基于无线传输的焊接监测系统设计与实时数据压缩算法研究
发布时间：2021-07-12 09:02
焊接过程中焊接电弧变化直接影响到焊接质量,为了减轻焊接现场电弧光、烟尘等恶劣环境对设备操作人员身体健康的不利影响,通过高速无线数据传输技术实现焊接信号的远距离监测是一种有效的解决方案。基于上述工程需求,本文提出一种基于无线传输的焊接监测系统并针对硬件系统带宽受限、不能满足数据无线高速传输的问题设计开发了一种实时数据压缩算法。首先,在对在线监测和数据压缩的国内外发展现状进行调研分析的基础上,针对高速、实时的传输需求对焊接无线监测系统进行总体方案设计并确定了数据压缩算法的设计思路。对监测系统总体功能进行模块化设计,系统包括数据采集模块、无线传输模块及组网模块。为了满足焊接信号的高精度实时同步采集,设计了基于AD7606和DSP的接口电路与软件控制程序。为了实现数据无线收发功能,开发了基于nRF24L01的无线传输模块并设计了其与DSP的接口电路与软件程序。针对焊接车间多焊机分布零散的问题,通过CAN总线建立分布式通信网络并通过以太网控制器W5500将信息汇总传输至上位机实现了焊接过程信息无线实时监测。对上述模块进行调试,验证了各功能模块的工作精度与工作范围可以满足监测要求。为了满足硬件系统...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电弧传感测试系统通信控制方案图??（３）以太网技术??
（２）在硬件设计上无线射频芯片相比于其他更为简单，如蓝牙需ＰＬＬ、电源??开关、收发处理和基带处理等多个芯片共同组成，外围结构复杂，而射频芯片把??上述功能集中于一片，外围器件相对简单。??（３）在接口时序上射频芯片采用ＳＨ时序，接口连线与逻辑时序相对简单，只??需控制器拥有硬件ＳＰＩ接口或者几路普通丨０接口即可完成对射频芯片的控制。??并且ＳＰＩ通讯协议传输速度较其他协议传输速度更快，时序更加精准，更能满足??高速传输的应用要求。??（４）在程序编程上，射频芯片的时序协议与堆栈相对简单，其在Ｃ语言环境??下编程更为简便，降低了开发难度与开发成本。??（５）在传输距离上射频芯片可达百米以上，配合相对应的增益天线可达更远，??相比于蓝牙等仅丨０米的传输距离更可以满足不同的应用。??综上所述，基于射频芯片具有价格低廉、硬件电路简单、传输距离远、开发??过程简单等优点，本系统选用无线射频芯片完成焊接监测中的无线数据收发。??２．３系统总体方案设计??
２．３．１焊接试验系统??焊接试验系统由全位置焊接试验平台与福尼斯焊机组成。全位置焊接试验实??物与构成如图２－２所示。试验平台由焊接摆动器、试件装夹平台、旋转轴、蜗轮??蜗杆减速器、三相异步电机、全位置旋转台、试件行走机构和焊枪行走机构组成。??１．焊接摆动器２．试件装夹平台３．旋转轴４．蜗轮蜗杆减速器??５．三相异步电机６．全位置旋转台７．试件行走机构８．焊枪行走机构??图２－２全位置焊接试验平台实物图??本焊接试验平台应用于窄间隙焊接，为了符合焊接工艺，焊枪沿运动方向呈??正弦摆动运动，即焊枪可完成横向往复运动，其中焊枪摆动器拥有如下特点：??（丨）摆动器结构紧凑，运动性能稳定，精度高且摆动误差小：??（２）
【参考文献】：
期刊论文
[1]STM32的W5500以太网通信模块快速实现方法[J]. 杨红波,朱磊,张博,鲁露. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(08)
[2]基于51单片机和无线传输的直流电机调速测速系统设计[J]. 陈庭伟,林艺帆,刘巧. 软件工程. 2018(05)
[3]集箱管接头内焊缝表面缺陷识别方法研究[J]. 焦敬品,李思源,常予,吴斌,何存富. 仪器仪表学报. 2017(12)
[4]焊接电弧监测技术研究现状及展望[J]. 蒋凡,李元锋,陈树君. 机械工程学报. 2018(02)
[5]电力系统信号与数据的压缩传感技术综述[J]. 于华楠,杜瑶,马聪聪. 仪器仪表学报. 2017(08)
[6]高强度X100管线钢自动焊接技术研究[J]. 邓贺鑫. 焊管. 2017(01)
[7]基于ARM和nRF24L01+的无线车门动能测试系统设计[J]. 葛志武,张捷,徐瑾,杨波. 工业控制计算机. 2016(10)
[8]机器人自动化焊接设备实时监控系统设计[J]. 陈浩,成群林,姜恒,王学远. 自动化仪表. 2016(04)
[9]中厚板变坡口焊缝填充自适应控制系统[J]. 刘建春,袁海龙,马凯威,林彦锋. 焊接学报. 2015(10)
[10]CRC全自动焊接技术在大壁厚管线中的研究与应用[J]. 王亮,周海涛,周亮,郭建良,李锐. 焊接技术. 2015(09)
硕士论文
[1]摆动焊炬P-GMAW电弧传感测试系统设计[D]. 颜培玉.天津工业大学 2018
[2]焊机群控系统数据服务器软件的设计[D]. 徐永强.山东大学 2016
[3]振动信号无线监测的数据压缩算法与能效分析[D]. 刘锁.华北电力大学(北京) 2016
[4]数字化焊机无线群控系统设计[D]. 王菲.山东大学 2014
[5]基于无线信号传输的孔系几何量测控回路的设计[D]. 黄齐敏.南京航空航天大学 2014
[6]无线传感器网络在焊机群控中的应用研究[D]. 黄晓雷.山东大学 2011
[7]图像数据无线传输系统设计与实现[D]. 周桢.华中科技大学 2009
[8]基于无线通信技术的弧焊设备与过程在线监测研究[D]. 尚恒.上海交通大学 2009
本文编号：3279612
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２电弧传感测试系统通信控制方案图??（３）以太网技术??
