专利名称：双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊接电弧电信号检测系统，特别涉及一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统。
背景技术：
双丝焊接技术作为一种高效的焊接方法，已在工业生产中广泛推广与应用，其过程质量监测与控制和装备技术成为现代焊接领域研究的热点。国内外还没有统一的仪器和标准，对焊接过程稳定性、焊缝成形质量的好坏和焊接装备如弧焊电源动特性好坏进行测试与评估，主要是由有经验的焊工经试焊后做出评价，这种方法具有很大的个人主观成分，不科学。随着焊接电弧物理、焊接过程测试技术的发展，利用电弧信号的采集与分析是实现 对焊接过程质量的监测与控制成为焊接领域质量监测与控制的重要手段。在双丝焊接过程中，由于焊接过程的复杂性，电弧信号所受的电磁干扰非常严重，如何准确、快速、稳定地检测与采集到有效电弧信号成为研究的关键。目前，在焊接系统的检测与控制的研究中，系统大都通过现场总线、RS-485、RS-232或PCI接口实现数据采集及传输，基于上述通信模式的检测与控制系统，主要针对单丝焊接系统，且在数据传输速率以及工作环境的限制下，研制的系统适用范围不够广，软硬件功能单一，系统实时性、可靠性不够高，难以在现场得到推广与应用。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种实时性好、可靠性高的双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统。本实用新型解决上述技术问题的技术方案是由集成传感单元、信号调理单元、数据采集单元和计算机单元组成；所述集成传感单元的输入端分别与弧焊电源输出端正、负极相连接，两个弧焊电源的正极输出电缆分别穿过集成传感单元内的第一电流传感器、第二电流传感器，集成传感单元的输出端与信号调理单元输入端相连接，信号调理单元输出端与数据采集单元输入端相连接，数据采集单元输出端与计算机单元相连接。上所述的双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统中，所述的集成传感单元内包括第一电流传感器、第二电流传感器、电压传感器和一个直流稳压电源，并设置于一个箱体内。上述的一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统中，所述的第一电流传感器、第二电流传感器为霍尔型电流传感器，电压传感器为线性光电隔离电压传感器。上述的一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统中，所述的第一电流传感器、第二电流传感器通孔分别与箱体前后面板所开圆形通孔直径一致且同轴心。上述的一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统中，所述的数据采集单元与计算机单元采用网络接口相连接。本实用新型的技术效果在于1)本实用新型集成式传感单元集两个交直流电流、电压传感器和一个直流稳压电源于一个箱体内，并留有通孔及接口直接连接于焊接电源输出端，使测试过程操作使用简便快捷。2)本实用新型将以太网数据传输技术应用到焊接过程的电弧电信号的检测中，充分利用以太网通信的数据传输速率高，传输容量大，抗干扰能力强，传输距离远，易于安装使用等特点，实现了焊接过程两电弧电流、电压信号的高速准确记录与存储，便于进一步分析双电弧埋弧焊过程电弧信号和监测焊接质量。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图I为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的集成传感单元布局图。图3为本实用新型的信号调理单元和数据采集单元连接示意图。图4为本实用新型的网络接口电路图。图5为本实用新型的数据采集流程图。图中1集成传感单元；2信号调理单元；3数据采集单元；4计算机单元;A集成传感单元的箱体；Aci箱体的下面板；Vinl、Vin2集成传感单元输入接口 ； KpK2集成传感单元的通孔；P1、P2弧焊电源；J1J2弧焊电源的输出电缆；IS1、IS2电流传感器；①、②为电流传感器ISl和IS2在A0的安装位置、④电压传感器在A0的安装位置； 直流稳压电源在A0的安装位置；RJ网络接口。
具体实施方式
图I所示为本实用新型实施例的一种交直流焊接电弧电信号检测系统的结构框图，包括集成传感单元(I)、信号调理单元(2)、数据采集单元(3)以及计算机单元(4)。集成传感单元输入端Vinl、Vin2分别与焊接电源P1和焊接电源P2的正负极输出端口相连接，实现两个焊接电源的输出电压的测量，焊接电源P1和焊接电源P2的正极输出电缆(A、72)穿过集成传感单元箱体(A)的通孔(1、K2)，同时通过电流传感器ISl和IS2的通孔，实现两个焊接电源的输出电流的测量；集成传感单元输出端口(两路电流信号输出接口和两路电压信号输出接口)分别与信号调理单元(2)输入端端口相连接，将测量到的两电流信号和两路电压信号传输至信号调理单元(2)，信号调理单元(2)输出端与数据采集单元(3)输入端相连接，数据采集单元(3)主要实现两电流信号和两路电压信号的模数转换，数据采集单元⑶输出端与计算机单元⑷通过以太网接口(RJ)相连接，网络接口(RJ)的电路采用以太网控制器DM9000AEP为核心器件，将采集单元传送过来的数据按TCP/IP协议打包并通过以太网传送给计算处理单元的计算机进行记录与存储，计算机单元(4)设置有参数设置、数据采集、数据示波以及数据存储等模块。图2所示为本实用新型的集成传感单元布局图，A为安装传感器的箱体下面板，①和②为电流传感器ISl和IS2的安装位置，③和④为电压传感器安装位置，⑤为直流稳压电源，①、②、③、④、⑤通过螺栓安装在箱体下面板A中，两个电流传感器①、②通孔分别与箱体前后面板所开圆形通孔直径一致且及同轴心。测量时焊接电源P1和焊接电源P2的正极输出电缆A、h穿过集成传感单元箱体的通孔Kp K2，焊接电源P1和焊接电源P2的正负极输出端口分别与集成传感单元输入端^⑷、Vin2相连接。电流传感器量程1500A，供电电压± 12V，可实现交、直流电流测量，电压传感器为线性光电隔离电压传感器，量程500V，供电电压± 12V，可实现交、直流电压测量。图3为本实用新型的信号调理单元和数据采集单元连接示意图，信号调理单元
