一種水下焊接的無線監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)控方法，尤其是涉及一種水下焊接的無線監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著海洋工程向深海挺進，水下焊接作為水下工程結(jié)構(gòu)安裝和維修施工中不可缺少的重要工藝手段，越來越受到各海洋大國的重視。水下焊接技術(shù)在先進技術(shù)的推進下進入了新的發(fā)展時期，并呈現(xiàn)出兩個主要特點:第一是基于社會經(jīng)濟發(fā)展的需求，大量簡單、經(jīng)濟的水下焊接技術(shù)得到發(fā)展，主要表現(xiàn)在濕法水下焊接技術(shù)的擴大使用；第二是基于多信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)、傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)低成本、簡單、高質(zhì)量的水下焊接技術(shù)，研制高效率、智能化、自動化的水下焊接設(shè)備。由于水下焊接環(huán)境的復(fù)雜性和危險性，以及人類生理條件的限制(飽和氣體潛水的最大深度只有650m)，發(fā)展水下焊接自動化具有十分重要的意義。
[0003]現(xiàn)有水下自動焊接監(jiān)控方法通常通過安裝圖像監(jiān)視系統(tǒng)來觀察焊接熔池和焊縫成型情況，或者通過超聲測距裝置對焊縫進行實時跟蹤，以便更好的研究水下焊接電弧機理、控制焊接過程、優(yōu)化焊接工藝參數(shù)。但是，由于焊接過程的特殊性，現(xiàn)有監(jiān)控方法存在投入成本高、工作可靠性差、故障率高、監(jiān)控不全面等問題，焊接質(zhì)量有待進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，通過對旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的多個參數(shù)進行實時檢測，獲得最佳工藝參數(shù)曲線，并能提供焊接場景監(jiān)視、焊接過程監(jiān)視和焊縫外觀檢測，提高了控制精度和焊接質(zhì)量，降低了投入成本。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟一，建立通訊連接:監(jiān)控中心服務(wù)器與水下焊接控制系統(tǒng)通過GSM網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊連接；所述水下焊接系統(tǒng)包括下位機、旋轉(zhuǎn)電弧焊槍、送絲機、伺服驅(qū)動器、水平電機、豎直電機、第一步進驅(qū)動器、第二步進驅(qū)動器、運動控制卡、圖像檢測單元和信號采集與處理單元，所述伺服驅(qū)動器與送絲機相接，所述第一步進驅(qū)動器與水平電機相接，所述第二步進驅(qū)動器與豎直電機相接，所述伺服驅(qū)動器、第一步進驅(qū)動器和第二步進驅(qū)動器均與運動控制卡相接，所述運動控制卡與下位機相接；所述下位機通過與其連接的GSM無線通信模塊經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控中心服務(wù)器相接；
[0007]步驟二，旋轉(zhuǎn)電弧焊槍工作參數(shù)采集與處理:采用所述信號采集與處理單元對旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的工作參數(shù)進行檢測與處理，所述信號采集與處理單元包括電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元以及依次相接的信號隔離器、帶通濾波放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元均與信號隔離器相接；所述參數(shù)采集與處理包括下述方式:
[0008]電流檢測單元對水下焊接用的旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊接電流進行實時檢測；頻率檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的電弧旋轉(zhuǎn)頻率進行實時檢測；高度檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊槍高度進行實時檢測；旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊槍旋轉(zhuǎn)半徑進行實時檢測；
[0009]所述電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元將檢測到的信號分別經(jīng)信號隔離電路進行光電隔離后傳輸給帶通濾波放大器，帶通濾波放大器將接收到的信號進行帶通濾波和信號放大后傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給下位機；
[0010]步驟三，水下焊接圖像檢測與處理:采用圖像檢測單元對焊接場景和焊接工作過程進行圖像檢測與處理，所述圖像檢測單元包括圖像處理器以及分別與圖像處理器相接的場景監(jiān)視攝像頭、過程監(jiān)視攝像頭和焊縫檢測攝像頭；所述圖像檢測與處理方式如下:
[0011]場景監(jiān)視攝像頭對水下焊接場景圖像進行拍攝；過程監(jiān)視攝像頭對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊接過程圖像進行拍攝；焊縫檢測攝像頭對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊縫外觀圖像進行拍攝；
[0012]所述場景監(jiān)視攝像頭、過程監(jiān)視攝像頭和焊縫檢測攝像頭將拍攝到的圖像信息傳輸給圖像處理器，圖像處理器對接收到的信息依次進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、圖像編碼和圖像壓縮后傳輸給下位機；