（２）在硬件设计上无线射频芯片相比于其他更为简单，如蓝牙需ＰＬＬ、电源??开关、收发处理和基带处理等多个芯片共同组成，外围结构复杂，而射频芯片把??上述功能集中于一片，外围器件相对简单。??（３）在接口时序上射频芯片采用ＳＨ时序，接口连线与逻辑时序相对简单，只??需控制器拥有硬件ＳＰＩ接口或者几路普通丨０接口即可完成对射频芯片的控制。??并且ＳＰＩ通讯协议传输速度较其他协议传输速度更快，时序更加精准，更能满足??高速传输的应用要求。??（４）在程序编程上，射频芯片的时序协议与堆栈相对简单，其在Ｃ语言环境??下编程更为简便，降低了开发难度与开发成本。??（５）在传输距离上射频芯片可达百米以上，配合相对应的增益天线可达更远，??相比于蓝牙等仅丨０米的传输距离更可以满足不同的应用。??综上所述，基于射频芯片具有价格低廉、硬件电路简单、传输距离远、开发??过程简单等优点，本系统选用无线射频芯片完成焊接监测中的无线数据收发。??２．３系统总体方案设计??
２．３．１焊接试验系统??焊接试验系统由全位置焊接试验平台与福尼斯焊机组成。全位置焊接试验实??物与构成如图２－２所示。试验平台由焊接摆动器、试件装夹平台、旋转轴、蜗轮??蜗杆减速器、三相异步电机、全位置旋转台、试件行走机构和焊枪行走机构组成。??１．焊接摆动器２．试件装夹平台３．旋转轴４．蜗轮蜗杆减速器??５．三相异步电机６．全位置旋转台７．试件行走机构８．焊枪行走机构??图２－２全位置焊接试验平台实物图??本焊接试验平台应用于窄间隙焊接，为了符合焊接工艺，焊枪沿运动方向呈??正弦摆动运动，即焊枪可完成横向往复运动，其中焊枪摆动器拥有如下特点：??（丨）摆动器结构紧凑，运动性能稳定，精度高且摆动误差小：??（２）
【参考文献】：
期刊论文
[1]STM32的W5500以太网通信模块快速实现方法[J]. 杨红波,朱磊,张博,鲁露. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(08)
[2]基于51单片机和无线传输的直流电机调速测速系统设计[J]. 陈庭伟,林艺帆,刘巧. 软件工程. 2018(05)
[3]集箱管接头内焊缝表面缺陷识别方法研究[J]. 焦敬品,李思源,常予,吴斌,何存富. 仪器仪表学报. 2017(12)
[4]焊接电弧监测技术研究现状及展望[J]. 蒋凡,李元锋,陈树君. 机械工程学报. 2018(02)
[5]电力系统信号与数据的压缩传感技术综述[J]. 于华楠,杜瑶,马聪聪. 仪器仪表学报. 2017(08)
[6]高强度X100管线钢自动焊接技术研究[J]. 邓贺鑫. 焊管. 2017(01)
[7]基于ARM和nRF24L01+的无线车门动能测试系统设计[J]. 葛志武,张捷,徐瑾,杨波. 工业控制计算机. 2016(10)
[8]机器人自动化焊接设备实时监控系统设计[J]. 陈浩,成群林,姜恒,王学远. 自动化仪表. 2016(04)
[9]中厚板变坡口焊缝填充自适应控制系统[J]. 刘建春,袁海龙,马凯威,林彦锋. 焊接学报. 2015(10)
[10]CRC全自动焊接技术在大壁厚管线中的研究与应用[J]. 王亮,周海涛,周亮,郭建良,李锐. 焊接技术. 2015(09)
硕士论文
[1]摆动焊炬P-GMAW电弧传感测试系统设计[D]. 颜培玉.天津工业大学 2018
[2]焊机群控系统数据服务器软件的设计[D]. 徐永强.山东大学 2016
[3]振动信号无线监测的数据压缩算法与能效分析[D]. 刘锁.华北电力大学(北京) 2016
[4]数字化焊机无线群控系统设计[D]. 王菲.山东大学 2014
[5]基于无线信号传输的孔系几何量测控回路的设计[D]. 黄齐敏.南京航空航天大学 2014
[6]无线传感器网络在焊机群控中的应用研究[D]. 黄晓雷.山东大学 2011
[7]图像数据无线传输系统设计与实现[D]. 周桢.华中科技大学 2009
[8]基于无线通信技术的弧焊设备与过程在线监测研究[D]. 尚恒.上海交通大学 2009
本文编号：3279612
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