CN102248254A - 一种数据处理***及数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据处理***，用于根据获取的数据实现对焊接电弧的分析。所述数据处理***包括：电压传感器，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第一输入端相连；电流传感器，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第二输入端相连；模拟数字AD采集卡，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器，其第一输出端与所述处理器的第一输入端相连；图像获取处理装置，用于获取图像转换并为数字图像信息后输出给处理器，其输出端与所述处理器的第二输入端相连；所述处理器，用于对接收的信息进行分析处理。本发明还公开了一种数据处理方法。

Description

一种数据处理***及数据处理方法

技术领域

本发明涉及电学及通信领域，特别涉及一种数据处理***及数据处理方法。

背景技术

随着生产的发展，技术的进步，人们对焊接的性能、质量及材料均提出了越来越高的要求。而无论是对焊接过程的控制，还是对焊接的性能、质量及对焊接材料的好坏进行评估，都需获取焊接过程中的相关信息。其中，焊接电弧信息量较大，而且也最为重要，如果能获取焊接过程中的电弧进行分析，则可以根据分析结构对焊接***进行相应处理或改进，例如可以通过分析研究焊接过程中与电参数直接相关的工艺性能，如过渡形式、飞溅大小、电弧稳定性等，从而可以有针对性地对焊接***进行改进，较好地提高焊接效率。而现有技术中并没有这种分析***及分析过程。

发明内容

本发明实施例提供一种数据处理***及数据处理方法，用于根据获取的数据实现对焊接电弧的分析，从而可以分析焊接过程中的工艺性能，评估焊接质量，从而提高焊接效率。

一种数据处理***，包括：

电压传感器、电流传感器、模拟数字AD采集卡、图像获取处理装置和处理器；其中

所述电压传感器，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第一输入端相连；

所述电流传感器，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第二输入端相连；

所述模拟数字AD采集卡，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器，其第一输出端与所述处理器的第一输入端相连；

所述图像获取处理装置，用于获取图像并转换为数字图像信息后输出给所述处理器，其输出端与所述处理器的第二输入端相连；

所述处理器，用于对接收的信息进行分析处理。

一种数据处理方法，包括以下步骤：

电压传感器将采集的模拟电压信号传输给AD采集卡，及电流传感器将采集的模拟电流信号传输给所述AD采集卡；

所述AD采集卡将接收的模拟电压信号转换为数字电压信号，及将接收的模拟电流信号转换为数字电流信号；

所述AD采集卡将转换后的数字电压信号及数字电流信号送入所述处理器；

图像获取处理装置将获取的图像转换为数字图像信息后输出给所述处理器；

所述处理器对接收的信息进行分析处理。

本发明实施例中的数据处理***包括：电压传感器、电流传感器、模拟数字AD采集卡、图像获取处理装置和处理器；其中，所述电压传感器，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第一输入端相连；所述电流传感器，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第二输入端相连；所述模拟数字AD采集卡，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器，其第一输出端与所述处理器的第一输入端相连；所述图像获取处理装置，用于获取图像转换并为数字图像信息后输出给所述处理器，其输出端与所述处理器的第二输入端相连；所述处理器，用于对接收的信息进行分析处理。通过连接电压传感器和电流传感器，可以对焊接过程中的电压信号和电流信号进行采集，通过连接图像获取处理装置，可以获取焊接过程中的图像，从而可以根据获取信号对电弧电压、焊接电流及燃弧时间等参数进行统计分析，以评估焊接质量，从而提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明实施例中数据处理***的主要结构图；

图2为本发明实施例中加入控制装置及接口装置后数据处理***的详细结构图；

图3为本发明实施例中数据处理***的详细结构图；

图4为本发明实施例中数据处理方法的主要流程图。

具体实施方式

本发明实施例中的数据处理***包括：电压传感器、电流传感器、模拟数字AD采集卡、图像获取处理装置和处理器；其中，所述电压传感器，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第一输入端相连；所述电流传感器，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第二输入端相连；所述模拟数字AD采集卡，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器，其第一输出端与所述处理器的第一输入端相连；所述图像获取处理装置，用于获取图像转换并为数字图像信息后输出给所述处理器，其输出端与所述处理器的第二输入端相连；所述处理器，用于对接收的信息进行分析处理。通过连接电压传感器和电流传感器，可以对焊接过程中的电压信号和电流信号进行采集，通过连接图像获取处理装置，可以获取焊接过程中的图像，从而可以根据获取信号对电弧电压、焊接电流及燃弧时间等参数进行统计分析，以评估焊接质量，从而提高焊接效率。

