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《上海交通大学》 2009年
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基于无线通信技术的弧焊设备与过程在线监测研究

尚恒  
【摘要】: 焊接质量极大影响着汽车、船舶等制造业产品的质量,从而影响企业在市场中的竞争力。我国传统制造业仍未摆脱劳动密集型的模式,焊接过程参与人数多且人员技术水平参差不齐,焊接质量难免出现较大波动。针对这一问题,急需引入一套远程焊接监测系统,对焊接设备进行全过程的跟踪监测,确保焊接质量稳定性。 本论文首先对焊接过程监测系统中的一项关键技术——信息通讯技术进行了研究,深入分析了串口技术、工业现场总线技术、局域网技术、GPRS(General Packet Radio System)技术、蓝牙技术、Wi-Fi(Wireless Fidelity)技术、ZigBee技术等通讯技术,通过对比分析,确定选用ZigBee技术作为系统开发的通信接口。 基于ZigBee无线通信技术,本论文设计了一套焊接设备与过程在线监测系统。该系统采用VSM025A电压传感器、CS600B电流传感器、ATmega8单片机、SZ05无线通讯模块和现场服务器等硬件设备搭建了功能丰富、使用便捷、成本低廉的硬件试验平台。 基于ATmega8单片机,设计编写了A/D转换的接口程序,实现了10位精度的模数转换,同时还编写了由中断触发的数据发送程序,实现了ATmega8单片机与ZigBee网络的连接,并进一步开发了波特率、发送频率、数据包容量等变量接口,满足了试验及运用灵活性和便捷性的需要。该系统将基于图形语言的LabVIEW作为软件开发平台,快速开发了焊接过程中电流信号和电压信号的数据接收程序,通过建立首尾校验的纠错机制,有效地排除错误数据,保证数据传输准确性。该系统人机交互界面具有功能丰富、使用方便的特点,不仅能够实时显示焊接设备当前状态,电压、电流瞬时值等信息,还能够快速查询历史信息或改变端口设置。进一步,本论文研究了ZigBee网络组建发起过程,节点设备的加入与离开准则,一般帧格式,网络路由的计算方法,数据在网络中的传输机制等内容,从而建立了具有混合型拓扑结构的ZigBee无线网络。 最后论文针对频率10Hz,数据包容量24Byte的通讯规范,设计了用于表征数据传输质量的误码率试验,并依据置信度定义法推倒出试验所需的最小比特数目,试验结果证明该通信规范在95%置信度下,弧焊设备过程信号监测系统可以实现低于10?3的误码率,充分保证了数据传输的准确性。本论文完成了焊接过程数据的实时采集实验,分别使用三套规范焊接并采集相应的电压和电流信号,结果能够较好的反映包括起弧、收弧在内的焊接全过程,为车间设备管理和生产管理提供了有力的依据。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG434

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【引证文献】
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