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1、(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202310734040.8(22)申请日 2023.06.20(71)申请人 无锡海菲焊接设备有限公司地址 214400 江苏省无锡市江阴市月城镇水韵路28号(72)发明人 郭天水郭天定(74)专利代理机构 上海正策律师事务所 31271专利代理师 张晟(51)Int.Cl.B23K 37/00(2006.01)(54)发明名称点焊过程监控方法、系统以及设备(57)摘要一种点焊过程监控方法，包括以下步骤：获取从点焊机采集的原始焊接数据，并发送至单片机；获取单片机处理后的数据，通过EtherCAT。
2、网络协议发送至数据服务器；数据服务器接收包括有时间戳信息的数据串流，基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据；数据服务器将原始的时序数据转化为真实数据；通过序列化工具，将前述的时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据；数据服务器生成DataFrame格式数据用于机器学习模型处理；同时数据服务器将时序数据发送至云端服务器；以及时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并输出展示。权利要求书2页 说明书10页 附图2页CN 116604234 A2023.08.18CN 116604234 A1.一种点焊过程监控方法，其特征在于，所述点焊过程监控方法。
3、包括以下步骤：获取从点焊机采集的原始焊接数据，并发送至单片机；获取单片机处理后的数据，通过EtherCAT网络协议发送至数据服务器；数据服务器接收包括有时间戳信息的数据串流，基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据；数据服务器将原始的时序数据转化为真实数据；通过序列化工具，将前述的时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据；数据服务器生成DataFrame格式数据用于机器学习模型处理；同时数据服务器将时序数据发送至云端服务器；以及时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并输出展示。2.如权利要求1所述的点焊过程监控方法，其中所述点焊过程监控方法还。
4、包括步骤：初始化EtherCAT Master服务，并且读取当前网络拓扑中的EtherCAT Slave信息。3.如权利要求1所述的点焊过程监控方法，其中所述点焊过程监控方法还包括步骤：从单片机中定时读取数据，其中每次数据读取从固定位开始，先读取当前位数据，再读取当前位的时间戳。4.如权利要求1所述的点焊过程监控方法，其中所述点焊过程监控方法还包括步骤：处理原始数据，生成目标数组；以及对目标数组进行排序，返回基于时序的数据数组。5.如权利要求1至4中任一所述的点焊过程监控方法，其中所述点焊过程监控方法包括以下焊接过程物理量曲线渲染步骤：将数据服务器处理后的焊接过程物理量数据渲染成快速曲线图。6。
5、.如权利要求1至4中任一所述的点焊过程监控方法，其中所述点焊过程监控方法还包括以下步骤：获取点焊过程数据以及理想数据，对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算出点焊过程中与理想曲线偏离较大的区间。7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时执行权利要求1至6中任一所述的点焊过程监控方法的步骤。8.一种点焊过程监控设备，其特征在于，包括：存储器，用于存储软件应用程序，处理器，用于执行所述软件应用程序，所述软件应用程序的各程序相对应地执行权利要求1至6中任一所述的点焊过程监控方法的步骤。9.一种点焊过程监控系统，其特征在于，所述点焊过程监控系统包括点。
6、焊机、单片机、数据服务器、云端服务器以及显示器，所述传感器从所述点焊机采集原始焊接数据，并将数据发送至所述单片机，所述单片机将数据进行初步处理后，通过EtherCAT网络协议发送至所述数据服务器；所述数据服务器接收的数据为包括时间戳信息的数据串流，所述数据服务器基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据，所述数据服务器将原始的时序数据转化为真实数据，通过序列化工具，将时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据，同时所述数据服务器将时序数据发送至所述云端服务器；时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并展示在所述显示器上。10.如权利要求9所述的点焊。
