專利名稱：一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焊工考核方法，特別涉及焊工作業(yè)過程焊接工藝參數(shù)的遠程監(jiān)控。
背景技術：
焊接工藝是保證焊接質量的重要措施，是焊接過程中的一整套技術規(guī)定。一般有工藝部門制定焊接工藝，包括焊接方法、焊前準備、焊接材料、焊接設備、焊接順序、焊接操作、工藝參數(shù)以及焊后熱處理等。焊機一般都提供了人機操作界面，以供焊接人員設定焊接參數(shù)。焊接人員在作業(yè)時不能違反焊接工藝要求，設定超出規(guī)范的焊接參數(shù)，否則就可能導致焊機工作異常，造成焊接缺陷、焊接品質不良。 通常焊接現(xiàn)場環(huán)境惡劣，大量焊接人員同時作業(yè)，作業(yè)者可能為了追求焊接速度或個人偏好，而隨意更改焊接參數(shù)，這樣焊接的質量就得不到保證，甚至造成焊機長時間非正常工作而損壞焊機以及危害作業(yè)者的人身安全。為了讓焊接人員進行規(guī)范作業(yè)，就必需對焊接現(xiàn)場的作業(yè)人員進行監(jiān)督和考核。傳統(tǒng)的監(jiān)督和考核機制是工廠指定專門的技術人員在焊接現(xiàn)場進行巡視。然而，在大量焊接人員同時作業(yè)的焊接現(xiàn)場，采用傳統(tǒng)的監(jiān)督和考核機制效率低下，難以保證所有焊接人員在全過程作業(yè)時間內的操作都符合規(guī)范，而且這樣會造成了人力資源的浪費。因此，亟須發(fā)明一套新的用于考核和監(jiān)督焊工工作狀況和裝置，該裝置應該是全自動智能化的管理系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法及裝置，對現(xiàn)場作業(yè)的焊工進行遠程監(jiān)管，以確保焊接的質量。實時監(jiān)控現(xiàn)場所有在作業(yè)焊工所使用的焊機工號，對在作業(yè)焊機進行遠程監(jiān)控，實時的監(jiān)控氣體流量、焊接電流、焊接電壓是否符合焊接工藝規(guī)范的要求，以及監(jiān)控焊接電源供電是否異常，并記錄相關數(shù)據(jù)以備調用。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了氣體流量規(guī)范系數(shù)、焊接電流規(guī)范系數(shù)、焊接電壓規(guī)范系數(shù)、焊接電源空運行系數(shù)。氣體流量規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際氣體流量與規(guī)定的氣體流量的絕對值除以規(guī)定的氣體流量值。焊接電壓規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際電壓值與規(guī)定的焊接電壓值的絕對值除以規(guī)定的焊接電壓值。焊接電流規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際電流值與規(guī)定的焊接電流值的絕對值除以規(guī)定的焊接電流值。送絲速度規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際送絲速度值與規(guī)定的送絲速度值的絕對值除以規(guī)定的送絲速度值。焊接電源空運行系數(shù)等于焊接過程實際焊接時間除以焊接電源通電時間。裝置由控制臺，中位機和下位機三層架構組成，第一層是控制臺計算機完成系統(tǒng)的總控，第二層是中位機完成下位機與控制中心的數(shù)據(jù)交互，第三層是下位機完成焊接參數(shù)的采集和控制以及與焊工的交互?？偪刂婆_上安裝有專用軟件，包括用戶管理模塊，焊接數(shù)據(jù)管理模塊，焊機監(jiān)控模塊?？刂婆_與中位機采用以太網(wǎng)通訊，中位機包括主控模塊、以太網(wǎng)接口模塊，CAN總線接口模塊，無線通訊模塊，焊工身份信息驗證與存儲卡數(shù)據(jù)讀寫模塊、人機交互模塊。與下位機間根據(jù)焊機工作環(huán)境分別可以采用CAN有線通訊、GSM無線通訊和智能卡應用三種方式。下位機由氣體流量檢測模塊，焊接電流檢測模塊,焊接電壓檢測模塊,送絲速度檢測模塊，焊工身份驗證卡讀取模塊，人機交互模塊，主控模塊組成。主控模塊對數(shù)據(jù)的采集和處理由微處理器完成，微處理器內含相關數(shù)據(jù)處理程序。下位機通過焊工身份驗證與存儲卡讀寫模塊實現(xiàn)焊工身份驗證，焊工只有通過身份驗證才能操作焊機，焊工的身份信息由微處理器讀取并發(fā)送至控制臺，同時焊工身份驗證與存儲卡中可以根據(jù)需要保存焊接過程中相關的數(shù)據(jù)。人機交互模塊通過鍵盤或者觸摸屏輸入相關焊接參數(shù)并通過液晶顯示屏顯示出來，完成與焊工的交互。焊接電流檢測模塊和焊接電壓檢測模塊對焊接過程電流電壓的檢測通過霍爾傳感器完成。送絲速度檢測模塊對送絲速度的檢測通過檢測送絲電機的反電動勢值后推算完成。焊接電源供電控制模塊由主控模塊控制一交流接觸器實現(xiàn)供電。


