专利名称：基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统及检测方法
技术领域：
本发明涉及焊接结构质量检测领域，特别涉及大型焊接结构服役期间的远程检测领域。
背景技术：
在大型设备中，由于焊接结构有构造合理、易简化结构、减轻自重、板厚限制小、制造周期短、成本低、可连接不同金属材料等优点，所以焊接结构的应用非常广泛。在桥梁、储罐、压力容器、船舶等大型结构中，焊接是其制造过程中不可缺少的热加工工艺，在航空航天、核能利用、电子信息、海洋钻探、高层建筑等结构中，也利用了焊接技术的优秀成果。随着社会经济的发展，这种需求在不断地增加。随着设备尺寸与质量的不断增大、工作条件的越来越苛刻，大型焊件的制造、运输和安装过程中都会遇到许多困难。因此，在设备的制造过程中都尽量地采用高强度高韧性材料，由此引起的应力集中和焊缝缺陷等问题也随之增加，由焊接问题造成的事故也越来越频繁，事故的危害性也越来越严重。大型焊接结构在制造过程中往往由于焊接工艺与设备条件的偏差、残余应力状态和冶金元素变化的影响及接头组织与性能不均匀等原因，在焊缝中产生不同程度与数量的气孔、夹渣、未熔合、未焊透以及裂纹等缺陷，如果焊缝的缺陷程度小，在校验合格范围内或因返修成本太高且返修的过程会造成二次缺陷等原因，这些带有缺陷的大型焊件的使用性能往往会受到这些缺陷的影响。同时，大型焊接结构在服役过程中往往是基础性的设备，承受高温高压与腐蚀性介质的作用。由于本身材质问题，焊接过程中产生缺陷与残余应力等的影响，在产品的设计寿命期内或超期服役期间可能出现裂纹，并有扩展的可能性。因此，在设备服役期内，需要对焊接结构进行定期多位置点连续监测，进而保证整个投产装置运行的安全。然而，传统的人工检测，由于检测周期长而不能及时发现缺陷，往往不能有效降低大型焊接结构在服役期间出现事故的几率。
发明内容
本发明为了解决在对焊接结构进行定期多位置点连续监测时，由于传统的人工检测周期长而不能及时发现缺陷，从而导致大型焊接结构在服役期间容易出现事故的问题，现提出一种基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统及检测方法。基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，它包括:PC机、第一无线模块、第二无线模块、电平转换模块、第一控制单元、第二控制单元和焊接检测设备；PC机的控制信号输入输出端通过USB接口连接第一无线模块的无线信号输入输出端，第二无线模块的无线信号输入输出端连接电平转换模块的无线信号输入输出端，第一无线模块和第二无线模块通过无线通讯方式实现数据交互，电平转换模块的控制信号输入输出端连接第一控制单元的控制信号输入输出端，第一控制单元的控制信号输出端连接焊接检测设备的信号输入端，第一控制单元的数据类型信号输出端连接第二控制单元的数据类型信号输入端，第二控制单元的检测信号输入端连接焊接检测设备的检测信号输出端，第二控制单元的控制信号输出端连接电平转换模块的控制信号输入端。上述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括传感器切换单元，第一控制单元的切换信号输出端连接传感器切换单元的信号输入端。上述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括显示模块，第一控制单元的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端。上述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括触摸模块，第一控制单元的触摸信号输入端连接触摸模块的信号输出端。上述PC机内嵌入了检测模块，该检测模块包括:获取参数模块、获取波形模块和数据存取与回放模块；获取参数模块包括固定参数获取模块和自定义参数获取模块，获取波形模块包括刷新波形模块和调整波形模块，数据存取与回放模块包括数据的存储模块和数据的发送模块。采用上述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统实现方法基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法，PC机将获取焊接检测设备的参数或波形的命令通过无线数据传输方式发送给第一控制单元，启动焊接结构服役状态检测过程，所述检测过程为:步骤一:第一控制单元对获得的命令进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，处理后将该命令发送给焊接检测设备，同时将该命令的数据类型发送给第二控制单元，然后执行步骤二 ；步骤二:焊接检测设备将检测到的焊接结构的参数或波形发送给第二控制单元，然后执行步骤三；步骤三:第二控制单元将步骤二获得的焊接结构的参数或波形进行缓冲，并且根据步骤一所获得的数据类型对该焊接结构的参数或波形进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，得到处理后的数据，并将该数据通过电平转换模块和无线模块发送给PC机，然后执行步骤四；步骤四:PC机对步骤三所获得的数据进行处理和校验，然后将焊接结构的参数或波形显示出来，当该参数超出安全范围时，PC机弹出警告框。本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统及检测方法，能够在较低的开发成本和不改变原有焊接检测设备的条件下，仅通过在PC机上的操作，就可以实现远程监测和定期多点连续自动化检测的功能，从而缩短了检测周期；并且本系统只需在原有探伤设备的基础上开发通讯系统，相较于新开发一款完整设备所需的周期，本发明大大缩短了开发专用检测设备所需的周期。本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统能够远程无线监测大型焊件在服役期间关键焊缝的服役状态，还能够在焊接结构出现潜在危险时及时警告用户，相较于人工检测明显的减少了大型焊接结构由于焊缝失效而导致的事故。