参见图1，本发明实施例中数据处理***包括电压传感器101，电流传感器102，AD(模拟数字)采集卡103、图像获取处理装置104及处理器105。

参见图2，本发明实施例中数据处理***还包括接口装置106及控制装置107。其中，图像获取处理装置104包括获取单元1041及图像采集卡1042。

电压传感器101用于采集模拟电压信号并输出。电压传感器101的输出端与AD采集卡103的第一输入端相连。在焊接过程中，电压传感器101可以采集电弧电压信号，即可以通过电压传感器101从焊钳和试板之间采集电弧电压信号，并将采集的电弧电压信号传输给AD采集卡103。其中，电压传感器101可以实时采集并传输，或者也可以在受到触发后进行采集并传输，例如，可以在接收到AD采集卡103发送的消息后进行采集并传输。电压传感器101采集及传输给AD采集卡103的均是模拟电压信号。其中，电压传感器101可以通过信号线与AD采集卡103相连。

电流传感器102用于采集模拟电流信号并输出。电流传感器102的输出端与AD采集卡103的第二输入端相连。在焊接过程中，电流传感器102可以采集焊接电流信号，即可以通过电流传感器102从焊接回路中采集焊接电流信号，并将采集的焊接电流信号传输给AD采集卡103。其中，电流传感器102可以实时采集并传输，或者也可以在受到触发后进行采集并传输，例如，可以在接收到AD采集卡103发送的消息后进行采集并传输。电流传感器102采集及传输给AD采集卡103的均是模拟电流信号。其中，电流传感器102可以通过信号线与AD采集卡103相连。

AD采集卡103用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给处理器105。AD采集卡103的第一输出端与处理器105的第一输入端相连。AD采集卡103用于将从电压传感器101中获取的模拟电压信号转换为数字电压信号，及将从电流传感器102中获取的模拟电流信号转换为数字电流信号，并将转换后的数字电压信号或数字电流信号传输给处理器105。其中，AD采集卡103可以将转换后的数字信号实时传输给处理器105，或者也可以先将转换后的数字信号进行存储，在受到触发后传输给处理器105，或者也可以在受到触发后进行信号转换并传输。例如，触发条件可以是AD采集卡103收到处理器105或控制装置107通过处理器105发送的消息。

图像获取处理装置104用于获取图像并转换为数字图像信息后输出给处理器105，其输出端与处理器105的第二输入端相连。其中，图像获取处理装置104包括获取单元1041及图像采集卡1042。

获取单元1041用于获取图像。获取单元1041的输出端与图像采集卡1042的第一输入端相连。获取单元1041可以获取焊接过程中的图片信息或视频信息(图片信息或视频信息均称为图像信息)，较佳的，获取装置101可以在焊接过程开始时即对整个焊接过程进行全程摄像，以获取较为丰富的图像信息，从而便于后期对焊接过程进行分析。获取单元1041可以是照相机、摄像机或其它具有图像获取功能的装置。获取单元1041将获取的图像信息传输给图像采集卡1042。获取单元1041获取的图像信息为模拟信息。其中，获取单元1041可以将获得的图像信息实时传输给图像采集卡1042，或者也可以在受到触发后将获得的图像信息传输给图像采集卡1042，例如，触发条件可以是获取单元1041收到图像采集卡1042或控制装置107通过处理器105发送的消息。

图像采集卡1042用于将获取的图像转换为数字图像信息并输出给所述处理器。图像采集卡1042的输出端与处理器105的第二输入端相连。图像采集卡1042是图像采集部分和图像处理部分的接口。图像经过图像采集卡1042采样、量化，转换为数字图像信息并进行存储。由于图像信号的传输需要很高的传输速度，通用的传输接口不能满足要求，因此需要图像采集卡1042。图像采集卡1042将转换后得到的数字图像信息传输给处理器105，其中，图像采集卡1042可以将数字图像信息实时传输给处理器105，或者可以在受到触发后将数字图像信息传输给处理器105，或者可以在受到触发后从获取单元1041中接收图像并转换，将转换后得到的数字图像信息传输给处理器105。例如，一种触发条件可以是图像采集卡1042收到处理器105或控制装置107通过处理器105发送的消息。

