一环，受到了制造厂商的重视。为了提高灯杆的生产效率和产品质量，节约生产成本，企业踊跃引进自动焊接技术来代替传统的人工焊接。与此同时，随着路灯数量的迅猛增长，路灯使用后的质量追踪和定期检修工作也日益繁杂，因此，对于路灯的统一化管理也迫在眉睫。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种灯杆焊缝识别系统、管理系统及方法，本公开能够利用灯杆的结构，在灯杆自动焊接时，定位杆体的焊缝，使其朝向底座法兰盘的固定方向，在定位到焊缝的同时，将该根灯杆的详细信息传送到服务器上，以便于后续的统一化管理。

首先，为了使技术方案更加清楚完整，进行以下内容的陈述：

在灯杆自动焊接工艺中，灯杆杆体与底座法兰盘之间的焊接工艺要求尤为严格，因为这关系到路灯在实际使用中的稳定性与安全性。灯杆杆体是由钢卷板在折弯机上先折成圆台，然后对重合的母线处进行焊接缝合后得到，因此灯杆杆体上会有一条贯穿始终的焊缝。为了让所有的灯杆整齐划一，力图让焊缝朝向法兰盘的一个固定位置，而不是任意方向，这样，在安装路灯时便可以统一让焊缝朝向马路背面，整齐美观。由于法兰盘在变位机上位置是固定的，因此只要让杆体的焊缝朝向一个固定位置后，将杆体与法兰盘对接后电焊，便可以实现灯杆整体的一致性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种灯杆焊缝识别系统，包括扫码枪、识别码、控制器和焊接流水线，其中，所述焊接流水线受控制器控制，包括焊台，所述焊台的一端设置有用于夹持灯杆杆体的夹紧机构，用于带动夹紧机构周向转动的旋转机构，以及用于推进灯杆杆体沿其轴向行进的推进机构，所述焊台的另一端设置有用于固定法兰盘的变位机；

所述灯杆杆体的焊缝处设置有与灯杆杆体信息一一对应的识别码，扫码枪设置于焊台的一侧，且设置高度与灯杆杆体相配合，扫码枪的扫描有效区能够覆盖所述识别码，所述控制器与所述扫码枪进行信息交互，所述控制器被配置为夹紧机构夹持灯杆杆体，并驱动旋转机构，直到接收到所述扫码枪的扫描信息，停止旋转机构，启动推进机构使灯杆杆体至变位机处，保证灯杆杆体的焊缝朝向法兰盘的固定位置。

作为进一步的限定，所述识别码记录有生产日期、检修间隔时间、产地、生产厂家、使用年限、生产批次和灯杆标号中的至少一个。

作为一种可选的方式，所述识别码为条形码。

当然，在其他的实施例中，可以选用其他方式，如二维码等。

作为一种可选的方式，所述夹紧机构和推进机构均为气动装置。

作为进一步的限定，所述识别码的上边缘或下边缘与所述焊缝平齐。

作为进一步的限定，所述控制器还连接有通信模块，与上位机进行远程通讯。

一种灯杆焊缝管理系统，包括服务器，所述服务器与上述灯杆焊缝识别系统进行信息交互，获取所述扫码枪的信息，所述服务器被配置为将识别码中每个字段进行截取并保存，完成整个灯杆信息的录入，并反馈录入结果给控制器。

所述服务器包括数据库和验证模块，所述验证模块被配置为对识别信息进行完整性的验证，所述数据库被配置为存储识别信息。

基于上述管理系统的工作方法，包括以下步骤：

将识别码固定到杆体焊缝位置处；

控制杆体旋转，直至扫码枪扫描到识别码；

根据首次扫描到识别码时的旋转方向，定位焊缝所在位置；

根据扫码枪发送的识别码信息，并检验信息的完整性与正确性；

确认信息无误后停止杆体的旋转，向前推进杆体，直至杆体与法兰盘接触至焊接位，同时将识别码信息发送到服务器；

服务器接收并验证信息，确认无误后存入数据库；若信息有误，则要求控制器重新发送。

作为进一步的限定，当识别码的一边缘与所述焊缝平齐时，当灯杆杆体朝一方向旋转时，该边缘首次被扫码枪扫描到，灯杆杆体朝反方向旋转时，另一边缘首次被扫码枪扫描到，当灯杆杆体朝反方向旋转时，需要继续旋转一定时间t。以保证焊缝与法兰盘的精确对准。