7、过程监控系统，其中所述点焊过程监控系统还包括EtherCAT数据接收模块、数据处理模块以及数据展示模块以及数据持久化模块，所述EtherCAT数据接收模块基于EtherCAT网络通信协议，从所述单片机接收原始传感器数据，权利要求书1/2 页2CN 116604234 A2所述数据处理模块将传感器的原始数据处理为时序化数据，所述数据展示模块将时序化数据转化为图表展示，所述数据持久化模块持久化存储每一次焊接数据，进行数据积累。权利要求书2/2 页3CN 116604234 A3点焊过程监控方法、系统以及设备技术领域0001本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种点焊过程监控方法、系统以及设备。背景技术0。
8、002点焊，即通过高电压放电击穿空气，形成高温熔化材料，从而实现焊接目的。点焊过程中有几个核心参数：电压、电流、电阻、焊面压力等。焊接过程中这几个参数的数值变化直接决定了最终焊点是否合格。因此，需要及时准确地对点焊过程进行监控。发明内容0003本发明的目的之一在于提供一种点焊过程监控方法、系统以及设备，基于EtherCAT工业通信协议，通过单片机从点焊机传感器采集焊接过程中电流、电压、电极位移、电极压力等数据，并经过算法数模转换后将传感器数据发送至数据服务器，数据服务器进行一系列数据处理后，将原始数据转换成适合前端界面展示的数据，同时基于统计学算法，对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算。
9、出点焊过程中与理想曲线偏离较大的区间，数据处理完成后，数据服务器将数据发送至前端系统并进行渲染，方便点焊机操作人员在焊接过程中实时把控焊接质量。0004为了实现本发明的至少一个发明目的，本发明提供了一种点焊过程监控方法，所述点焊过程监控方法包括以下步骤：0005获取从点焊机采集的原始焊接数据，并发送至单片机；0006获取单片机处理后的数据，通过EtherCAT网络协议发送至数据服务器；0007数据服务器接收包括有时间戳信息的数据串流，基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据；数据服务器将原始的时序数据转化为真实数据；通过序列化工具，将前述的时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界。
10、面渲染的keyvalue形式数据；数据服务器生成DataFrame格式数据用于机器学习模型处理；同时数据服务器将时序数据发送至云端服务器；以及0008时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并输出展示。0009在一些实施例中，其中所述点焊过程监控方法还包括步骤：初始化EtherCAT Master服务，并且读取当前网络拓扑中的EtherCAT Slave信息。0010在一些实施例中，其中所述点焊过程监控方法还包括步骤：从单片机中定时读取数据，其中每次数据读取从固定位开始，先读取当前位数据，再读取当前位的时间戳。0011在一些实施例中，其中所述点焊过程监控方法还包括步骤：处理原始数据，生成目。
11、标数组；以及对目标数组进行排序，返回基于时序的数据数组。0012在一些实施例中，其中所述点焊过程监控方法包括以下焊接过程物理量曲线渲染步骤：将数据服务器处理后的焊接过程物理量数据渲染成快速曲线图。0013在一些实施例中，其中所述点焊过程监控方法还包括以下步骤：获取点焊过程数据以及理想数据，对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算出点焊过程中与理想说明书1/10 页4CN 116604234 A4曲线偏离较大的区间。0014根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时执行所述的点焊过程监控方法的步骤。0015根据本发明的另。
12、一方面，还提供了一种点焊过程监控设备，包括：0016存储器，用于存储软件应用程序，0017处理器，用于执行所述软件应用程序，所述软件应用程序的各程序相对应地执行所述的点焊过程监控方法的步骤。0018根据本发明的另一方面，还提供了一种点焊过程监控系统，所述点焊过程监控系统包括点焊机、单片机、数据服务器、云端服务器以及显示器，所述传感器从所述点焊机采集原始焊接数据，并将数据发送至所述单片机，所述单片机将数据进行初步处理后，通过EtherCAT网络协议发送至所述数据服务器；所述数据服务器接收的数据为包括时间戳信息的数据串流，所述数据服务器基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据，所述数据。