处理器105用于对接收的信息进行分析处理。其中，处理器105接收的信息可以包括数字电流信号、数字电流信号及数字图像信息。处理器105可以将接收的信息进行存储。处理器105可以是电脑中的CPU(中央处理器)，也可以是其它类型的处理器，例如微处理器等。例如，处理器105可以通过对接收的数字电压信息的分析得到电弧电压概率密度分布，通过对接收的数字电流信息的分析得到焊接电流概率密度分布，还可以通过接收的数字电压信号、数字电流信号及数字图像信息分析电弧电压(uS(t))的瞬时值，以得到短路时间(T1)、燃弧时间(T2)、加权燃弧时间(T3)、过渡周期(TC)等参数，并可以统计分析出uS(t)、iS(t)、T1、T2、T3、TC的平均值、标准偏差、变异系数、最大概率密度、最大概率组、最大值、最小值等所需的数据，从而可以进行焊接质量评估。其中，处理器105可以定时对接收并存储的信息进行分析处理，或者也可以是在受到触发后对存储的信息进行分析处理，例如，一种触发条件为处理器105接收到控制装置107发送的消息。

接口装置106用于将处理器105的分析结果提供给用户。接口装置106与处理器105的第一输出端相连。接口装置106可以是人机交互装置，例如，接口装置106可以是电脑的显示屏，或可以是连接到处理器105及控制装置107的具有显示功能的装置。在处理器105对数据处理完毕后，控制模块107可以向处理器105发送消息，以通知处理器105将得到的分析结果输出到接口装置106以提供给用户，或者也可以是处理器105对数据处理完毕后自动将得到的分析结果输出到接口装置106。

控制装置107用于控制处理器105对接收的信息进行分析。控制装置107的输出端与处理器105相连。控制装置107可以位于处理器105中，或者可以位于处理器105之外。例如，如果处理器105是电脑中的CPU，则控制模块107可以是安装于该电脑中的软件应用程序。当处理器105接收到信息后，控制模块107可以控制处理器105对接收的信息进行分析，例如，控制模块107可以通过发送消息通知处理器105对接收的哪部分信息进行分析处理。例如，控制模块107可以发送消息，通知处理器105对接收的数字电压信号进行分析，以得到电弧电压的概率密度分布图，或者可以发送消息，通知处理器105对接收的图像信息进行分析，以得到燃弧时间频数分布图、加权燃弧时间频数分布图等。控制装置107还用于对AD采集卡103、获取单元1041及图像采集卡1042进行参数设置。其中，控制装置107对AD采集卡103、获取单元1041及图像采集卡1042进行设置时均可以通过处理器105发送设置消息。例如，控制装置107可以对AD采集卡103进行初始化，设置AD采集卡103的电压比率、电流比率、采集频率等参数；控制装置107可以对获取单元1041进行初始化，设置获取单元1041的触发模式、曝光模式、曝光值、增益值、相机频率等参数；控制装置107可以对图像采集卡1042进行初始化，设置图像采集卡1042的坐标、曝光值、帧率等参数。控制装置107还可以通过对处理器105的设置来控制接口装置106显示图像的面积大小。

参见图3，所述数据处理***还包括同步控制器109及TTL触发装置110。

同步控制器109用于使AD采集卡103采集的数字信号实现同步。同步控制器109的第一输入端与AD采集卡103的第二输出端相连，第二输入端与TTL触发装置110的第一输出端相连，输出端与处理器105相连。同步控制器109可以在收到TTL触发装置110发送信号后，可以首先判断该信号是否为有效电平信号，如果确定该信号为有效电平信号，则从AD采集卡103中读取采集的数字信号，将读取的数字信号进行同步控制，并将同步处理后的数字信号传输给处理器105。控制装置107还可以通过处理器105对同步控制器109进行设置，例如可以设置同步控制器109的端口号等参数。同步控制器109与处理器105可以通过串行线相连。其中，同步控制器109可以是实时从AD采集卡103中读取转换后的数字电压信号及数字电流信号或者也可以在受到触发后从AD采集卡103中读取转换后的数字电压信号及数字电流信号，例如，一种触发方式可以是同步控制器109收到TTL触发装置110发送的有效电平信号。

TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)触发装置110用于向同步控制器109或图像采集卡1042发送信号。TTL触发装置110的第一输出端连接同步控制器109的第二输入端，第二输出端连接图像采集卡1042的第二输入端，输入端与处理器105的第二输出端相连。TTL触发装置110在接收到处理器105发送的有效信号后，可以向图像采集卡1042发送信号，作为图像采集卡1042的触发信号，图像采集卡1042可以在收到TTL触发装置110发送的信号后，可以首先判断该信号是否为有效电平信号，如果确定该信号为有效电平信号，则图像采集卡1042将采集的图像信息传输给处理器105，或图像采集卡1042在确定接收到的TTL触发装置110发送的信号为有效电平信号时进行图像信息采集，并将采集到的图像信息传输给处理器105。或TTL触发装置110在接收到处理器105发送的有效信号后，可以向同步控制器109发送有效电平信号，同步控制器109可以在确定收到的TTL触发装置110发送的信号为有效电平信号时从AD采集卡103中读取采集的数字信号，将读取的数字信号进行同步控制，并将同步处理后的数字信号传输给处理器105。例如，TTL触发装置110可以在通过收到的不同有效电平信号确定在收到何种有效电平信号时向图像采集卡1042发送有效电平信号，在收到何种有效电平信号时向同步控制器109发送有效电平信号。或者TTL触发装置110也可以在收到任何有效电平信号时均向图像采集卡1042及同步控制器109发送有效电平信号。

以下通过具体流程来介绍数据处理的方法。

参见图4，本发明实施例中数据处理的主要方法流程如下：

步骤401：电压传感器101将采集的模拟电压信号传输给AD采集卡103，及电流传感器102将采集的模拟电流信号传输给所述AD采集卡103。

步骤402：所述AD采集卡103将接收的模拟电压信号转换为数字电压信号，及将接收的模拟电流信号转换为数字电流信号。

步骤403：所述AD采集卡103将转换后的数字电压信号及数字电流信号送入所述处理器105。

步骤404：图像获取处理装置104将获取的图像转换为数字图像信息后输出给所述处理器。其中，步骤401-403和步骤404二者之间的顺序可以任意。

步骤405：所述处理器105对接收的信息进行分析处理。

本发明实施例中数据处理的详细方法流程如下：

电压传感器101将采集的模拟电压信号传输给AD采集卡103，及电流传感器102将采集的模拟电流信号传输给所述AD采集卡103。AD采集卡103将接收的模拟电压信号转换为数字电压信号，及将接收的模拟电流信号转换为数字电流信号。获取单元1041将获取的图像信息传输给图像采集卡1042，图像采集卡1042将接收的图像转换为数字图像信息，并将数字图像信息传输给处理器106，处理器106在控制装置107的控制下对接收的信息进行分析处理。图像采集卡1042也可以是在收到TTL触发装置110发送的有效电平信号后对图像信息进行采集。其中，对模拟电压信号、模拟电流信号及图像信息的获取，可以同步获取也可以不同步获取。

本发明实施例中的数据处理***包括：电压传感器101、电流传感器102、模拟数字AD采集卡103、图像获取处理装置104和处理器105；其中，所述电压传感器101，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡103的第一输入端相连；所述电流传感器102，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡103的第二输入端相连；所述模拟数字AD采集卡103，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器105，其第一输出端与所述处理器105的第一输入端相连；所述图像获取处理装置104，用于获取图像转换并为数字图像信息后输出给所述处理器105，其输出端与所述处理器105的第二输入端相连；所述处理器105，用于对接收的信息进行分析处理。通过连接电压传感器101和电流传感器102，可以对焊接过程中的模拟电压信号和模拟电流信号进行采集，通过AD采集卡103将其转换为数字信号。同时，通过连接获取单元1041和图像采集模块105，可以在焊接过程中进行拍照或摄像，以记录整个焊接过程，及可以通过控制模块107对处理器106的数据分析处理过程进行控制，可以控制处理器104对哪些信息进行分析，以获取所需的分析数据信息，便于对焊接过程中的电弧电压、焊接电流及图像信息进行分析，获得电弧电压概率密度分布、焊接电流概率密度分布、短路时间频数分布、燃弧时间频数分布、过渡周期频数分布等分析处理结果，以通过处理结果评估焊接质量，从而提高焊接效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种数据处理***，其特征在于，包括：

