[發明專利]分布式焊點質量監控系統及方法

無效

• 申請號: 200810032744.6
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN101226398A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 林忠欽;來新民;陳關龍;張延松;張小云
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05B19/048;B23K11/11
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種分布式焊點質量監控系統，包括：監控上位機，其特征在于，還包括：控制器局域網總線、分布式節點下位機，其中：監控上位機包括PC機和控制器局域網總線通訊適配卡，PC機與控制器局域網總線通訊適配卡通過PCI接口相連，控制器局域網總線通訊適配卡與各分布式節點下位機通過控制器局域網總線相連，各分布式節點下位機安裝在生產線上各工位的伺服焊槍編碼器和機器人控制器之間，在線實時提取焊點壓痕并發送到控制器局域網總線，PC機接收各分布式節點下位機發送過來壓痕數據信息，完成焊點質量信息統計和管理，并將因伺服焊槍工位變動導致的焊點匹配變更信息發送到對應ID號的分布式節點下位機，實時刷新分布式節點下位機判斷焊點合格與否的標準庫，并復位不合格焊點計數器，同時根據分布式節點下位機記錄的時間數據進行存儲，以供查看。

2.根據權利要求1所述的分布式焊點質量監控系統，其特征是，所述分布式節點下位機通過設備網協議開發，能夠從伺服焊槍脈沖編碼器中提取焊點壓痕數據，與從監控上位機接收的壓痕規范進行比較，來評判焊點質量合格與否，統計顯示不合格焊點數并報警，同時將壓痕數據發送到控制器局域網總線，供監控上位機進行數據統計和管理。

3.根據權利要求1或2所述的分布式焊點質量監控系統，其特征是，所述分布式節點下位機，包括：單片機、報警模塊、發光二極管顯示模塊、萬年歷模塊、控制器局域網總線通訊模塊、復位模塊，其中：單片機為分布式節點下位機的中央處理器，一方面單片機通過設備網協議開發，連接到伺服焊槍編碼器以提取焊點壓痕，另一方面，單片機分別與報警模塊、LED顯示模塊、萬年歷模塊、控制器局域網總線通訊模塊、復位模塊相連，報警模塊接收單片機的報警信號，當焊點不合格時進行報警；LED顯示模塊接收單片機的位選和段選信號，用于顯示不合格焊點計數以及焊點合格率百分比；萬年歷模塊接收單片機的寫信號，記錄系統時間；控制器局域網總線通訊模塊接收單片機的讀信號，并為單片機提供電源；復位模塊負責對電源電壓監視，防止程序死循環，對單片機及控制器局域網總線控制器進行復位。

4.一種分布式焊點質量監控方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，采集壓痕數據：分布式節點下位機安裝在伺服焊槍編碼器與機器人控制器之間，采用標準設備網電纜連接，接收伺服焊槍設備網型絕對串行編碼器反饋電極位移數據，并根據電極位移特征判斷點焊始末時刻，計算焊接過程中的電極位移即焊點壓痕，同時編碼器數據仍傳輸至機器人；

步驟二，在線評判、顯示與報警焊點質量：分布式節點下位機將采集到的帶焊點編號的壓痕數據與單片機片內存儲的壓痕標準庫進行比較，在線判斷焊點合格與否，當出現不合格焊點時報警模塊發出短促報警，同時對不合格焊點進行計數并計算合格率，由LED顯示模塊顯示，當焊點達到設定基數，而合格率過低時，報警模塊發出長時間的報警，提醒工作人員對焊接工位或參數進行調整；

步驟三，分布式節點下位機與監控上位機通訊：分布式節點下位機使用控制器局域網總線通訊模塊，將焊點的壓痕及合格與否信息實時發送到控制器局域網總線，以供監控上位機對焊點質量信息的存儲和管理，同時接收控制器局域網總線上監控上位機發送的與本節點ID相關的報文，更新當前工位焊點匹配的壓痕標準庫，并記錄更新的日期和時刻，使用切換按鈕在LFD顯示模塊上切換顯示；

步驟四，監控上位機編寫焊點質量信息數據庫，含伺服焊槍工位號、焊點匹配信息、壓痕標準庫、實測壓痕數據及焊點合格與否標志，系統運行時，監控上位機接收控制器局域網總線上各分布式節點下位機發送的壓痕數據幀，根據報文ID號判斷伺服焊槍工位，然后將焊點壓痕、合格與否信息存儲在對應的數據庫中，實現焊點質量信息數據庫管理；

步驟五，當某伺服槍工位焊點匹配發生變動時，監控上位機對數據庫中相應工位的焊點匹配信息及合格焊點壓痕規范進行修改，然后發送到控制器局域網總線上指定ID節點，更新下位機中存儲的壓痕標準庫，并復位不合格焊點計數器，同時將此時萬年歷模塊記錄的日歷時間數據進行存儲，以供查看。

5.根據權利要求4所述的分布式焊點質量監控方法，其特征是，步驟一中，所述采集壓痕數據，具體為：將獲得的編碼器數據經協議處理后，轉化為電極位置信息，賦值給一無符號變量D(0)，系統運行時，單片機以查詢方式將D(0)與基準值比較，以確定電極是否進入有效焊接范圍，當大于基準值時，焊槍打開幅度較大，不會有焊接動作發生，系統不予理會；反之，則表明電極接近工件，即將啟動焊接作業，此時每隔10ms查詢一次D(0)數據，比較當前值是否小于上一時刻值，若小于，則電極仍在下落，繼續循環；反之，則表明電極運動停止，達到預壓力，此值可作為焊前壓痕的初值，記為IND(0)；之后焊接開始，由于工件熔化，電極繼續下落，此后仍每隔10ms查詢一次D(0)數據，直至當前時刻值大于前一時刻值，表明焊接結束，焊槍打開，電極回位，此時將該時刻值作為壓痕末值，記為IND(1)，則壓痕IND＝[IND(0)-IND(1)]×R，R為比例系數，由伺服電機編碼器分辨率、傳動比計算得出。