作为进一步的限定，所述时间t的确定过程包括：

构建与灯杆形状一致的圆台模型，根据识别码上下边缘的高度差，识别码固定位置一侧到上底面母线的距离，另一侧到上底面母线的距离，结合圆台模型的上底面半径、下底面半径和母线长度，计算出继续旋转的时间。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开在灯杆自动焊接时，精准定位杆体的焊缝，使其朝向底座法兰盘的固定方向，在定位到焊缝的同时，将对应的灯杆的详细信息传送到服务器上，便于后续的统一化管理；

本公开将扫码枪与控制器相连接，并将条形码固定在杆体的特定位置，实现扫码后将信息上传到服务器的同时，也完成了焊缝的定位工作，节约了管理时间，避免了重复扫描。

本公开能够让焊缝朝向法兰盘的一个固定位置，而不是任意方向，这样，在安装路灯时便可以统一让焊缝朝向马路背面，整齐美观。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实施例的数据验证流程图；

图2是本实施例的流水线结构图；

图3是本实施例的圆台模型图；

图4是本实施例的工作流程示意图；

其中，1、推进气缸，2、夹紧气缸，3、条形码，4、扫码枪，5、焊台，6、法兰盘，7、变位机。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

为了让所有的灯杆整齐划一，本实施例让焊缝朝向法兰盘的一个固定位置，而不是任意方向，这样，在安装路灯时便可以统一让焊缝朝向马路背面，整齐美观。由于法兰盘在变位机上位置是固定的，因此只要让杆体的焊缝朝向一个固定位置后，将杆体与法兰盘对接后电焊，便可以实现灯杆整体的一致性。

为了达到这个目的，本实施例提供了一套精准识别焊缝的设备，将其固定在特定的位置，然后旋转杆体，当发现焊缝时，停止旋转，然后通过气缸将其推进到法兰盘处点焊定型即可。除了需要识别焊缝外，本实施例还提供一套管理系统，将每一根灯杆的生产信息上传到服务器的数据库中，以便于对路灯的质量追踪和定期检修工作。

在本实施例中，以条形码为例进行说明，但是，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据不同的情况将条形码替换为其他识别码。

本实施例通过使用识别条形码来定位焊缝位置同时将条形码中的信息读取出来上传到服务器中，这套方案巧妙地解决了上述的两个问题，可谓一举两得。

本实施例的基本原理为：对于路灯的统一化管理自然需要每一根灯杆的相关信息，包括产地、生产厂家、检修间隔时间、使用寿命、安装地等，这些信息都可以存放在条形码的不同字段中。在扫码枪扫到条形码后，将条形码的内容以串口的方式传送到单片机内进行字段解析，处理器(在本实施例中选用单片机)在确认信息完整无误后，通过与串口连接的通讯模块(例如wifi模块)将信息发送到远程的服务器中，服务器将每个字段截取出来，将经过解析后的真实内容保存到数据库中，完成整个灯杆信息的录入，这样，每一根灯杆就有了自己的“身份证”，便于统一化管理。既然每根灯杆上都需要条形码，便可以将条形码固定在杆体的焊缝位置，且距离圆台两端的距离固定，这样，在扫到条形码，并完成信息录入后，便可以通过单片机输出一个信号给控制伺服电机的控制器(在本实施例中选用plc)，停止灯杆的旋转，将其推进到与法兰盘的焊接位，点焊定型。

当然，在其他实施例中，处理器或/控制器均可以替换为其他，如fpga、嵌入式系统等。

作为具体的示例，选择code93码作为灯杆信息的载体。服务器中需要录入灯杆的常见信息包括：生产日期、检修间隔时间、产地、生产厂家、使用年限、生产批次、灯杆标号等。生产日期信息如果以年月日形式存入条形码，需要8个字节的信息空间，会占用较多的条码资源，且每根灯杆具体在哪个时间点完成生产事先也难以确定，故无法将生产日期信息存入条形码中。