电压传感器、电流传感器、模拟数字AD采集卡、图像获取处理装置和处理器；其中

所述电压传感器，用于采集模拟电压信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第一输入端相连；

所述电流传感器，用于采集模拟电流信号并输出，其输出端与所述AD采集卡的第二输入端相连；

所述模拟数字AD采集卡，用于将接收的模拟电压信号和模拟电流信号转换为数字信号输出给所述处理器，其第一输出端与所述处理器的第一输入端相连；

所述图像获取处理装置，用于获取图像并转换为数字图像信息后输出给所述处理器，其输出端与所述处理器的第二输入端相连；

所述处理器，用于对接收的信息进行分析处理。

2.如权利要求1所述的数据处理***，其特征在于，还包括：控制装置，与所述处理器相连，用于控制处理器对接收的信息进行分析处理。

3.如权利要求2所述的数据处理***，其特征在于，所述图像获取处理装置包括获取装置及图像采集卡；其中，所述获取装置的输出端与所述图像采集卡的第一输入端相连，所述图像采集卡的输出端与所述处理器的第二输入端相连；

所述获取装置，用于获取图像；

所述图像采集卡，用于将获取的图像转换为数字图像信息并输出给所述处理器。

4.如权利要求3所述的数据处理***，其特征在于，所述控制装置还用于通过所述处理器对所述AD采集卡、所述获取装置及所述图像采集卡进行参数设置。

5.如权利要求1所述的数据处理***，其特征在于，还包括：接口装置，与处理器的第一输出端相连，用于接收所述处理器的分析结果提供给用户。

6.如权利要求5所述的数据处理***，其特征在于，所述接口装置为显示屏。

7.如权利要求3所述的数据处理***，其特征在于，还包括：同步控制器及晶体管-晶体管逻辑电平TTL触发装置；

所述同步控制器用于使所述AD采集卡采集的数字信号实现同步，其第一输入端与所述AD采集卡的第二输出端相连，第二输入端与所述TTL触发装置的第一输出端相连，输出端与所述处理器相连。

8.如权利要求7所述的数据处理***，其特征在于，所述TTL触发装置的第一输出端与所述同步控制器的第二输入端相连，第二输出端与所述图像采集卡的第二输入端相连，输入端与所述处理器的第二输出端相连，用于向所述同步控制器发送信号；

所述同步控制器还用于在确定接收到的所述TTL触发装置发送的信号为有效电平信号时，使所述同步控制器从所述AD采集卡中读取的AD数字信号实现同步。

9.如权利要求7或8所述的数据处理***，其特征在于，所述TTL触发装置的第一输出端与所述同步控制器的第二输入端相连，第二输出端与所述图像采集卡的第二输入端相连，输入端与所述处理器的第二输出端相连，用于向所述图像采集卡发送信号；

所述图像采集卡还用于在确定接收到的所述TTL触发装置发送的信号为有效电平信号时将存储的已采集的图像信息传输给所述处理器，或在确定接收到的所述TTL触发装置发送的信号为有效电平信号时进行图像信息采集并将采集到的图像信息传输给所述处理器。

10.如权利要求1所述的数据处理***，其特征在于，所述处理器为中央处理器CPU或微处理器。

11.一种数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

电压传感器将采集的模拟电压信号传输给AD采集卡，及电流传感器将采集的模拟电流信号传输给所述AD采集卡；

所述AD采集卡将接收的模拟电压信号转换为数字电压信号，及将接收的模拟电流信号转换为数字电流信号；

所述AD采集卡将转换后的数字电压信号及数字电流信号送入所述处理器；

图像获取处理装置将获取的图像转换为数字图像信息后输出给所述处理器；

所述处理器对接收的信息进行分析处理。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述AD采集卡将转换后的数字电压信号及数字电流信号送入所述处理器之前还包括步骤：同步控制器从所述AD采集卡中读取转换后的数字电压信号及数字电流信号，所述同步控制器将读取的信号进行同步后送入所述处理器。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，同步控制器从所述AD采集卡中读取转换后的数字电压信号及数字电流信号的步骤包括：所述同步控制器在接收到TTL触发装置发送的有效电平信号后从所述AD采集卡中读取转换后的数字电压信号及数字电流信号。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述图像获取处理装置还包括获取单元及图像采集卡；其中，所述获取装置的输出端与所述图像采集卡的第一输入端相连，所述图像采集卡的输出端与所述处理器的第二输入端相连；

图像获取处理装置将获取图像的转换为数字图像信息后输出给所述处理器的步骤包括：所述获取单元将获取的图像传输给所述图像采集卡，所述图像采集卡将接收的图像转换为数字图像信息，并所述数字图像信息传输给所述处理器。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述图像采集卡对接收的图像信息进行采集的步骤包括：所述图像采集卡在接收到TTL触发装置发送的有效电平信号后对接收的图像信息进行采集。

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