說明書附圖可以進一步說明本發(fā)明的結構特征，但并不限制本發(fā)明的應用。 圖I為本發(fā)明的一個較佳的系統(tǒng)互連結構示意圖。圖2為本發(fā)明的一個較佳的中位機結構示意圖。圖3為本發(fā)明的一個較佳的下位機結構示意圖。圖4為本發(fā)明的一個較佳的焊接參數(shù)檢測和控制模塊實施流程圖。圖5為本發(fā)明的一個較佳的焊工身份驗證與存儲卡讀寫模塊實施流程圖。具體實施方法本系統(tǒng)的互連方式，如圖I所示。第一層是控制臺計算機完成系統(tǒng)的總控，第二層是中位機完成下位機與控制中心的數(shù)據(jù)交互，第三層是下位機完成焊接參數(shù)的采集和控制以及與焊工的交互?？刂婆_計算機是本系統(tǒng)的控制中心，由控制中心工作人員操作，完成系統(tǒng)的總控。本發(fā)明開發(fā)了用于上位機的控制軟件，能夠實時監(jiān)控所有作業(yè)焊機的焊接參數(shù)(主要包括氣體流量、焊接電壓、焊接電流、送絲速度等)、焊機工號、使用者身份信息，并且能夠自動保存相關數(shù)據(jù)。控制臺計算機可以采用一般的臺式計算機或PC機，只需預裝本系統(tǒng)上位機軟件即可實現(xiàn)。上位機軟件主要包括用戶登錄界面、用戶管理界面、監(jiān)控主界面。用戶登錄界面可以設置登錄密碼，用戶管理界面可以選擇查看全部焊機、在作業(yè)焊機、未作業(yè)焊機，可以自動(或手動)分配每臺焊機的工號，修改和保存焊接參數(shù)，并與中位機通訊。監(jiān)控主界面實時監(jiān)測各焊機的工作情況，能實時顯示在線焊機的實時焊接參數(shù)等，并能以波形的方式顯示出重要的參數(shù)(如焊接電流、焊接電壓)，當監(jiān)控系統(tǒng)檢測到焊機焊接參數(shù)超出所設定的參數(shù)，會發(fā)出報警信號提醒用戶。上位機與中位機的通訊采用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。中位機是控制臺計算機與下位機送行交互的樞紐。中位機接收控制臺計算機發(fā)出的指令，進行數(shù)據(jù)轉換后發(fā)送至下位機，實現(xiàn)控制中心對焊機的控制；下位機采集到的數(shù)據(jù)首先發(fā)送至中位機(此發(fā)送方式可以是有線數(shù)據(jù)傳輸和無線數(shù)據(jù)傳輸)，中位機進行數(shù)據(jù)轉換后把數(shù)據(jù)發(fā)送至控制臺計算機，實現(xiàn)控制中心對焊機的實時監(jiān)視。中位機還具有讀取焊工身份信息驗證與存儲卡的中數(shù)據(jù)的功能，采集到的數(shù)據(jù)進行處理后發(fā)送至控制臺用于焊工的考核。中位機由微處理器(單片機)設計完成，微處理器內含相關數(shù)據(jù)處理程序。如圖2所示，主要包括主控模塊、以太網(wǎng)接口模塊，CAN總線接口模塊，無線通訊模塊(或GSM模塊)，焊工身份信息驗證與存儲卡數(shù)據(jù)讀寫模塊、人機交互模塊。本發(fā)明中，中位機與下位機的通訊方式有三種，它們是第一種，CAN總線數(shù)據(jù)傳輸模塊；第二種，無線通訊(或GSM模塊)數(shù)據(jù)傳輸模塊；第三種，焊工身份信息驗證與存儲卡數(shù)據(jù)讀寫模塊。三種通訊方式可根據(jù)需要，由控制中心指定同時使用或任意使用其中的一種或兩種?？刂浦行囊罁?jù)焊接現(xiàn)場的環(huán)境狀況和通訊成本來選擇具體的通訊方式。需要說明的是當使用第三種通訊方式時，需預先將焊工的身份信息輸入到下位機中，以供焊工身份驗證。