13、服务器将原始的时序数据转化为真实数据，通过序列化工具，将时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据，同时所述数据服务器将时序数据发送至所述云端服务器；时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并展示在所述显示器上。0019在一些实施例中，其中所述点焊过程监控系统还包括EtherCAT数据接收模块、数据处理模块以及数据展示模块以及数据持久化模块，所述EtherCAT数据接收模块基于EtherCAT网络通信协议，从所述单片机接收原始传感器数据，所述数据处理模块将传感器的原始数据处理为时序化数据，所述数据展示模块将时序化数据转化为图表展示，所述数据持久化模块持久化存。
14、储每一次焊接数据，进行数据积累。附图说明0020图1是根据本发明的一个实施例的一种点焊过程监控系统的架构设计图。0021图2是根据本发明的上述实施例的所述点焊过程监控系统的界面示意图。具体实施方式0022以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。0023可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，。
15、该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。0024本发明为涉及计算机程序的发明。基于本发明的一种点焊过程监控方法，阐述了为解决本发明提出的问题，以计算机程序处理流程为基础，通过计算机执行按上述流程编制的计算机程序，对计算机外部对象或者内部对象进行控制或处理的解决方案。通过本发明的所述点焊过程监控方法，能够利用计算机系统，基于EtherCAT工业通信协议，通过单片机从点焊机传感器采集焊接过程中电流、电压、电极位移、电极压力等数据，并经过算法数说明书2/10 页5CN 116604234 A5模转换后将传感器数据发送至数据服务器，数据服务器进行一系列数据处理后，将原始数据转换成适合。
16、前端界面展示的数据，同时基于统计学算法，对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算出点焊过程中与理想曲线偏离较大的区间，数据处理完成后，服务器将数据发送至前端系统并进行渲染，方便点焊机操作人员在焊接过程中实时把控焊接质量。0025具体地，所述点焊过程监控方法包括以下步骤：0026S100：获取从点焊机采集的原始焊接数据，并发送至单片机；0027S200：获取单片机处理后的数据，通过EtherCAT网络协议发送至数据服务器；0028S300：数据服务器接收包括有时间戳信息的数据串流，基于时间戳信息对数据进行排序，将数据串流转化为时序数据；数据服务器基于预设的系数，将原始的时序数据转化为真实数据。
17、；通过序列化工具，将前述的时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据；数据服务器生成DataFrame格式数据用于机器学习模型处理；同时数据服务器将时序数据发送至云端服务器；以及0029S400：时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并输出展示。0030通过渲染，能够方便点焊机操作人员在焊接过程中实时把控焊接质量。0031更具体地，所述步骤S200还包括以下步骤：0032初始化EtherCAT Master服务，并且读取当前网络拓扑中的EtherCAT Slave信息。更具体地，包括以下步骤：调用libsoem库(ethercat c语言库)中的ec_in。
18、it()函数将目标网口映射成为EtherCAT Master端口；调用ec_config_init()函数发现当前网络拓扑中的ethercat从站数量；对于网络中的每一个从站，建立网络连接，并设置数据读取位；完成ethercat主从通信设置。0033在具体的实施例中，代码片段及解读(C语言)举例如下：0034说明书3/10 页6CN 116604234 A600350036更具体地，所述步骤S200还包括以下步骤：0037从单片机中定时读取数据。更具体地，包括以下步骤：500次读取数据，每次间隔5万微秒；以及每次数据读取从固定位开始，先读取当前位数据，再读取当前位的时间戳。0038在具体的实施。
19、例中，代码片段及解读(C语言)举例如下：0039说明书4/10 页7CN 116604234 A700400041更具体地，在具体的实施例中，所述步骤S300中代码片段及解读(Golang)举例如下：0042说明书5/10 页8CN 116604234 A800430044更具体地，所述步骤S300还包括以下步骤：0045处理原始数据，生成目标数组；以及对目标数组进行排序，返回基于时序的数据数组。在具体的实施例中，代码片段及解读(Golang)举例如下：00460047更具体地，所述步骤S300还包括以下步骤：0048时序数据乘以一定系数得到最终真实物理量(电流、电压等)。在具体的实施例中，代。