而本实施例是在杆体与法兰盘焊接时向服务器发送灯杆信息的，这属于整个灯杆制作的收尾环节，故可将服务器接收到灯杆信息的时间定义为生产日期，存入数据库即可，因为服务器进行每步操作时，都可以轻易调取当前的北京时间。关于产地信息，在本实施例中，利用邮政编码的编码规则，因为每个邮编都对应了一个具体的区域，服务器在导入这套对应规则后，可轻易的将邮编信息转换为地理位置信息存入数据库。营业执照注册号如同一家公司的身份证，可将其作为生产厂家的唯一标识存入条码中。其他的灯杆信息同理，只要拟定好对应的规则，服务器在接收到编码后能解析出真实信息，并将其存入数据库即可。

条码信息需经扫码枪读取后以串口方式发送给单片机，单片机在确认信息无误后，通过wifi模块将信息发送到云服务器，整个过程的信息流向如图1所示。可以看出，在本实施例中，需要对条码信息进行两次校验，这两次校验本实施例使用同一套校验策略，具体操作如下：

(1)在使用条形码生成器生成条码时，除了关于灯杆信息的编码外，可以在信息码的头部加入固定字符，标志编码的开始，本实施例称之为数据包的包头；编码器在完成输入的编码后，会在最后一位补充一个校验码，可将其定义为数据包的包尾。

(2)单片机在接收到一帧数据后，进入idle中断，在中断函数中，先判断这一帧数据的位数是否与预期相同，再看包头是否与预先定义的一致，检查无误后，计算由该帧中除校验位以外的数据位生成的校验数值是否与接收到的校验码一致。

具体的验证计算过程为：

x＝σ每位字符对应字符集中的数据值，mod43

校验码为x在39码字符集表中对应的字符。

(3)若步骤(2)任一环节与预期不符，则该帧数据无效，等待扫码枪再次发送数据；若步骤(2)各项校验与预期相符，则将数据发送到云服务器，云服务器重复环节(2)的校验。

当然，在其他实施例中，可以将上述双重验证过程简化为一次验证。

条形码固定位置的选择及焊缝的精准定位过程，首先需要说明的是，焊接流水线受控制器控制，包括焊台，焊台的一端设置有用于夹持灯杆杆体的夹紧机构，用于带动夹紧机构周向转动的旋转机构，以及用于推进灯杆杆体沿其轴向行进的推进机构，焊台的另一端设置有用于固定法兰盘的变位机。

在本实施例中，夹紧机构、推进机构均选用气缸，旋转机构选用电机。当然，上述结构利用已知的灯杆焊台设备即可。在此不再赘述。

如图2所示，为了让杆体焊缝统一朝向底座法兰盘的a处，本实施例须先固定扫码枪的位置，使其恰能扫描到与a处同一水平高度的b线，同时将条形码的上边缘c与杆体的焊缝平齐，下边缘d位于c的图示逆时针方向，这样当旋转杆体，使得条形码上边缘c与扫码枪的扫描有效区b线重合时，恰使焊缝的水平高度与a处平齐,此时，认为寻找到了焊缝，停止旋转，并推进杆体至法兰盘处，准备点焊定型，这样，就使得焊缝朝向法兰盘的固定位置。

如果按图2所示的顺时针方向旋转灯杆，寻找焊缝位置，那么首次被扫码枪扫描到的是条码的上边缘c，这符合预期；然而，考虑到用旋转电机带动灯杆旋转时必然需要夹紧灯杆，而夹紧装置多采用气动，这样在多圈单方向旋转后必然造成气管的缠绕，损坏设备。为了避免上述情况的发生，自然有逆时针方向旋转灯杆寻找焊缝的过程，这种情况下，扫码枪会先扫描到条码的下边缘d，而这并不是需要寻找的焊缝位置，故在成功扫码后，应让其继续逆时针旋转一定时间，使得条形码的上边缘与扫码枪的扫描有效区b线重合。

