COSUB2/SUB短路过渡过程参数波形的动态显示方法.pdf

一种焊接技术领域的CO2短路过渡过程参数波形的动态显示方法，包括友好界面显示过程和动态参数波形显示过程，友好界面显示过程是进行显示对象的有关欢迎信息的显示：显示的方法采用整屏显示，显示的内容则根据用户的要求设置；动态参数波形显示过程分为显示界面分割、接收数据、数据计算处理、驱动显示四个步骤。本发明全方位地对CO2焊的动态过程参数进行实时的波形显示和参数数值显示，使之更直观、更微观化，并且可以进行动态参数和相对稳定的参数之间的更合理分配的显示；用单片机处理器的控制驱动能力和通信能力，单独进行对液晶显示模块的驱动控制工作，使数字信号处理器高实时性地进行精细的CO2短路过渡过程的波形控制和优化的控制规律实现。

1、  一种CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，其特征在于，其控制过程包括友好界面显示过程和动态参数波形显示过程：
1)友好界面显示过程是进行显示对象的有关欢迎信息的显示：显示的方法采用整屏显示，显示的内容则根据用户的要求设置；
2)动态参数波形显示过程分为显示界面分割、接收数据、数据计算处理、驱动显示四个步骤：
①显示界面分割：根据参数数值和波形两种显示将显示屏分为上下两个显示两部分：上半部分显示动态波形，下半部分显示参数数值；
②接收数据：单片机处理器通过它与数字信号处理器之间的通信从数字信号处理器接收需显示的参数数值数据和波形数据，通信采用串口异步通信协议；
③数据计算处理：对接收到的数据进行参数显示的数值显示代码计算和波形显示的点位置代码计算，数值显示代码包括数值点阵代码和显示的位置代码，波形显示的点位置代码则根据所显示的焊接电流和焊接电压的瞬时值的大小来计算各自的行地址代码，焊接电流或焊接电压值越大时，行地址代码越小，点的位置越高；
④驱动显示：将计算好的代码在各自的屏幕显示部分显示出来。

2、  根据权利要求1所述的CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，其特征是，动态波形进行焊接电流和焊接电压的显示，每个波形占满128列，上32行点显示焊接电流波形，下32行点显示焊接电压波形，动态波形显示每新增一个点，波形向左移动一格，而最左面的一格的点被移出。

3、  根据权利要求1所述的CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，其特征是，接收数据、数据计算处理、驱动显示三个步骤循环进行，单片机处理器的每次对图形液晶显示模块的驱动显示都是对前一次数值显示的更新和前一次显示的波形的一个点的水平左移，通过这三个步骤的连续循环进行，实现焊接过程参数波形的动态液晶显示。

4、  根据权利要求1所述的CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，其特征是，动态参数波形显示包括电流、电压、频率、周期、燃弧、短路、丝速、焊速，分别表示动态CO₂短路过渡过程的焊接电流有效值A，焊接电压有效值V，短路过渡频率Hz，短路过渡周期ms，燃弧时间ms，短路时间ms，指送丝速度m/min，焊接速度m/min。

CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法
技术领域
本发明涉及一种现场参数动态液晶显示的控制方法，尤其涉及一种CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法。用于焊接技术领域。
背景技术
CO₂短路过渡过程是一个复杂的焊接过程，实现该过程的硬件设备有机械装置(如送丝机构、小车行走、焊枪拖动机构等)、焊接电源、保护气送气系统等，受控对象繁多，硬件结构复杂；同时，焊接过程现场是开放式现场，因此，焊接过程的稳定性有诸多不确定的影响因素；另外CO₂短路过渡是个动态的、相对稳定的过程，焊接电流和焊接电压随时都在改变，对其波形的观察非常重要。以往对焊接过程观察的方法一般采用焊接电流、电压参数的显示，并且多为指针式的电流/电压表或LED(Light-Emitting Diode)类的数码显示器。指针式的电流/电压表显示的有效值，观察不到动态变化的信息；而LED类的数码显示器的显示，为便于观察，要求对数值的显示有一个相当稳定的时间，很难进行动态参数的稳定显示。国外有用液晶显示器LCD进行焊接过程现场参数显示先进焊机，也一般进行现场参数数值的显示。
经对现有技术文献检索发现，在《电焊机》2001，Vol.3，No.6，p8~10，16上刊登的“数字化焊机及其特点”一文，该文详细介绍了奥地利的FRONIUS全数字化焊机，该焊机实现了脉冲MIG、直流MIG、TIG焊等多种工艺方法的不同材质、不同焊丝直径的焊接功能，其操作界面通过旋钮设置和调节参数，通过开关设置工艺方法和工艺参数；但其显示采用LCD进行焊接电流及焊接电压的参数显示。这种焊接过程现场的显示方法实际上是数值显示的方法，其显示参数的数目有限，并且很难进行动态参数的稳定显示，也很难捕捉参数变化的趋势。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，使其一方面更直观、更微观化CO₂短路过渡过程现场参数显示，使之更适应于全方位的焊接设备的数字化；另一方面也使焊接过程现场参数显示更加图形化和信息化，面向用户、面向操作过程；同时充分考虑焊接过程控制、算法计算、焊接过程调节、焊接过程动态显示的同步、滞后等实时性问题，全方位地对CO₂短路过渡过程现场参数进行显示。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示方法，其控制过程包括友好界面显示过程和动态参数波形显示过程：
1)友好界面显示过程是进行显示对象的有关欢迎信息的显示：显示的方法采用整屏显示，显示的内容则根据用户的要求设置，是16×16点阵的中文汉字，或者是6×8点阵的西文字符；
2)动态参数波形显示过程分为显示界面分割、接收数据、数据计算处理、驱动显示四个步骤：
①显示界面分割：根据参数数值和波形两种显示将显示屏分为上下两个显示两部分：上半部分显示动态波形，下半部分显示参数数值，均由64×128个点组成；
②接收数据：单片机处理器通过它与数字信号处理器之间的通信从数字信号处理器接收需显示的参数数值数据和波形数据，通信采用串口异步通信协议；
③数据计算处理：对接收到的数据进行参数显示的数值显示代码计算和波形显示的点位置代码计算，数值显示代码包括数值点阵代码和显示的位置代码，波形显示的点位置代码则根据所显示的焊接电流和焊接电压的瞬时值的大小来计算各自的行地址代码，焊接电流或焊接电压值越大时，行地址代码越小，点的位置越高；
④驱动显示：将计算好的代码在各自的屏幕显示部分显示出来。
动态波形进行焊接电流和焊接电压的显示，每个波形占满128列，上32行点显示焊接电流波形，下32行点显示焊接电压波形，动态波形显示每新增一个点，波形向左移动一格，而最左面的一格的点被移出。
接收数据、数据计算处理、驱动显示三个步骤循环进行，单片机处理器的每次对图形液晶显示模块的驱动显示都是对前一次数值显示的更新和前一次显示地波形的一个点的水平左移，通过这三个步骤的连续循环进行，实现焊接过程参数波形的动态液晶显示。
动态参数波形显示包括电流、电压、频率、周期、燃弧、短路、丝速、焊速，分别表示动态CO₂短路过渡过程的焊接电流有效值A，焊接电压有效值V，短路过渡频率Hz，短路过渡周期ms，燃弧时间ms，短路时间ms，指送丝速度m/min，焊接速度m/min。
本发明中，动态波形显示每新增一个点，波形向左移动一格，而最左面的一格的点被移出，新增的点则填入最右边一格，接收数据、数据计算处理、驱动显示这三个步骤循环进行，单片机处理器的每次对图形液晶显示模块的驱动显示都是对前一次数值显示的更新和前一次显示的波形的一个点的水平左移。通过这三个步骤的连续不断的循环进行，由此实现焊接过程参数波形的动态液晶显示。
