[0022] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023] 本发明提供一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，包括工控机1、运动控制单元、机器视觉检测单元和远程监控端27，下面分别介绍。
[0024] 工控机1作为控制系统的上位机，具有人机交互界面和控制程序，用于设置焊接钢筋骨架的相关参数，以及对异形管钢筋骨架滚焊机运行过程的实时监控，处理机器视觉检测单元传送的焊缝图像和钢筋骨架整体图像，实现对焊接质量和钢筋骨架的尺寸检测，并作为远程监控端27通过Internet访问的服务器端。
[0025] 运动控制单元作为异形管钢筋骨架滚焊机的工作过程管理单元，用于实现对滚焊机的运动控制和数据采集，所述运动控制单元具体包括ZigBee无线传输模块组、485单轴运动控制器3、485双轴运动控制器6、高速脉冲计数模块2、模拟量输入/输出模块28和数字量输入/输出模块26，以下将详细说明。
[0026] 所述ZigBee无线传输模块组包含有1个ZigBee无线传输模块A 4和数个ZigBee无线传输模块B 5，其中，ZigBee无线传输模块B 5的数量与485双轴运动控制器6的数量相同并一一对应，ZigBee无线传输模块A 4将来自工控机1的485信号转换为ZigBee信号，并加上发送目标的地址发射出去，当ZigBee无线传输模块B 5接收到该ZigBee信号，判断其中是否包含自身地址，若包含则解析为485信号，再发送给485双轴运动控制器6，通过485双轴运动控制器6来实现工控机1对步进电机8的运动控制。针对异形管钢筋骨架滚焊机变径机构30中随着主花盘转动而转动的48台步进电机8，若采用传统的接线方式，会导致精密滑环的接线过多，严重影响信号的传输质量，而采用ZigBee信号传输的方式，再结合485双轴运动控制器6，可省去所有接入精密滑环的485信号线，此时的精密滑环仅需要提供硬件模块的电源线接入即可，增加了信号传输的可靠性。
[0027] 所述485双轴运动控制器6作为步进电机8的运动控制器，一台485双轴运动控制器6可同时控制两台步进驱动器7，从而在接收到来自工控机1的控制指令后，通过步进驱动器
7对两台步进电机8进行运动控制。485双轴运动控制器的数量可根据具体情况进行设置，如在本实施例中，需要控制的步进电机有48台，那么可采用24台485双轴运动控制器。
[0028] 所述485单轴运动控制器3作为伺服电机10的运动控制器，用于接收来自工控机1的控制指令，通过伺服驱动器9实现对伺服电机10的运动控制。
[0029] 所述高速脉冲计数模块2作为光电编码器11的信号采集器，用于反馈三相异步电动机A13和三相异步电动机B 14的旋转角度。
[0030] 所述模拟量输入/输出模块28作为模拟量信号的采集和发生装置，用于采集来自异形管钢筋骨架滚焊机中安装的电流传感器15和压力传感器16输入的模拟量信号，实现对异形管钢筋骨架滚焊机的运行状态实时监测；同时，还用于对变频器12发送模拟量信号，实现工控机1对三相异步电动机A 13和三相异步电动机B 14的运动速度控制。
[0031] 所述数字量输入/输出模块26作为数字量信号的采集和发生装置，用于采集接近开关17、行程开关18和磁性开关19的工作状态，并控制中间继电器20、电磁阀21以及报警指示灯22的工作状态。
[0032] 所述远程监控端27通过基于VNC开发的滚焊机网络化控制平台，用于实现对滚焊机的远程调试和远程监控，以作业现场的工控机1作为VNC服务器，操作人员可使用远程客户端可通过浏览器或VNC客户端访问VNC服务器，从而实现对现场滚焊机的远程操作。
[0033] 所述机器视觉检测单元作为异形管钢筋骨架滚焊机的质量检测单元，用于在线采集滚焊机焊缝图像和钢筋骨架整体图像，并传送至工控机，供工控机得到所加工钢筋骨架的焊接质量和外形尺寸，包括CCD摄像机A 23、CCD摄像机B 24和图像采集卡25。
[0034] 所述CCD摄像机A 23用于拍摄钢筋骨架在焊接过程中的焊缝图像，并通过图像采集卡25将图像上传给工控机1，工控机1对所拍摄的焊缝图像进行分析与处理，从而确定所加工的钢筋骨架的焊接质量。
[0035] 所述CCD摄像机B 24用于拍摄加工完成后的钢筋骨架外形图像，并通过图像采集卡25将图像上传给工控机1，工控机1对所拍摄的钢筋骨架外形图像进行分析与处理，从而确定所加工的钢筋骨架外形尺寸是否合格。
[0036] 所述图像采集卡25作为CCD摄像机A 23和CCD摄像机B 24的图像采集卡，用于将采集的图像实时上传给工控机1，工控机1通过对采集的图像进行分析与处理，对滚焊机的工作过程进行对应的调整。