[0013]步驟四，信號無線發(fā)送與接收:所述下位機將A/D轉(zhuǎn)換器和圖像處理器傳輸過來的信號發(fā)送給GSM無線通信模塊，GSM無線通信模塊對上述信號進行協(xié)議轉(zhuǎn)換和信號調(diào)制后通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控中心服務(wù)器；
[0014]步驟五，信號遠程處理及控制命令發(fā)送:監(jiān)控中心服務(wù)器對檢測到的圖像數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)電弧焊槍工作參數(shù)進行存儲和判斷，同時在與其相接的顯示器上進行顯示；監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)判斷結(jié)果得出控制命令，與下位機進行信息交互，向下位機發(fā)出控制命令；
[0015]步驟六，控制命令接收，焊接工作執(zhí)行:下位機接收到所述控制命令后，向運動控制卡發(fā)出信號，運動控制卡控制相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)完成焊接工作；具體方式如下:
[0016]伺服驅(qū)動器對送絲機進行啟動和停止控制；
[0017]第一步進驅(qū)動器驅(qū)動水平電機工作，水平電機帶動所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍沿水平方向移動焊接；
[0018]第二步進驅(qū)動器驅(qū)動豎直電機工作，豎直電機帶動所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍沿豎直方向移動焊接；
[0019]采用電機轉(zhuǎn)速測量儀對所述水平電機和豎直電機的轉(zhuǎn)速進行實時檢測，下位機根據(jù)檢測到的轉(zhuǎn)速分別對水平電機和豎直電機的轉(zhuǎn)速做出實時調(diào)整；所述電機轉(zhuǎn)速測量儀分別與下位機和上述兩個電機相接；
[0020]步驟七，故障報警:下位機將水下焊接控制系統(tǒng)的運行狀況實時傳遞給監(jiān)控中心服務(wù)器，監(jiān)控中心服務(wù)器對其進行分析和判斷，若發(fā)現(xiàn)有運行故障，則立即驅(qū)動報警裝置發(fā)出報警信號；同時向監(jiān)控人員的GSM手機上發(fā)送故障報警短信；所述報警裝置與監(jiān)控中心服務(wù)器相接。
[0021]上述一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，其特征是:所述下位機為工控機。
[0022]上述一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，其特征是:所述圖像處理器為GeForce圖形處理器。。
[0023]上述一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，其特征是:所述伺服驅(qū)動器為RYC201D3-VVT2伺服電機驅(qū)動器。
[0024]上述一種水下焊接的無線監(jiān)控方法，其特征是:所述GSM無線通信模塊為西門子TC35GSM 模塊。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:步驟簡單、使用靈活方便，通過對旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的多個參數(shù)進行實時檢測，獲得最佳工藝參數(shù)曲線，并能提供焊接場景監(jiān)視、焊接過程監(jiān)視和焊縫外觀檢測，提高了控制精度和焊接質(zhì)量，降低了投入成本，有效解決了現(xiàn)有水下焊接監(jiān)控方法工作可靠性差、故障率高、監(jiān)控不全面等問題。
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所示，本發(fā)明包括以下步驟:
[0029]步驟一，建立通訊連接:監(jiān)控中心服務(wù)器與水下焊接控制系統(tǒng)通過GSM網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊連接；所述水下焊接系統(tǒng)包括下位機、旋轉(zhuǎn)電弧焊槍、送絲機、伺服驅(qū)動器、水平電機、豎直電機、第一步進驅(qū)動器、第二步進驅(qū)動器、運動控制卡、圖像檢測單元和信號采集與處理單元，所述伺服驅(qū)動器與送絲機相接，所述第一步進驅(qū)動器與水平電機相接，所述第二步進驅(qū)動器與豎直電機相接，所述伺服驅(qū)動器、第一步進驅(qū)動器和第二步進驅(qū)動器均與運動控制卡相接，所述運動控制卡與下位機相接；所述下位機通過與其連接的GSM無線通信模塊經(jīng)GSM網(wǎng)絡(luò)與所述監(jiān)控中心服務(wù)器相接；
[0030]步驟二，旋轉(zhuǎn)電弧焊槍工作參數(shù)采集與處理:采用所述信號采集與處理單元對旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的工作參數(shù)進行檢測與處理，所述信號采集與處理單元包括電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元以及依次相接的信號隔離器、帶通濾波放大器和A/D轉(zhuǎn)換器，所述電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元均與信號隔離器相接；所述參數(shù)采集與處理包括下述方式:
[0031]電流檢測單元對水下焊接用的旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊接電流進行實時檢測；頻率檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的電弧旋轉(zhuǎn)頻率進行實時檢測；高度檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊槍高度進行實時檢測；旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元對所述旋轉(zhuǎn)電弧焊槍的焊槍旋轉(zhuǎn)半徑進行實時檢測；
[0032]所述電流檢測單元、頻率檢測單元、高度檢測單元、旋轉(zhuǎn)半徑檢測單元將檢測到的信號分別經(jīng)信號隔離電路進行光電隔離后