焊接过程信息传感与远程传输系统

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本文针对现有电参数与熔池图像信息远程异地在线实时监测技术的不完善,研制开发了一套完整的弧焊过程焊接电参数与熔池图像远程传输异地多级一体化系统,该系统包含焊接电参数和熔池图像多通道采集,网络化远程传输与实时监测,电参数与熔池图像高效存储三大模块。  研制了能够满足焊接工况的焊接电参数和熔池图像实时采集硬件系统。该系统包括:获取焊接过程焊接电参数灵敏度高、精确可靠的霍尔传感器;能够同时采集多台焊机焊接电参数的数据采集卡;获取清晰熔池图像的近红外复合滤光、减光视觉传感系统。  设计了针对焊接问题的采集者/显示者/存储者的软件数据结构,开发了熔池图像和焊接电参数的同步采集与显示功能软件模块。解决了焊接过程中存在的数据采集信息量过大、实时性保证难和数据在采集过程易丢失等问题。  开发了采用TCP、UDP、ZigBee和DataSocket技术的焊接过程中电参数和熔池图像传输系统软件模块,测试了焊接过程焊接电参数和熔池图像传输系统软件模块,研究测试数据发现TCP编程复杂、图像传输延迟较高,不能够满足实时传输需求;UDP传输数据易丢失;ZigBee只能够满足局域网传输的需要;DataSocket编程简单、实时性好,能够满足焊接过程中焊接电流、电压与熔池视觉图像在线远程传输的需求。制定了熔池视觉图像压缩规则:压缩待传输的熔池图像,不压缩现场监测、存储及后续分析的熔池图像。  设计了焊接信息数据库的结构、焊接工艺参数表、电参数数据表和熔池图像数据表,实现了三个表的软件关联。提出了电参数与熔池图像数据的写入读取算法、焊接信息采集模块与远程传输系统数据库的链接算法,开发了焊接信息数据库软件。采用FTP远程文件访问技术实现了异地读取熔池图像、焊接过程数据记录和报表打印的功能。  设计了MAG焊电流、电压与熔池视觉图像的采集和远程传输实时性测试试验,多次试验表明了该系统软件的健壮性。通过对比试验分析,本文开发的压缩方法有效地提高了熔池图像的传输速率。在300km距离广域网条件下,未压缩时传输延时时间在700ms左右,压缩质量(压缩后图像数据量/压缩前图像数据量)在25%-50%时,图像质量较好,满足远程监测时清晰度要求,传输延时时间在80ms-200ms之间,约是未压缩的15%,缩短了延迟时间,符合系统设计要求,保证了监测的实时性。
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