20、码片段及解读(Golang)举例如下：说明书6/10 页9CN 116604234 A900490050更具体地，所述步骤S300还包括以下步骤：0051将数据转化为json格式。在具体的实施例中，代码片段及解读(Golang)举例如下：00520053更具体地，所述步骤S300还包括以下步骤：0054将时序数据存储为csv格式文档，适合python读取为dataframe。0055进一步地，所述点焊过程监控方法包括以下焊接过程物理量曲线渲染步骤：0056将数据服务器处理后的焊接过程物理量数据渲染成快速曲线图。0057进一步地，所述点焊过程监控方法包括以下AI焊接质量判断步骤：0058通过AI。
21、算法，展示焊接质量智能判断结果。0059进一步地，所述点焊过程监控方法包括以下焊接过程特征量展示步骤：0060通过统计学方法，展示焊接过程中与结果相关的特征量数值。0061进一步地，所述点焊过程监控方法包括以下抽样质检步骤：0062响应于用户的抽样质检需求，对焊接样品进行抽样质检，并获取抽样质检结果，调整判断算法。说明书7/10 页10CN 116604234 A100063进一步地，所述点焊过程监控方法还包括以下步骤：对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算出点焊过程中与理想曲线偏离较大的区间。0064进一步地，所述点焊过程监控方法包括以下异常区间判断步骤：0065通过线性回归算法，将焊。
22、接过程曲线分解为多段线性区间，每段区间与理想曲线基于拟合度计算公式R2ESS/TSS1RSS/TSS，计算RSQUARE，设定阈值从而判断区间是否异常。0066本领域的技术人员能够理解的是，可以以方法、系统或计算机程序产品的形式提供本发明的实施例。因此，本发明可采取全硬件实施例、全软件实施例，或者组合软件和硬件的实施例的形式。0067本领域的技术人员可以理解的是，本发明的所述点焊过程监控方法可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常。
23、用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按方法运行。0068本发明可以嵌入在计算机程序产品中，它包括使此处描述的方法得以实施的所有特征。所述计算机程序产品被包含在一个或多个计算机可读存储介质中，所述计算机可读存储介质具有包含于其中的计算机可读程序代码。根据本发明的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时能够执行本发明的方法的步骤。计算机存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体。计算机存储介质包括但不限于半导体、磁盘存储器、磁芯、磁鼓、磁带、激光盘等。本领域的技术人员可以理解的是，。
24、计算机存储介质并不局限于前述举例，前述例子仅仅作为举例而并不限于本发明。0069根据本发明的另一方面，还提供了一种点焊过程监控设备，该点焊过程监控设备包括：软件应用程序、用于存储软件应用程序的存储器，以及处理器，用于执行该软件应用程序。该软件应用程序的各程序能够相对应地执行本发明的该点焊过程监控方法中的步骤。0070与本发明方法的实施例相对应，如图1和图2所示，根据本发明的另一方面，还提供了一种系点焊过程监控系统，该点焊过程监控系统为本发明的该点焊过程监控方法在计算机程序改进上的应用。0071具体地，所述点焊过程监控系统包括点焊机、单片机、数据服务器、云端服务器以及显示器。所述传感器从所述点焊。
25、机采集原始焊接数据，并将数据发送至所述单片机。所述单片机将数据进行初步处理后，通过EtherCAT网络协议发送至所述数据服务器。所述数据服务器接收的数据为包括时间戳信息的数据串流，所述数据服务器首先基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据；所述数据服务器基于一定的系数，将原始的时序数据转化为真实数据；通过序列化工具，将时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据；为了便于机器学习模型处理，所述数据服务器会额外生成一份DataFrame格式数据，同时所述数据服务器将时序数据发送至所述云端服务器。时序数据生成后，渲染出焊接过程物理量曲线图，并展示在所述显示。