[0037] 如图2和图3所示，异形管钢筋骨架滚焊机主要由主驱动机构29、变径机构30、焊接进给机构31和牵引机构32四大部分组成，其中，主驱动机构29通过三相异步电动机A 13驱动变径机构30中的主花盘和牵引机构32中的牵引花盘同步转动，与牵引机构32配合，完成环筋在纵筋上的缠绕；变径机构30通过48台步进电机8驱动焊接座移动来改变48根纵筋相对于主花盘中心的位置，形成所需要的钢筋骨架横截面形状；焊接进给机构31通过伺服电机10驱动焊枪按插补算法获得的位移量和速度进行运动，实现钢筋骨架环筋和纵筋间的焊接，同时，CCD摄像机A 23安装在焊接进给机构31上，实时拍摄焊缝图像，并将图像进行上传；牵引机构32通过三相异步电动机B 14驱动来牵引花盘沿轴线方向作直线运动，与主驱动机构29配合，实现环筋以螺旋线的形式在纵筋上的缠绕。
[0038] 下面针对钢筋骨架焊接的具体实施方式对本发明进行阐述：
[0039] 1.在工控机上进行复位操作，使变径机构30中的48个焊接座移动到原点位置，以及使牵引机构32移动到原点位置；
[0040] 2.在滚焊机的控制程序中设置所要焊接钢筋骨架的横截面的参数(如圆的直径、矩形的长宽等)以及滚焊速度、钢筋骨架螺距等相关参数，并运行焊接程序；
[0041] 3.安装在变径机构30上的48台步进电机8根据所设置的钢筋骨架横截面的形状，分别驱动每一个焊接座移动指定的位移量，使48根纵筋形成所设定的钢筋骨架横截面形状。在此过程中，采用了ZigBee信号传输技术，工控机1将485信号的控制指令发送给ZigBee无线传输模块A 4，ZigBee无线传输模块A 4将485控制信号转换为ZigBee信号，并发射出去，ZigBee无线传输模块B 5接收到来自ZigBee无线传输模块A 4所反射的ZigBee信号，再将ZigBee信号转换为485信号发送给485双轴运动控制器6，485双轴运动控制器6识别来自工控机1的控制指令，实现对步进电机8的运动控制。采用ZigBee信号传输技术，避免了步进电机8随着变径机构30上的主花盘转动而产生的接线问题。针对异形管钢筋骨架滚焊机变径机构30上的48台步进电机8的运动控制，采用1个ZigBee无线传输模块A 4作为工控机1控制指令的发射器，24个ZigBee无线传输模块B 5接收来自ZigBee无线传输模块A 4所发射的信号，每一个ZigBee无线传输模块B 5拥有一个与其它相同模块而不同的固定地址，故工控机1可以控制ZigBee无线传输模块A 4所发射的ZigBee信号，来实现对目标步进电机8的控制。
[0042] 4.所有的焊接座都移动指定的位移量后，人工将每根纵筋穿入焊接座中，工控机1通过数字量输入/输出模块26来控制电磁阀21的工作状态，夹紧纵筋；
[0043] 5.完成纵筋的夹紧之后，主驱动机构29中的三相异步电动机A 13开始工作，带动变径机构30中的主花盘和牵引机构32中的牵引花盘同步转动，并利用光电编码器11实时反馈主驱动机构29中的三相异步电动机A 13的运行速度给工控机1，进而监测主花盘的实际转速；
[0044] 6.在主驱动机构29开始驱动主花盘旋转后，牵引机构32中的三相异步电动机B 14开始工作，带动牵引花盘沿着轴向移动，并利用光电编码器11实时反馈牵引机构32中的三相异步电动机B 14的运行转速给工控机1，进而监测牵引花盘在轴向的移动速度；
[0045] 7.牵引机构32工作的同时，焊接进给机构31中伺服电机10驱动焊枪按插补算法获得的位移量和速度进行运动，实现环筋在纵筋上的焊接。同时，CCD摄像机A 23安装在焊接进给机构31上，实时拍摄当前焊缝图像，并将图像进行传输给工控机，工控机1对图像进行处理，分析当前的焊接质量；
[0046] 8.安装在异形管钢筋骨架滚焊机装置内的接近开关17与行程开关18用来辅助滚焊机装置的复位以及运行过程中机构的位移量限制；电流传感器15和压力传感器16用来对滚焊机的工作过程进行实时的监测；报警指示灯22用来提醒操作人员滚焊机是否出现故障。
[0047] 9.完成钢筋骨架的焊接后，取下钢筋骨架，将其放到指定的检测地点，通过CCD摄像机B 24来拍摄钢筋骨架的外形图像，将拍摄的图像通过图像采集卡25上传给工控机1，工控机1对所拍摄的图片进行处理，最后计算出钢筋骨架的实际外形尺寸，供操作人员参考。
[0048] 综合上述，本发明一种异形管钢筋骨架滚焊机控制系统，是针对异形管钢筋骨架滚焊机所开发的一套全自动生产的控制系统。在钢筋骨架加工之前，先将纵筋安装在滚焊机上，在上位机程序上设置好所要加工钢筋骨架的形状参数以及一些基本的焊接参数，运行控制程序，即可完成钢筋骨架的自动焊接。同时，在焊接的过程中，可以从上位机程序中读取当前滚焊机运行状态的相关参数值，以及通过对CCD摄像机A所拍摄的焊缝图像进行分析与处理，实现对钢筋骨架焊接质量的在线检测，通过对CCD摄像机B所拍摄的钢筋骨架外形图像进行分析与处理，计算出当前的钢筋骨架形状参数，再与加工前所设置的参数进行对比，进而判断钢筋骨架的外形尺寸是否合格。远程用户可以通过浏览器实现对滚焊机运行过程的远程监控。本发明具有数据采集、状态监测、逻辑控制、连锁保护、多轴运动控制、焊接质量在线检测、钢筋骨架尺寸快速测量等功能，提高了异形管钢筋骨架的加工效率，降低了操作的复杂性，对工人的依赖性减少，钢筋骨架的加工成本降低。
[0049] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