为了精确计算出在逆时针旋转灯杆时，首次扫码后电机继续旋转的时间t，本实施例建立如图3所示模型，其中圆台模型代表灯杆，其上底面半径为r1，下底面半径为r2,母线长为h1，条形码上下边缘的高度差为h2，其固定位置左侧到上底面的母线长度为m，右侧到上底面的母线长度为n。条形码所在部分虽然也是一小段圆台，但由于这段圆台的上下底面半径的差可忽略不记，故可将这段视为圆柱体，圆柱体的底面半径r3可取距离圆台下底面母线长度为(m+n)/2处圆台的截面半径即可，根据相似形的性质，r3的计算公式为：

则从条形码下边缘d旋转到上边缘c，需要旋转的角度ω计算公式为：

假设电机旋转的速度为qr/min，由于圆台旋转时各部分的角速度相同，故可算出电机继续旋转时间t为：

综上所述，当逆时针旋转灯杆，寻找焊缝时，扫码枪首次扫描到条码信息便可以立即停止旋转，因为此时已定位到焊缝位置；当顺时针旋转寻找焊缝时，首次扫描到的位置是条码的下边缘，需继续旋转时间t，才能恰好定位到焊缝所在位置。这样，就实现了对于焊缝的精准定位。

整体工作流程如附图4所示，具体描述如下：

s1:确定需要录入的灯杆信息并将其制作成条形码，固定到杆体特定位置；

s2:旋转杆体直至扫码枪扫描到条形码；

s3:根据首次扫描到条形码时的电机旋转方向，精准定位焊缝所在位置

s4:单片机接收来扫码枪发送的条码信息，并检验信息的完整性与正确性

s5:单片机确认信息无误后向plc发出下一步的动作指令，同时将条码信息发送到云服务器；

s6:服务器接收并验证信息，确认无误后存入数据库；若信息有误，则要求单片机重新发送；

s7:plc接收到单片机的指令后，停止旋转电机的旋转，同时将杆体通过推进气缸向前推进，直至杆体与法兰盘接触且可以焊接为止。

为了使本领域技术人员更加清楚本实施例中管理系统工作的各个环节，进行详细说明如下：

首先，需要将条形码制作出来并固定到杆体上。条形码中各字段的设定是建立灯杆信息管理系统的核心，应视具体需要定夺编码内容，一定要确保服务器在接收到编码信息后，能根据既定规则，将编码转换为真实信息，比如，本实施例用邮政编码规则传达产地信息时，当表示产地信息的字段为211409，服务器应将该邮编对应的具体地址江苏省仪征市大仪镇存入数据库。当确定条形码的编码内容后，本实施例只需将内容输入条形码生成器，并选择条形码种类为code93码，便可以生成带校验位的条形码。虽然条形码生成后可以很轻松的粘贴到灯杆上，但是为了避免它在使用时的损伤，应在其粘贴后，附加一层防护装置，可以确保条码能被扫描的同时又不会破损。在固定条形码时，也应注意其相对于杆体的一致性，因为这是本实施例定位焊缝的重要依据，具体位置的选择可参见发明内容的第四条。

一切准备就绪后，便可以将灯杆投入生产线。在焊接杆体与底座法兰盘的环节时，由于灯杆在摆放和搬运过程中的扰动，杆体焊缝的朝向是任意的，为了使焊缝朝向法兰盘的固定位置a，达到整洁美观的目的，在固定扫码枪时，应确保扫码有效区恰与a处于同一垂直高度，且在同一侧，此时，让气缸夹紧灯杆头部，电机进行旋转，然后用上面提到的方法来精准定位焊缝位置。

定位到焊缝时，单片机已经接收到了扫码枪发送的条码信息，并同时向plc发送了停止旋转指令，此时需要对信息进行核对，具体信息校验方法，可参见发明内容的第三条。信息核对无误后，单片机向plc发送气缸推进指令，准备杆体与法兰盘的点焊定型，与此同时，单片机还要将接收到的条码信息，通过wifi模块，上传到云服务器，服务器接收信息，确认无误后，解析编码内容，并将解析后的内容存储到数据库中，完成灯杆的信息录入。根据建成的数据库，便可以建立一套完整的灯杆信息管理系统，只需再次扫描已经录入过信息的条形码，便可以显示关于该根灯杆的所有信息。至此，本实施例便完成了一种基于条形码的灯杆焊缝识别及其管理系统的建立。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。