26、器上。0072更具体地，所述点焊过程监控系统还包括数据服务器数据处理单元，所述数据服说明书8/10 页11CN 116604234 A11务器数据处理单元接收包括有时间戳信息的数据串流，并将数据串流转化为时序数据后发送至云端服务器。更具体地，所述数据服务器数据处理单元还包括数据串流接收模块、数据排序模块、真实数据转化模块、形式数据转化模块、格式数据转化模块以及时序数据发送模块。所述数据串流接收模块接收包括有时间戳信息的数据串流，所述数据排序模块基于时间戳信息对数据进行排序，将数据流转化为时序数据，所述真实数据转化模块基于一定的系数，将原始的时序数据转化为真实数据，所述形式数据转化模块通过序列化。
27、工具，将时序数据序列化为适合编程语言处理以及系统界面渲染的keyvalue形式数据。为了便于机器学习模型处理，所述格式数据转化模块生成一份DataFrame格式数据。所述时序数据发送模块将时序数据发送至云端服务器。0073更具体地，所述点焊过程监控系统还包括异常区间判断算法模块，所述异常区间判断算法模块被配置为：通过线性回归算法，将焊接过程曲线分解为多段线性区间，每段区间与理想曲线基于拟合度计算公式R2ESS/TSS1RSS/TSS，计算RSQUARE，设定阈值从而判断区间是否异常。0074更具体地，所述点焊过程监控系统还包括焊接过程物理量曲线渲染模块、AI焊接质量判断模块、焊接过程特征量展示。
28、模块以及抽样质检模块。0075所述焊接过程物理量曲线渲染模块将数据服务器处理后的焊接过程物理量数据渲染成快速曲线图。0076所述AI焊接质量判断模块通过AI算法，展示焊接质量智能判断结果。0077所述焊接过程特征量展示模块通过统计学方法，展示焊接过程中与结果相关的特征量数值。0078响应于用户的抽样质检需求，所述抽样质检模块对焊接样品进行抽样质检，并获取用户输入的抽样质检结果，根据抽样质检结果调整所述异常区间判断算法模块中的判断算法。0079更具体地，所述点焊过程监控系统还包括EtherCAT数据接收模块、数据处理模块、数据展示模块以及数据持久化模块。0080所述EtherCAT数据接收模块基。
29、于EtherCAT网络通信协议，从单片机接收原始传感器数据。其中，在具体的实施例中，使用到的开发技术为：EtherCAT通信协议、C语言等。0081所述数据处理模块将原始传感器数据处理为适合机器学习及UI展示的时序化数据。其中，在具体的实施例中，使用到的开发技术为：时序数据库InfluxDB、Golang编程语言等。0082所述数据展示模块将时序化数据展示为各式图表，方便观察。其中，在具体的实施例中，使用到的开发技术为：C+编程语言、GTK图形库、gRPC通信协议等。0083所述数据持久化模块在所述云端数据服务器持久化存储每一次焊接数据，实现数据积累。其中，在具体的实施例中，使用到的开发技术为。
30、：RDS数据库、内存数据库等。在具体的实施例中，云数据库IOPS4000，云数据库百万级数据量，单次查询时长90，误判率50，机器学习模型可根据不同的CPK指标，调整判定阈值，机器学习模型单次判断时长100ms。0087通过本发明的所述点焊过程监控系统，基于EtherCAT工业通信协议，通过单片机从点焊机传感器采集焊接过程中电流、电压、电极位移、电极压力等数据，并经过算法数模转换后将传感器数据发送至数据服务器，数据服务器进行一系列数据处理后，将原始数据转换成适合前端界面展示的数据，同时基于统计学算法，对点焊过程数据与理想数据进行拟合度校验，计算出点焊过程中与理想曲线偏离较大的区间。数据处理完成。
31、后，服务器将数据发送至前端系统并进行渲染，方便点焊机操作人员在焊接过程中实时把控焊接质量。0088在具体的实施例中，所述点焊过程监控系统的用户界面包括电流、电压、电阻、功率曲线展示，标注异常数据区间，以及用户交互模块用于用户点击质检、输入质检结果。0089本领域的技术人员可以理解的是，已参考根据本发明的方法、系统及计算机程序产品的流程图和/或方框图说明了本发明。流程图和/或方框图中的每个方框，以及流程图和/或方框图中的方框的组合显然可由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或者其他可编程的数据处理设备的处理器，以产生一台机器，从而指令(所述指令通过计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器)产生用于实现在流程图和/或方框图的一个或多个方框中规定的功能的装置。0090本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离该原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。说明书10/10 页13CN 116604234 A13图1说明书附图1/2 页14CN 116604234 A14图2说明书附图2/2 页15CN 116604234 A15。