弧焊过程的网络化监测与管理系统研究

论文摘要

本文针对生产中常用的电弧焊方法研制了弧焊过程的网络化监测和管理系统,系统不仅能够监测焊接工艺参数还能监测焊接温度场的变化,为评判焊接过程的稳定性和提前预测焊接质量提供了很大便利。首先,选择霍尔电流传感器、霍尔电压传感器、ZLS系列测速传感器,铂铑热电偶丝为温度传感器,NI PCI-6071E和NI USB-9211采集卡等硬件为采集设备进行信号的采集。选用图形化编程语言的虚拟仪器开发平台作为系统开发软件,开发出来集数据采集、数据分析以及数据管理等功能于一身的焊接过程监测和管理系统;采用DAQmx结合采集原理编写数据采集程序,实现对焊接过程的焊接电流、电压、送丝速度以及监测点焊接温度场的采集,显示等功能。其次,利用第三方开发工具LabSQL编写了LabVIEW与数据库连接程序,搭建了焊接数据管理模块;利用LabSQL编写了对成熟焊接工艺数据的浏览、查询、添加、修改等功能,并对实时数据编写实时动态写入、调用等程序。利用Report Generation Toolkit for Microsoft Office1.1.1工具包编写了报表生成程序。再次,根据FIR滤波器和IIR滤波器设计了系统的滤波器,可以使信号中特定的频率成分通过,而衰减其它不需要的频率成分。结合快速傅立叶变换（FFT）算法、相关性分析原理、小波变换等等各种算法编写数据分析程序,设计出焊接电流和焊接电压的焊接线能量分析、概率密度分析、相关性分析、U-I相图分析、导数分析以及小波分析等各种分析方法。最后,设计了故障报警模块,对监测焊接过程出现不稳定信号给予实时的报警并给予文字提示。再通过TCP / IP协议编写服务器和用户使用程序,实现了网络化对远程焊接过程的监测。并且采用脉冲TIG焊试验对本系统的稳定性进行了检验。本系统的研制,为焊接生产管理者和工程师提供了焊接质量监测平台,通过对焊接过程的监测和焊后分析可以有效的了解焊接过程各种特征信号参数的变化,并可以初步预测焊接质量,也为改进焊接工艺提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外焊接监测技术的发展现状
• 1.2.1 焊接质量的监测
• 1.2.2 焊接方法的监测
• 1.2.3 特征信号参数的监测
• 1.3 虚拟仪器
• 1.4 课题研究内容
• 第二章 监测和管理系统方案设计
• 2.1 总体思想与方案选择
• 2.2 软件方案设计
• 2.2.1 基本原则
• 2.2.2 系统结构
• 2.2.3 数据库连接方案的选择
• 2.3 硬件方案的设计
• 2.3.1 传感器
• 2.3.2 采集卡
• 2.4 本章小结
• 第三章 信号的滤波去噪以及信号处理中的算法
• 3.1 滤波器
• 3.1.1 FIR 滤波器的设计
• 3.1.2 IIR 滤波器的设计
• 3.2 信号分析算法
• 3.2.1 频域分析中快速傅立叶变换（FFT）
• 3.2.2 时域分析中各种分析
• 3.2.3 时频域的小波分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 数据管理模块的研究
• 4.1 用户管理模块
• 4.3 焊接数据管理模块
• 4.3.1 数据库结构
• 4.3.2 现有数据管理
• 4.3.3 实时数据管理
• 4.4 本章小结
• 第五章 焊接数据采集和分析模块的研究
• 5.1 焊接参数监测模块
• 5.1.1 焊接参数采集
• 5.1.2 焊接参数波形回放
• 5.1.3 数据分析设计
• 5.2 焊接温度场监测模块
• 5.2.1 温度场数据采集
• 5.2.2 温度场波形回放
• 5.2.3 温度场参数计算
• 5.3 故障报警模块的研究
• 5.4 系统网络化模块的研究
• 5.4.1 虚拟仪器实现网络化的方法
• 5.4.2 实现网络化
• 5.5 本章小结
• 第六章 实际应用
• 6.1 焊接参数监测
• 6.1.1 焊接条件
• 6.1.2 焊接参数采集试验分析
• 6.2 焊接温度场监测
• 6.2.1 焊接条件
• 6.2.2 温度场采集试验分析
• 6.3 事故报警
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文