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基于ZigBee技术的焊接设备网络化集群监控系统研究
资料介绍
焊接质量的优劣极大影响着造船、冶金机械等行业生产质量，从而影响其在市场中的竞争力，然而在我国仍未摆脱劳动密集型的生产模式，焊接设备数目众多，难以有效管理，焊接过程参与人数较多且技术水平参差不齐，焊接过程难免出现波动。为了改善这一问题，急需引入一套网络化集群监控系统，对焊接设备进行网络化集群式在线管理和对焊接过程进行稳定性监测，从而提升焊接生产管理水平，保证焊接质量的稳定。
本论文以实际焊接生产中普遍使用的1.4mm药芯焊丝CO2电弧焊作为研究对象，搭建基于数据采集卡和LabVIEW软件的电信号采集系统，在不同焊接规范下，分析其电压概率密度分布、电流概率密度分布和短路时间概率密度分布，提取短路过渡频率、断弧频率和瞬时短路频率三个焊接过程稳定性量化指标用于表征短路过渡特征信息、断弧特征信息和瞬时短路特征信息，从而反映了焊接过程中发生的主要不稳定因素和次要不稳定因素。
基于ZigBee无线通信技术，分析无线传感网络的系统组成。结合实际生产需求，在原有的无线网络拓扑结构基础上，建立了新型的双星型网络架构，大大增加了网络监测的节点数目。通过引入中继路由器，设计了根据焊接设备状态的动态调整的数据发送模式，从而提高了无线信号传输质量，并深入分析了ZigBee MAC层的载波监听多路访问冲突避免机制（CSMA/CA），从理论上给出了丢帧问题产生的原因和解决办法。
构建基于无线 ZigBee技术的焊接设备网络化集群监控系统，总体结构由现场设备信号采集、ZigBee无线网络、现场服务站和网络化管理四个部分组成。其中，基于AVR Atmega8单片机、霍尔电流和电压传感器、SZ05系列ZigBee无线通信模块，设计了集成于焊接设备内部的电信号采集和发送模块。通过 ZigBee双星型无线传感网络，实时传输焊接过程电信号特征信息。采用Microsoft Visual C++6.0作为软件开发平台，设计开发了现场服务站监测系统软件和局域网统计查询软件，其人机交互界面开发具有功能丰富、使用方便、扩展性强的特点。现场服务站监测系统软件可实时监测所有联网焊接设备状态，管理人员可及时发现设备利用率较低的区域，并关闭长时间处于无工作待机状态的焊接设备，同时相关技术人员可通过监测程序动态掌...
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