在此給出一種選擇實例以供參考，如果焊接現(xiàn)場現(xiàn)階段焊機不需遠距離，則可采用CAN中線通訊方式；如果焊接現(xiàn)場現(xiàn)焊機需要經(jīng)常移動，或采用有線通訊不便時，可采用 無線通訊方式；如果焊接現(xiàn)場焊機需要經(jīng)常移動，且焊接現(xiàn)場無法進行無線通訊，則可采用第三種通訊方式，即把焊接全程的相關數(shù)據(jù)保存到焊工的身份識別卡中，焊工作業(yè)完畢需將自己的焊工身份信息驗證與存儲卡插入中位機進行考核。身份驗證卡可采用普通IC存儲卡或其他存儲卡(本發(fā)明中提供SIP接口模式)。中位機人機交互模塊由液晶屏和鍵盤組成，提供普通用戶模式和管理員模式。普通用戶模式用于簡單的人機交互操作，焊工可使用此模式進行身份驗證和考核；管理模式需輸入密碼，由專門人員進行設置，也可直接通過控制臺計算機進入管理模式。下位機系統(tǒng)控制的具體實現(xiàn)結構，如圖3所示，主要由主控模塊、氣體流量檢測模塊、焊接電壓檢測模塊、焊接電流檢測模塊、送絲速度檢測模塊、焊接電源控制模塊、焊工身份信息驗證與存儲卡讀寫模塊、人機交互模塊組成。主控模塊是下位機的核心，由微處理器(單片機)設計完成，微處理器內含相關數(shù)據(jù)處理程序。完成相關焊機參數(shù)的實時采集和控制、焊工身份驗證卡數(shù)據(jù)讀取、焊接作業(yè)全程相關數(shù)據(jù)到焊工身份驗證卡的保存、并完成與上位機的通訊和與焊工的交互。氣體檢測和控制模塊，包括氣體流量檢測模塊。氣體流量檢測模塊采用氣體流量傳感器，該傳感器可把氣體流量信號轉換為電壓信號，下位機處理器通過A/D采樣后(也可采用全數(shù)字式的氣體流量計，則可直接與微處理器接口省去A/D采樣的步驟)，根據(jù)換算關系即可得到氣體流量數(shù)據(jù)。本發(fā)明提出了氣體流量規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際氣體流量與規(guī)定的氣體流量的絕對值除以規(guī)定的氣體流量值的定義。參考附圖4，一次氣體檢測和控制監(jiān)控過程簡述如下I).焊機作業(yè)時首先由控制中心預設氣體流量規(guī)范規(guī)定范圍值，下位機處理器保存此數(shù)值。2).焊接過程中下位機處理器實時采集焊接過程中的氣體流量值，并發(fā)送至中位機。3).下位機處理器根據(jù)氣體流量規(guī)范系數(shù)的定義，計算出氣體流量規(guī)范系數(shù)的實際值并與控制中心預設的氣體流量規(guī)范系數(shù)作差取其絕對值。4).如果此絕對值超出了控制中心預設的誤差上下限數(shù)值范圍，則發(fā)出報警信號并請求控制中心處理。5).進入下一次監(jiān)控。焊接電流(和電壓)檢測和控制模塊，包括焊接電流(和電壓)檢測模塊和焊接電流(和電壓)控制模塊。焊接電流(和電壓)檢測模塊采用霍爾傳感器完成，霍爾傳感器可以把焊接中的大電流(大電壓信號)成比例的轉換成小電壓信號以供微處理器采集。本發(fā)明提出了焊接電流(和電壓)規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際電流(和電壓)值與規(guī)定的焊接電流(和電壓)值的絕對值除以規(guī)定的焊接電流(和電壓)值的定義。
參考附圖4，一次焊接電流(和電壓)檢測和控制監(jiān)控過程簡述如下I).焊機作業(yè)時首先由控制中心預設焊接電流(和電壓)規(guī)范范圍值，下位機處理器保存此數(shù)值。2).焊接過程中下位機處理器實時采集焊接過程中的焊接電流(和電壓)值，并發(fā)送至中位機。3).下位機處理器根據(jù)焊接電流(和電壓)規(guī)范系數(shù)的定義，計算出焊接電流(和電壓)規(guī)范系數(shù)的實際值并與控制中心預設的焊接電流(和電壓)規(guī)范系數(shù)作差取其絕對值。4).如果此絕對值超出了控制中心預設的誤差上下限數(shù)值范圍，則發(fā)出報警信號并請求控制中心處理。5).進入下一次監(jiān)控。送絲速度檢測和控制模塊，包括送絲速度檢測模塊和送絲速度控制模塊。送絲速度檢測模塊對送絲速度的檢測通過檢測送絲電機的反電動勢值后推算完成。微處理器通過A/D采樣送絲電機的反電動勢值，經(jīng)過簡單的計算就可得到送絲速度。本發(fā)明提出了送絲速度規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際送絲速度值與規(guī)定的送絲速度值的絕對值除以規(guī)定的送絲速度值的定義。參考附圖4，一次送絲速度檢測和控制監(jiān)控過程簡述如下I).焊機作業(yè)時首先由控制中心預設焊接送絲速度規(guī)范范圍值，下位機處理器保存此數(shù)值。