CO₂短路过渡是一个快速动态的变化过程，在短路和燃弧交替的过程中，其变化速度在几十μs内，对这样一个动态过程的显示因该能反映出在这样小的时间范围内的变化。本发明用单片机处理器作为CO₂短路过渡过程参数波形的动态显示的专用处理器，来充分保证与图形液晶显示的快速同步工作，以此来实现CO₂短路过渡参数波形的动态显示，而焊接现场参数采集、大量的数据处理运算、及焊接过程控制这些占用时间较长的过程则由运算功能强和运算速度快的数字信号处理器来完成，确保CO₂短路过渡参数波形显示的快速实时性。
本发明的最突出优点在于：一方面利用MGLS128128T液晶显示模块优化的图形显示功能，全方位地对CO₂焊的动态过程参数进行实时的波形显示和参数数值显示，使之更直观、更微观化，并且可以进行动态参数和相对稳定的参数之间的更合理分配的显示，参数显示更进一步地图形化和信息化；另一方面利用简单的AT89C2051单片机处理器的控制驱动能力和通信能力，快速与TMS320F240数字信号处理器通信接收数据后，单独进行对液晶显示模块的驱动控制工作，几乎不占有数字信号处理器的资源，可使数字信号处理器高实时性地进行精细的CO₂短路过渡过程的波形控制和优化的控制规律实现。
附图说明
图1为本发明动态显示显示界面图
图2为本发明单片机处理器进行焊接过程参数动态显示控制的框图
具体实施方式
本发明采用了Atmel公司的MCS-51系列的单片机处理器芯片和美国TI公司的2000系列的数字信号处理器芯片TMS320F240，利用AT89C2051的控制驱动能力、运算能力和通信能力，从TMS320F240实时接收焊接过程现场的参数，并通过计算得到参数数值和对应的点参数，驱动液晶显示进行参数数值显示和波形显示。而焊接现场参数采集、大量的数据处理运算、及焊接过程控制这些占用时间较长的过程则利用TMS320F240丰富的运算功能和快速计算能力进行；本发明中的液晶显示器采用香港精电公司(VARITRONIX)的内置SED1520控制驱动器的图形液晶显示模块MGLS128128T(128×128)，它的工作频率高达5.5MHz(周期为182ns)。利用该模块的图形化显示功能，既可以进行参数数值显示，也可进行参数的图形动态显示；同时其快速的显示速度，完全可以跟得上CO2动态短路过渡过程的要求(显示一行128个点只需23μs)。
如图1所示，为本发明基于CO₂短路过渡过程的动态显示显示界面图。动态显示界面分割为上下两部分：上半部分显示动态波形，下半部分显示参数数值。在上半部分由中，波形一实时显示焊接电流，波形二实时显示焊接电压，波形刻度在液晶显示屏外面的面板上，电流的量纲为A，电压的量纲为V。在下半部分中，显示8个参数数值：电流、电压、频率、周期、燃弧、短路、丝速、焊速，分别表示动态CO₂短路过渡过程的焊接电流有效值(A)，焊接电压有效值(V)，短路过渡频率(Hz)，短路过渡周期(ms)，燃弧时间(ms)，短路时间(ms)，送丝速度(m/min)，焊接速度(m/min)。
如图2所示，本发明中单片机处理器进行焊接过程参数动态显示控制的总体框架。主要进行友好界面显示和动态参数波形显示两个过程。友好界面显示和动态参数波形两个过程的切换是单片机处理器检测由数字信号处理器通过过程信号线发送的过程信号来判断。当过程信号为“0”时，进行友好界面显示；为“1”时，则进行动态参数波形显示。在友好界面显示过程中，进行显示对象的有关欢迎信息，显示的方法采用整屏显示，显示的内容则根据用户的要求设置，可以是16×16点阵的中文汉字，也可以是6×8点阵的西文字符。动态参数显示过程分为显示界面分割、接收数据、数据计算处理、驱动显示四个步骤。显示界面分割是根据参数数值和波形两种显示将显示屏分为上下两个显示两部分：显示屏的上半部分显示动态波形，由64×128个点组成，显示焊接电流和焊接电压两个波形，每个波形占满128列，上32行点显示焊接电流波形，下32行点显示焊接电压波形；显示屏的下半部分显示参数数值，也由64×128个点组成，参数名称用中文汉字(16×16的点阵)，参数值为西文字符(16×8的点阵)，量纲缺省。接收数据是单片机处理器通过它与数字信号处理器之间的通信线从数字信号处理器接收需显示的参数数值数据和波形数据，通信采用串口异步通信协议。数据计算处理包括两个方面：一是将焊接过程现场参数检测的检测信号转换成实际参数量纲数值，并将数值转换为数值显示代码；二是将实际参数量纲数值转换成进行波形显示的点位置代码。数值显示代码包括数值点阵代码和显示的位置代码；波形显示的点位置代码则根据所显示的焊接电流和焊接电压的瞬时值的大小来计算各自的行地址代码，焊接电流或焊接电压值越大时，行地址代码越小，点的位置越高。而驱动显示则是将计算好的代码在各自的屏幕显示部分显示出来。