(2)主要对两电流信号和两路电压信号进行滤波和放大处理，信号调理单元(2)输出端与数据采集单元(3)输入端相连接，数据采集单元(3)主要实现两电流信号和两路电压信号的模数(A/D)转换，数据采集单元(3)具有四路独立的16位采样保持功能的A/D转换器，最大采样频率200K，经A/D转换后的数据按照FPGA分配的地址存入存储单元，FPGA作为数据采集单元的逻辑控制核心器件，负责地址总线和数据总线的切换，A/D转换的启动，将转换结果写入存储器，以及在转换完成后产生中断请求由ARM读取存储器中的数据进行处理，ARM为32位微控制器LPC2119，作为数据采集单元的核心，负责程序调用和数据处理。图4为网络接口电路图，由以太网控制器DM9000AEP以及RJ45接口组成。DM9000AEP是DAVIC0M公司设计的一款完全集成和符合成本效益的单芯片快速以太网MAC 控制器，具有通用处理器接口，低功耗和高处理性能，外围电路的设计非常简单。DM9000AEP符合Ethernet标准，支持IEEE802. 3全双工流量控制模式和半双工CSMA/⑶流量控制模式；集成10/100MbpS自适应全双工数据收发器；内置16KB的SRAM，其中13KB用作接收缓冲区，3KB用作发送缓冲区；支持8/16位数据总线，中断申请以及I/O基地址选择，对内部寄存器的操作简单。以太网接口采用集成网络变压器的RJ45连接器，通过双绞线连接到计算机单元，实现数据采集单元(3)与计算机单元(4)的数据传输。图5为本实用新型的数据采集流程图，在给系统上电后，打开计算机单元(4)中用于数据采集的软件系统，设置好采集频率、采集通道以及采集时间，硬件系统初始化完毕后一直处于等待状态，当接收到来自所述数据采集软件系统发送的采集开始指令时，启动数据采集单元进行数据采集与存储，然后由网络接口(RJ)的以太网控制器DM9000AEP对数据采集单元(3)采集的数据进行打包和发送。计算机单元(4)通过网络接口(RJ)接收来自数据采集单元(3)的数据后首先对其进行解包处理，然后由数据采集软件系统读取接收到的两路电流和电压信号，并通过软件进行示波和存储。本实用新型将两个交直流电流、电压传感器和一个直流稳压电源于一个箱体内，并留有通孔及接口直接连接于焊接电源输出端，测试过程操作使用简便快捷。同时将以太网数据传输技术应用到焊接过程的电弧电信号的检测中，充分利用以太网通信的数据传输速率高，传输容量大，抗干扰能力强，传输距离远，在计算机编写了数据采集的软件系统，实现了焊接过程两电弧电流、电压信号的高速准确记录与存储。该系统具有抗干扰能力强、结构简单、成本低、安装操作方便等特点，为进一步分析双电弧埋弧焊过程电弧信号和监测焊接质量提供了一套高实时性、高可靠性、低成本的软硬件平台。
权利要求1.一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统，其特征在于由集成传感单元(I)、信号调理单元(2)、数据采集单元(3)和计算机单元(4)组成；所述集成传感单元(I)的输入端分别与弧焊电源输出端正、负极相连接，两个弧焊电源的正极输出电缆分别穿过集成传感单元(I)内的第一电流传感器(ISl )、第二电流传感器(IS2)，集成传感单元(I)的输出端与信号调理单元(2)输入端相连接，信号调理单元(2)输出端与数据采集单元(3)输入端相连接，数据采集单元(3)输出端与计算机单元(4)相连接。
2.根据权利要求I所述的双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统，其特征在于所述的集成传感单元(I)内包括第一电流传感器(IS1)、第二电流传感器(IS2)、电压传感器和一个直流稳压电源，并设置于一个箱体(A)内。
3.根据权利要求2所述的双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统，其特征在于所述的第一电流传感器(IS1)、第二电流传感器(IS2)为霍尔型电流传感器，电压传感器为线性光电隔离电压传感器。
4.根据权利要求I所述的双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统，其特征在于所述数据采集单元(3)与计算机单元(4)采用网络接口(RJ)相连接。
专利摘要本实用新型提供了一种双电弧埋弧焊电弧电信号测量系统，它由集成传感单元(1)、信号调理单元(2)、数据采集单元(3)和计算机单元(4)组成；所述集成传感单元(1)的输入端分别与弧焊电源输出端正、负极相连接，两个弧焊电源的正极输出电缆分别穿过集成传感单元(1)内的第一电流传感器(IS1)、第二电流传感器(IS2)，集成传感单元(1)的输出端与信号调理单元(2)输入端相连接，信号调理单元(2)输出端与数据采集单元(3)输入端相连接，数据采集单元(3)输出端与计算机单元(4)相连接。本实用新型可以实现对双丝焊接过程两台弧焊电源输出的焊接电流、电压进行实时采集、显示与保存，以便利用采集到的焊接电流、电压数据对焊接质量及设备运行状态进行监测。
文档编号B23K9/18GK202498292SQ20112052926
公开日2012年10月24日 申请日期2011年12月17日 优先权日2011年12月17日
发明者伍济钢, 何宽芳, 沈意平, 肖冬明, 陈俊, 陈立锋, 黎祺 申请人:湖南科技大学