2).焊接過程中下位機處理器實時采集焊接過程中的送絲速度值，并發(fā)送至中位機。3).下位機處理器根據(jù)焊接送絲速度規(guī)范系數(shù)的定義，計算出焊接送絲速度規(guī)范系數(shù)的實際值并與控制中心預設的焊接送絲速度規(guī)范系數(shù)作差取其絕對值。4).如果此絕對值超出了控制中心預設的誤差上下限數(shù)值范圍，則發(fā)出報警信號并請求控制中心處理。5).進入下一次監(jiān)控。焊接電源供電控制模塊由主控模塊控制一交流接觸器實現(xiàn)供電。當前焊機空載時間過程或者沒有用戶登錄使用時，切斷焊機電源，降低能耗。身份驗證與存儲卡讀寫模塊。微處理器通過SPI總線協(xié)議來完成與焊工身份驗證卡的數(shù)據(jù)交互。焊工只有通過身份驗證才能操作焊機。參考附圖5，一次焊工身份驗證的過程簡述如下I).焊工把自己的身份驗證與存儲卡插入下位機的身份驗證與存儲卡讀寫模塊提供的卡槽中。2).下位機微處理器檢測到有身份驗證與存儲卡時，通過SPI總線讀取焊工信息，并把此信息發(fā)送到中位機，以供控制中心驗證焊工身份。需要說明的是如果下位機與中位機的數(shù)據(jù)傳輸方式使用的是第三種通訊方式時，則焊工身份信息以存儲在了下位機微處理器中，下位機不需發(fā)送數(shù)據(jù)到中位機。3).當焊工信息得到確認后，微處理器控制液晶顯示器，顯示焊工身份信息，等待焊工確認；如不存在此焊工身份信息，則發(fā)出報警信號。4).得到焊工確認后，微處理器控制焊機開啟，并在液晶顯示器上輸入相關信息，提示焊工可以使用該焊機。5).下位機微處理器實對采集和控制焊機參數(shù)，并把采集 到的焊機參數(shù)發(fā)送至上位機。需要說明的是，如果下位機與中位機的數(shù)據(jù)傳輸方式使用的是第三種通訊方式時，則采集到的焊機參數(shù)信息不需發(fā)送至上位機，而直接通過SPI總線，把數(shù)據(jù)保存至該焊工的身份驗證與存儲卡中。6).當焊工作業(yè)完畢時，通過相應按鍵或觸屏，輸入關機信號，下位機微處理器，保存相關數(shù)據(jù)后，實現(xiàn)軟關機。下位機人機交互模塊由液晶屏和鍵盤組成，提供普通用戶模式和管理員模式。普通用戶模式用于簡單的人機交互操作，焊工可使用此模式進行身份驗證和焊機的操控；管理模式需輸入密碼，由專門人員進行設置，也可直接通過控制臺計算機進入管理模式。
權利要求
1.一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是評價方法的考核指標包括氣體流量規(guī)范系數(shù)、焊接電流規(guī)范系數(shù)、焊接電壓規(guī)范系數(shù)、送絲速度規(guī)范系數(shù)、焊接電源空運行系數(shù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是氣體流量規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際氣體流量與規(guī)定的氣體流量的絕對值除以規(guī)定的氣體流量值。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是焊接電壓規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際電壓值與規(guī)定的焊接電壓值的絕對值除以規(guī)定的焊接電壓值。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是焊接電流規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際電流值與規(guī)定的焊接電流值的絕對值除以規(guī)定的焊接電流值。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是送絲速度規(guī)范系數(shù)等于焊接過程中實際送絲速度值與規(guī)定的送絲速度值的絕對值除以規(guī)定的送絲速度值。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法，其特征是焊接電源空運行系數(shù)等于焊接過程實際焊接時間除以焊接電源通電時間。
