基于焊接电参数采集分析的焊接质量预测系统(6)
2 系统整体结构设计
2.1 硬件结构
图2.1.1为焊接过程电参数采集的硬件采集电路原理设计流程图，电网电压经变压、滤波后，给传感器供电，电流电压传感器将采集到的信号转换为-5~5V的电压信号直接接入采集卡中，采集卡将模拟信号转化为计算机可以识别的数字信号通过USB接口传给计算机。
图2.1.1 硬件采集电路原理设计流程图
2.2 软件结构
图2.2.1为熔化极气体保护焊电参数采集分析及质量预测系统的整体设计结构图，主要包括在线采集分析系统和离线分析系统。在信号分析前，必须选择焊接工艺（短路信号分析、脉冲信号分析、恒压信号分析），否则系统所分析的结果不正确。
图2.2.1 熔化极气体保护焊电参数采集分析及质量预测系统整体设计结构图
（1）在线信号分析
在线分析系统在信号采集过程中，波形动态显示，每1s变化一次。系统自动判断焊接过程是否开始，以决定采集参数的保存与丢弃，并使得分析模块和稳定性判断程序从焊接开始2s后开始运行，有利于排除引弧阶段信号对焊接稳定性判断的干扰。分析模块的基础统计分析、时序均方差分析、U-I相图、瞬时能量、短路和脉冲特征参数分析模块以及系统对焊接过程的稳定性判断均动态显示，每1s变化一次分析结果。电流/电压概率密度及短路概率密度分析模块的显示结果为从信号开始分析后每一秒的累积分析结果。图2.2.2和图2.2.3分别为在线采集分析系统的操作流程图和操作界面图。
图2.2.2 在线采集分析系统操作流程图 图2.2.3 在线采集分析系统操作界面
（2）离线信号分析
离线分析系统模块允许用户自由选择所要分析的信号位置及信号量，即既可分析整条历史焊缝又可按照需要分析焊缝中的某一部分。系统所有模块一次性分析用户所选择部分，分析内容与在线信号分析内容相同，结果显示形式为静态。图2.2.4和图2.2.5分别为离线信号分析系统的操作流程图和操作界面图。
图2.2.4 离线信号分析系统操作流程图
图2.2.5 离线信号分析系统操作界面
3 信号分析模块
数据显示模块大体显示了焊接电压和电流的变化情况，使焊接专业人员对焊接过程的状况有了一个直观的认识。然而焊接电信号时域信号，显示模块设定为动态显示，一次只能最多显示1024个点，若采样率大于这个值将在没有完全显示出来时就被新数据覆盖，导致现场看不到完整的波形。为了显示更多的焊接信息，作者设计了信号分析模块。现场对焊接过程的了解要通过在线分析结果，若需进一步分析，则需要进行离线历史数据分析。
信号分析模块主要分为三大模块：经典参数分析模块、特征参数分析模块和焊接过程稳定性判断模块。
3.1 波形重绘
作者并未将波形重绘模块定义为信号分析的主要模块，因为严格来说波形重绘属于现实范畴，不同的是波形重绘又带有分析的目的，也是为了分析而做的模块。
波形重绘作用与显示模块类似，即用波形图的形式把电流和电压绘出，也是直观的描绘。不过它们的区别也很明显，那就是显示模块只能动态显示，不能是数据回程显示，而波形重绘顾名思义就是重新绘制出以前的波形，能实现对数据的复查。
波形重绘模块出现于焊接过程离线分析系统中，重绘波形图时，需要先选择数据输入文件，然后选则全部波形分析或者局部放大分析，如图3.1.1所示。
图3.1.1 离线分析数据输入显示控件