钢筋骨架滚焊机主要由主驱动机构29、变径机构30、焊接进给机构31和牵引机构32四大部分组成，其中，主驱动机构29通过三相异步电动机A 13驱动变径机构30中的主花盘和牵引机构32中的牵引花盘同步转动，与牵引机构32配合，完成环筋在纵筋上的缠绕;变径机构30通过48台步进电机8驱动焊接座移动来改变48根纵筋相对于主花盘中心的位置，形成所需要的钢筋骨架横截面形状;焊接进给机构31通过伺服电机10驱动焊枪按插补算法获得的位移量和速度进行运动，实现钢筋骨架环筋和纵筋间的焊接，同时，CCD摄像机A 23安装在焊接进给机构31上，实时拍摄焊缝图像，并将图像进行上传;牵引机构32通过三相异步电动机B 14驱动来牵引花盘沿轴线方向作直线运动，与主驱动机构29配合，实现环筋以螺旋线的形式在纵筋上的缠绕。
[0038]下面针对钢筋骨架焊接的【具体实施方式】对本发明进行阐述:
[0039]1.在工控机上进行复位操作，使变径机构30中的48个焊接座移动到原点位置，以及使牵引机构32移动到原点位置；
[0040]2.在滚焊机的控制程序中设置所要焊接钢筋骨架的横截面的参数(如圆的直径、矩形的长宽等)以及滚焊速度、钢筋骨架螺距等相关参数，并运行焊接程序；
[0041]3.安装在变径机构30上的48台步进电机8根据所设置的钢筋骨架横截面的形状，分别驱动每一个焊接座移动指定的位移量，使48根纵筋形成所设定的钢筋骨架横截面形状。在此过程中，采用了ZigBee信号传输技术，工控机I将485信号的控制指令发送给ZigBee无线传输模块A 4，ZigBee无线传输模块A 4将485控制信号转换为ZigBee信号，并发射出去，ZigBee无线传输模块B 5接收到来自ZigBee无线传输模块A 4所反射的ZigBee信号，再将ZigBee信号转换为485信号发送给485双轴运动控制器6，485双轴运动控制器6识别来自工控机I的控制指令，实现对步进电机8的运动控制。采用ZigBee信号传输技术，避免了步进电机8随着变径机构30上的主花盘转动而产生的接线问题。针对异形管钢筋骨架滚焊机变径机构30上的48台步进电机8的运动控制，采用I个ZigBee无线传输模块A 4作为工控机I控制指令的发射器，24个ZigBee无线传输模块B 5接收来自ZigBee无线传输模块A 4所发射的信号，每一个ZigBee无线传输模块B 5拥有一个与其它相同模块而不同的固定地址，故工控机I可以控制ZigBee无线传输模块A 4所发射的ZigBee信号，来实现对目标步进电机8的控制。
[0042]4.所有的焊接座都移动指定的位移量后，人工将每根纵筋穿入焊接座中，工控机I通过数字量输入/输出模块26来控制电磁阀21的工作状态，夹紧纵筋；
[0043]5.完成纵筋的夹紧之后，主驱动机构29中的三相异步电动机A 13开始工作，带动变径机构30中的主花盘和牵引机构32中的牵引花盘同步转动，并利用光电编码器11实时反馈主驱动机构29中的三相异步电动机A 13的运行速度给工控机I，进而监测主花盘的实际转速；
[0044]6.在主驱动机构29开始驱动主花盘旋转后，牵引机构32中的三相异步电动机B 14开始工作，带动牵引花盘沿着轴向移动，并利用光电编码器11实时反馈牵引机构32中的三相异步电动机B 14的运行转速给工控机I，进而监测牵引花盘在轴向的移动速度；
[0045]7.牵引机构32工作的同时，焊接进给机构31中伺服电机10驱动焊枪按插补算法获得的位移量和速度进行运动，实现环筋在纵筋上的焊接。同时，CCD摄像机A 23安装在焊接进给机构31上，实时拍摄当前焊缝图像，并将图像进行传输给工控机，工控机I对图像进行处理，分析当前的焊接质量；
[0046]8.安装在异形管钢筋骨架滚焊机装置内的接近开关17与行程开关18用来辅助滚焊机装置的复位以及运行过程中机构的位移量限制；电流传感器15和压力传感器16用来对滚焊机的工作过程进行实时的监测；报警指示灯22用来提醒操作人员滚焊机是否出现故障。
[0047]9.完成钢筋骨架的焊接后，取下钢筋骨架，将其放到指定的检测地点，通过CCD摄像机B 24来拍摄钢筋骨架的外形图像，将拍摄的图像通过图像采集卡25上传给工控机1，工控机I对所拍摄的图片进行处理，最后计算出钢筋骨架的实际外形尺寸，供操作人员参考。
[0048]综合上述，本发明一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，是针对异形管钢筋骨架滚焊机所开发的一套全自动生产的控制系统。在钢筋骨架加工之前，先将纵筋安装在滚焊机上，在上位机程序上设置好所要加工钢筋骨架的形状参数以及一些基本的焊接参数，运行控制程序，即可完成钢筋骨架的自动焊接。同时，在焊接的过程中，可以从上位机程序中读取当前滚焊机运行状态的相关参数值，以及通过对CCD摄像机A所拍摄的焊缝图像进行分析与处理，实现对钢筋骨架焊接质量的在线检测，通过对CCD摄像机B所拍摄的钢筋骨架外形图像进行分析与处理，计算出当前的钢筋骨架形状参数，再与加工前所设置的参数进行对比，进而判断钢筋骨架的外形尺寸是否合格。远程用户可以通过浏览器实现对滚焊机运行过程的远程监控。本发明具有数据采集、状态监测、逻辑控制、连锁保护、多轴运动控制、焊接质量在线检测、钢筋骨架尺寸快速测量等功能，提高了异形管钢筋骨架的加工效率，降低了操作的复杂性，对工人的依赖性减少，钢筋骨架的加工成本降低。