7.一種用于權利要求I所述的考核焊工作業(yè)狀況的評價方法的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置，其特征是該裝置由總控制臺，中位機和下位機三層架構組成，第一層是控制臺計算機完成系統(tǒng)的總控，第二層是中位機完成下位機與控制中心的數(shù)據(jù)交互，第三層是下位機完成焊接參數(shù)的采集和控制以及與焊工的交互。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置，其特征是總控制臺上安裝有專用軟件，包括用戶管理模塊，焊接數(shù)據(jù)管理模塊，焊機監(jiān)控模塊。
9.根據(jù)權利要求7所述的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置，其特征是中位機由主控模塊，以太網(wǎng)接口模塊，CAN總線接口模塊，GSM無線通訊模塊，焊工身份信息驗證與存儲卡數(shù)據(jù)讀寫模塊、人機交互模塊。
10.一種用于權利要求7所述的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是下位機由主控模塊，焊工身份驗證卡讀取模塊，人機交互模塊，CAN總線接口模塊，GSM無線通訊，氣體流量檢測模塊，焊接電流電壓檢測模塊，焊接電壓檢測模塊，送絲速度檢測模塊模塊，焊接電源供電控制模塊組成。
11.根據(jù)權利要求7所述的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置，其特征是總控制臺與中位機的通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式。
12.根據(jù)權利要求7所述的用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置，其特征是中位機與下位機的通訊根據(jù)焊機工作環(huán)境特別分別可以采用CAN有線通訊、GSM無線通訊和智能卡應用三種方式。
13.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是主控模塊對數(shù)據(jù)的采集和處理由微處理器完成，微處理器內含相關數(shù)據(jù)處理程序。
14.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是焊工通過焊工身份驗證卡讀取模塊實現(xiàn)焊工身份驗證，焊工只有通過身份驗證才能操作焊機。
15.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是人機交互模塊通過鍵盤或者觸摸屏輸入相關焊接參數(shù)并通過液晶顯示屏顯示出來，完成與焊工的交互。
16.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是焊接電流檢測模塊和焊接電壓檢測模塊對焊接過程電流電壓的檢測通過霍爾傳感器完成。
17.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是送絲速度檢測模塊對送絲速度的檢測通過檢測送絲電機的反電動勢值后推算完成。
18.根據(jù)權利要求10所述的一種用于考核焊工作業(yè)狀況的裝置的下位機，其特征是焊接電源供電控制模塊由主控模塊控制一交流接觸器實現(xiàn)供電控制。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于考核焊工作業(yè)狀況的評價方法及裝置，對現(xiàn)場作業(yè)的焊工進行遠程監(jiān)管，以確保焊接的質量。實時監(jiān)控現(xiàn)場所有在作業(yè)焊工所使用的焊機工號，對在作業(yè)焊接電源進行遠程監(jiān)控，實時的監(jiān)控氣體流量、焊接電流、焊接電壓是否符合焊接工藝規(guī)范的要求，以及監(jiān)控焊接電源供電是否異常，并記錄相關數(shù)據(jù)以備調用，裝置由控制臺，中位機和下位機三層架構組成，控制臺與中位機采用以太網(wǎng)通訊，中位機與下位機間根據(jù)焊機工作環(huán)境分別可以采用CAN有線通訊、GSM無線通訊和智能卡應用三種方式。
文檔編號G05B19/418GK102681507SQ20121014138
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者侯潤石, 吳勇健, 王麗霞, 王光輝, 王進成 申請人:杭州凱爾達電焊機有限公司