图1是本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统的原理框图2是本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法的流程图；图3是本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统中PC机中控制程序的功能模块结构示意图；图4是本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统中PC机软件的部分界面示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一:参照图1具体说明本实施方式。本实施方式所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，它包括:PC机、第一无线模块、第二无线模块、电平转换模块、第一控制单元、第二控制单元和焊接检测设备；PC机的控制信号输入输出端通过USB接口连接第一无线模块的无线信号输入输出端，第二无线模块的无线信号输入输出端连接电平转换模块的无线信号输入输出端，第一无线模块和第二无线模块通过无线通讯方式实现数据交互，电平转换模块的控制信号输入输出端连接第一控制单元的控制信号输入输出端，第一控制单元的控制信号输出端连接焊接检测设备的信号输入端，第一控制单元的数据类型信号输出端连接第二控制单元的数据类型信号输入端，第二控制单元的检测信号输入端连接焊接检测设备的检测信号输出端，第二控制单元的控制信号输出端连接电平转换模块的控制信号输入端。
具体实施方式
二:本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括传感器切换单元，第一控制单元的切换信号输出端连接传感器切换单元的信号输入端。
具体实施方式
三:本实施方式是对具体实施方式
一或二所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括显示模块，第一控制单元的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端。
具体实施方式
四:本实施方式是对具体实施方式
一、二或三所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括触摸模块，第一控制单元的触摸信号输入端连接触摸模块的信号输出端。第一无线模块、第二无线模块、电平转换模块、传感器切换单元、显示模块、触摸模块、第一控制单元和第二控制单元组成了基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统的通讯控制系统，所述通讯控制系统的功能如下:提供数据传输方式转换功能，即:使焊接检测设备、PC机的通讯方式适应无线传输模块；提供多路传感器切换功能，能够通过PC机远程控制传感器的切换；提供数据缓冲功能，确保PC机端能够接收并处理焊接检测设备发送的所有数据；提供指令识别功能，能够识别PC机不同指令的作用；提供校验功能，确保数据的准确性；提供调试功能，在系统出现故障时能够判断故障出现的位置。
具体实施方式
五:参照图3具体说明本实施方式。本实施方式对具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，PC机内嵌入了检测模块，该检测模块包括:获取参数模块、获取波形模块和数据存取与回放模块；获取参数模块包括固定参数获取模块和自定义参数获取模块，获取波形模块包括刷新波形模块和调整波形模块，数据存取与回放模块包括数据的存储模块和数据的发送模块。本发明所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统的通讯控制系统，上述检测模块能够作为上位机控制程序，PC机中控制程序的功能如下，参照附图3所示:固定参数获取模块和自定义参数获取模块能够获取焊接检测设备所检测到的焊接结构的参数；刷新波形模块和调整波形模块能够将接收到的数据以波形的方式展示给用户，并且用户能够对该波形进行操作；数据的发送模块能够发送预设的命令，也能够发送用户自定义的命令；数据的存储模块能够存储和回放检测数据和检测波形。
具体实施方式
六:本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，无线模块为433MHz通信模块、
2.4G通信模块或GSM手机蜂窝无线通信模块。
具体实施方式
七:本实施方式是对具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统作进一步说明，本实施方式中，焊接检测设备为超声波探伤设备。
具体实施方式
八:参照图2和图4具体说明本实施方式。本实施方式采用具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统实现基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法，本实施方式中，PC机将获取焊接检测设备的参数或波形的命令通过无线数据传输方式发送给第一控制单元，启动焊接结构服役状态检测过程，所述检测过程为:步骤一:第一控制单元对获得的命令进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，处理后将该命令发送给焊接检测设备，同时将该命令的数据类型发送给第二控制单元，然后执行步骤二 ；步骤二:焊接检测设备将检测到的焊接结构的参数或波形发送给第二控制单元，然后执行步骤三；步骤三:第二控制单元将步骤二获得的焊接结构的参数或波形进行缓冲，并且根据步骤一所获得的数据类型对该焊接结构的参数或波形进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，得到处理后的数据，并将该数据通过电平转换模块和无线模块发送给PC机，然后执行步骤四；步骤四:PC机对步骤三所获得的数据进行处理和校验，然后将焊接结构的参数或波形显示出来，当该参数超出安全范围时，PC机弹出警告框。
具体实施方式
九:本实施方式是对具体实施方式
八所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法作进一步说明，本实施方式中，步骤四中所述的安全范围是待测焊接结构在安全工作状态下的参数范围。该参数范围可以根据焊接结构的设计参数设定。
具体实施方式
十:本实施方式是对具体实施方式
八所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法作进一步说明，本实施方式中，所述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括显示模块，第一控制单元的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端；基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法的步骤四中所述警告信号还能够由PC机通过无线模块和电平转换模块发送至第一控制单元，第一控制单元再将该警告信号发送给显示模块。
具体实施方式
十一:采用具体实施方式