[0049]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【主权项】
1.一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:包括工控机、运动控制单元、机器视觉检测单元和远程监控端;其中: 工控机，作为控制系统的上位机，用于设置焊接钢筋骨架的相关参数，以及对异形管钢筋骨架滚焊机运行过程的实时监控，处理机器视觉检测单元传送的焊缝图像和钢筋骨架整体图像，实现对焊接质量和钢筋骨架的尺寸检测，并作为远程监控端通过Internet访问的服务器端； 运动控制单元，用于根据工控机的指令，实现对滚焊机的运动控制和数据采集； 远程监控端，以工控机为VNC服务器，供操作人员通过浏览器或VNC客户端实现对现场滚焊机的远程操作和远程调试； 机器视觉检测单元，用于在线采集滚焊机焊缝图像和钢筋骨架整体图像，并传送至工控机。2.如权利要求1所述的一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:所述运动控制单元包括ZigBee无线传输模块组、485单轴运动控制器、485双轴运动控制器、高速脉冲计数模块、模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块，其中，ZigBee无线传输模块组用于将工控机发出的指令传送给485双轴运动控制器，由485双轴运动控制器根据工控机的指令对步进电机进行运动控制;485单轴运动控制器根据工控机的控制指令对伺服电机进行运动控制；高速脉冲计数模块用于采集三相异步电动机的旋转角度并反馈给工控机;所述模拟量输入/输出模块一方面将异形管钢筋骨架滚焊机中电流传感器和压力传感器输入的模拟量信号送入工控机，另一方面根据工控机的指令向变频器发送模拟量信号;所述数字量输入/输出模块采集接近开关、行程开关和磁性开关的工作状态并送入工控机，并根据工控机的指令控制中间继电器、电磁阀以及报警指示灯的工作状态。3.如权利要求2所述的一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:所述ZigBee无线传输模块组包含有I个第一 ZigBee无线传输模块和数个第二 ZigBee无线传输模块，其中，第二ZigBee无线传输模块的数量与485双轴运动控制器的数量相同并一一对应，第一ZigBee无线传输模块将来自工控机的485信号转换为ZigBee信号发射出去，第二ZigBee无线传输模块接收到该ZigBee信号，并解析为485信号，再发送给485双轴运动控制器，通过485双轴运动控制器来实现工控机对步进电机的运动控制。4.如权利要求2所述的一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:所述485双轴运动控制器对应连接两台步进驱动器，每台步进驱动器连接一台步进电机。5.如权利要求2所述的一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:所述高速脉冲计数模块连接光电编码器，通过光电编码器采集三相异步电动机的旋转角度。6.如权利要求2所述的一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，其特征在于:所述机器视觉检测单元包括第一CCD摄像机、第二CCD摄像机和图像采集卡，其中，第一CCD摄像机用于拍摄钢筋骨架在焊接过程中的焊缝图像，并通过图像采集卡将图像上传给工控机;第二 CCD摄像机用于拍摄加工完成后的钢筋骨架外形图像，并通过图像采集卡将图像上传给工控机。
【专利摘要】本发明公开一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，包括工控机、运动控制单元、机器视觉检测单元和远程监控端；工控机作为控制系统的上位机，用于设置焊接钢筋骨架的相关参数，以及对异形管钢筋骨架滚焊机运行过程的实时监控，并作为远程监控端通过Internet访问的服务器端；运动控制单元用于根据工控机的指令，实现对滚焊机的运动控制和数据采集；远程监控端以工控机为VNC服务器，供操作人员通过浏览器或VNC客户端实现对现场滚焊机的远程操作和远程调试；机器视觉检测单元用于在线采集滚焊机焊缝图像和钢筋骨架整体图像，并传送至工控机。此种控制系统采用分布式控制，并将机器视觉检测、Zigbee信号无线传输和远程监控等技术集成到控制系统中，自动化程度高。
【IPC分类】B23K37/00, B23K101/06, B23K37/053
【公开号】CN105499852
【申请号】CN201610004710
【发明人】齐继阳, 孟洋, 唐文献, 李钦奉, 苏世杰, 张建, 魏赛, 陆震云
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月4日