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基于以太网的焊接过程在线监测技术研究

作　者: 王绿原
导　师: 李桓
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 焊接过程电信号以太网在线监测调控
分类号: TG44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 3次
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内容摘要

针对实际焊接生产中对多工位的多个焊接过程进行在线监测的必要性，本文从焊接过程的电信号出发，设计了基于STM32的电信号采集硬件终端和软件系统，通过对电弧电压和焊接电流两种信号的在线采集与分析来实现焊接过程的在线监测。实际使用中将各个数据采集终端通过联网设备组成以太网，每个终端负责对一台焊机的焊接过程电信号进行实时采集以及将其发送到服务器。采用STM32芯片作为数据采集终端的主控制器，设计了几种必须外围电路接口。用Keil μVision4作为开发平台，使用C语言开发了基于STM32芯片的控制程序，实现了以下功能：焊接过程原始的模拟电信号的模数转换、使用TFT屏幕实时显示转换结果、使用以太网实时发送数字化的电信号、接收并处理来自服务器的指令。采用Visual C++开发了服务器端应用程序，可接收并存储连接上服务器并执行采集操作的终端发送的电信号数据。根据实际需要，可随时查看执行采集操作的某个终端采集的焊接过程电信号的大小，并将这些信号以波形的形式显示。针对多台数据采集终端同时向服务器发送数据可能造成网络拥堵而影响焊接过程在线监测的问题，根据实际焊接在线监测需求，设计了一套调控策略将终端分成不同的组统一调配使其有间歇的执行采集工作。按照组内各终端获取采集时间的顺序，将调控组分成组内采集时间固定和组内采集时间轮转两种，同时根据终端采集间歇时间的长短，给调控组分配不同的优先级。使用Microsoft Access作为服务器软件系统的后台信息数据库，存储系统涉及的相关信息，主要有终端基本信息、终端调控分组信息、电信号数据文件配置信息等。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章绪论  8-16
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 焊接过程的电信号采集研究现状  9-11
    1.2.2 焊接过程电信号的网络化采集研究现状  11-12
    1.2.3 基于焊接过程电信号的质量监测研究现状  12-14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第二章系统总体设计  16-19
  2.1 系统总体布局  16
  2.2 系统硬件主要组成部分  16-17
  2.3 软件系统的任务逻辑  17-18
  2.4 本章小结  18-19
第三章采集终端设计  19-33
  3.1 采集终端硬件组成及选型  19-21
    3.1.1 终端主控单元选型  20
    3.1.2 网络控制器选型  20-21
    3.1.3 显示器及其控制器选型  21
  3.2 终端微控制芯片主要外围硬件电路设计  21-26
    3.2.1 ENC28J60 网络控制器接口电路设计  21-22
    3.2.2 液晶控制器接口设计  22-23
    3.2.3 JTAG 调试接口设计  23-24
    3.2.4 电源输入接口设计  24-25
    3.2.5 保护电路模块设计  25-26
  3.3 采集终端软件设计  26-32
    3.3.1 软件运行总体逻辑  26
    3.3.2 数据传输核心协议的选择  26-27
    3.3.3 嵌入式操作系统选择  27-28
    3.3.4 网络数据传送层次模型  28-29
    3.3.5 数据采集终端数据的发送和接收  29-30
    3.3.6 数据信息显示层次模型  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章系统服务器端软件设计  33-63
  4.1 服务器端软件总体设计  33-36
    4.1.1 软件系统结构概述  33-35
    4.1.2 软件系统开发及运行环境  35-36
  4.2 原始数据包处理模块设计  36-37
    4.2.1 原始数据包处理模块总体功能描述  36
    4.2.2 原始数据包处理模块详细运行逻辑  36-37
  4.3 终端信息管理模块设计  37-41
    4.3.1 终端信息管理模块总体功能描述  37-39
    4.3.2 终端信息管理模块运行逻辑  39-40
    4.3.3 焊接过程电信号数据存储与检索  40-41
    4.3.4 终端焊接过程数据显示  41
  4.4 终端管理器模块设计  41-43
    4.4.1 终端管理器模块主要功能  41-42
    4.4.2 终端管理器模块的详细设计  42-43
  4.5 终端调控模块设计  43-47
    4.5.1 终端调控模块主要功能  43-44
    4.5.2 终端调控模块详细设计  44-46
    4.5.3 终端调控设置界面设计  46-47
  4.6 内存管理模块设计  47-49
    4.6.1 内存管理模块主要功能  47
    4.6.2 内存管理模块详细设计  47-49
  4.7 在线监测模块的设计  49-52
    4.7.1 在线监测模块主要功能  49-50
    4.7.2 焊接过程在线监测设置界面设计  50-52
  4.8 后台信息数据库的设计  52-54
    4.8.1 数据库管理系统以及数据库访问技术的选择  52
    4.8.2 软件系统后台数据库表的设计  52-54
  4.9 软件系统功能介绍  54-62
    4.9.1 系统主要功能界面设计  54-58
    4.9.2 在线监测系统的功能测试  58-62
  4.10 本章小结  62-63
第五章总结与展望  63-65
  5.1 本文工作总结  63-64
  5.2 未来工作展望  64-65
参考文献  65-69
发表论文和参加科研情况说明  69-70
致谢  70

基于以太网的焊接过程在线监测技术研究

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