一所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还能够实现焊接检测设备参数的设置方法，该方法通过以下步骤实现:PC机将设置焊接检测设备参数的命令通过无线数据传输方式发送给第一控制单元，启动焊接结构设置参数的过程，所述设置过程为:步骤一:第一控制单元对获得的命令进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，处理后将该命令发送给焊接检测设备，然后执行步骤二:步骤二:焊接检测设备根据步骤一获得的命令设置其参数；具体实施方式
十二:采用具体实施方式
三所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还能够实现多路传感器的切换方法，该方法通过以下步骤实现:PC机将切换多路传感器的命令通过无线数据传输方式发送给第一控制单元，启动切换多路传感器的过程，所述切换过程为:步骤一:第一控制单元按获得的命令要求更改传感器的工作状态，并将更改后的结果同时发送给显示模块和PC机，然后执行步骤二 ；步骤二:PC机将传感器的工作状态进行更新，完成多路传感器的切换。
权利要求
1.基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，它包括:PC机、第一无线模块、第二无线模块、电平转换模块、第一控制单元、第二控制单元和焊接检测设备； PC机的控制信号输入输出端通过USB接口连接第一无线模块的无线信号输入输出端，第二无线模块的无线信号输入输出端连接电平转换模块的无线信号输入输出端，第一无线模块和第二无线模块通过无线通讯方式实现数据交互，电平转换模块的控制信号输入输出端连接第一控制单元的控制信号输入输出端，第一控制单元的控制信号输出端连接焊接检测设备的信号输入端，第一控制单元的数据类型信号输出端连接第二控制单元的数据类型信号输入端，第二控制单元的检测信号输入端连接焊接检测设备的检测信号输出端，第二控制单元的控制信号输出端连接电平转换模块的控制信号输入端。
2.根据权利要求1所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括传感器切换单元，第一控制单元的切换信号输出端连接传感器切换单元的信号输入端。
3.根据权利要求1或2所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括显示模块，第一控制单元的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端。
4.根据权利要求1、2或3所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括触摸模块，第一控制单元的触摸信号输入端连接触摸模块的信号输出端。
5.根据权利要求1所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，PC机内嵌入了检测模块，该检测模块包括:获取参数模块、获取波形模块和数据存取与回放模块；获取参数模块包括固定参数获取模块和自定义参数获取模块，获取波形模块包括刷新波形模块和调整波形模块，数据存取与回放模块包括数据的存储模块和数据的发送模块。
6.根据权利要求1所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，无线模块为433MHz通信模块、2.4G通信模块或GSM手机蜂窝无线通信模块。
7.根据权利要求1所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统，其特征在于，焊接检测设备为超声波探伤设备。
8.采用权利要求1所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统实现基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法，其特征在于，PC机将获取焊接检测设备的参数或波形的命令通过无线数据传输方式发送给第一控制单元，启动焊接结构服役状态检测过程，所述检测过程为: 步骤一:第一控制单元对获得的命令进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，处理后将该命令发送给焊接检测设备，同时将该命令的数据类型发送给第二控制单元，然后执行步骤二 ； 步骤二:焊接检测设备将检测到的焊接结构的参数或波形发送给第二控制单元，然后执行步骤三； 步骤三:第二控制单元将步骤二获得的焊接结构的参数或波形进行缓冲，并且根据步骤一所获得的数据类型对该焊接结构的参数或波形进行转换数据格式、转换数据类型和删除冗余数据的处理，得到处理后的数据，并将该数据通过电平转换模块和无线模块发送给PC机，然后执行步骤四； 步骤四:PC机对步骤三所获得的数据进行处理和校验，然后将焊接结构的参数或波形显示出来，当该参数超出安全范围时，PC机弹出警告框。
9.根据权利要求8所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法，其特征在于，步骤四中所述的安全范围是待测焊接结构在安全工作状态下的参数范围。
10.根据权利要求8所述的基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法，其特征在于，所述基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统还包括显示模块，第一控制单元的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端；基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测方法的步骤四中所述警告信号还可以由PC机通过无线模块和电平转换模块发送至第一控制单元，第 一控制单元再将该警告信号发送给显示模块。
全文摘要
基于无线通讯技术的焊接结构服役状态检测系统及检测方法，涉及大型焊接结构的检测领域。解决了人工检测不能在焊接结构连续检测时发现缺陷从而导致焊接结构出现事故的问题。第一无线模块和第二无线模块通过无线通讯方式实现数据交互，第二无线模块和第一控制单元的输入输出端都与电平转换模块的输入输出端连接，第一控制单元的输出端经焊接检测设备和第二控制单元与电平转换模块的输入端连接，第一控制单元的输出端连接第二控制单元的输入端；该检测系统的检测方法为第一控制单元将转换数据格式的命令经焊接检测设备发送给第二控制单元进行缓冲，PC机对缓冲后得到的数据进行处理和校验。本发明适用于大型焊接结构服役期间的远程检测。
文档编号G08C17/02GK103217474SQ20131007646
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者刚铁, 张佳莹, 丛森 申请人:哈尔滨工业大学