專利名稱：弧焊電源的數字化人機接口模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機電一體化技術領域，特別是弧焊電源技術領域，具體是指一種弧焊 電源的數字化人機接口模塊。
背景技術：
焊接作為現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵技術之一，不僅可以解決各種鋼材的連接，而且還可 以解決鋁、銅等有色金屬及鈦、鋯等特種金屬材料的連接，應用廣泛，包括航空航天、核工 業(yè)、石油、化工、機械制造、造船、交通、能源、電力、電子及建筑等行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產和科學技術的蓬勃發(fā)展，作為焊接技術領域中應用最廣的弧焊 電源技術不斷的進步，并朝著數字化、網絡化和智能化方向快速發(fā)展，同時對人機接口功能 提出了更高要求。新型弧焊電源的數字化接口模塊能夠快速響應和處理大量數據，并具備 實時信息顯示和人性化界面功能。集成電路技術和嵌入式系統(tǒng)技術的飛速發(fā)展及其在焊接 電源中的應用，為人機接口的升級提供了技術支持。本專利以數字化智能焊接電源系統(tǒng)的 研發(fā)為背景，利用高性能低功耗的集成電路芯片，設計了一種基于嵌入式控制的人機接口 模塊，該模塊比傳統(tǒng)的人機接口具有更大的優(yōu)勢。目前國內焊機普遍存在人機接口簡單、功能單一、網絡化及智能化水平較低的缺 點。本專利在對嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式微處理器、串行通信、脈沖焊、雙絲焊等技術深入研 究的基礎上，提出了一套適用于弧焊電源系統(tǒng)的數字化人機接口模塊解決方案，為進一步 焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供軟硬件平臺，對提高我國弧焊電源人機接口及控制技術水平有一定 的實用價值。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種弧焊電源的數字化人機接口模塊，該模塊采用嵌入 式微處理器(如單片機、DSP及ARM等)為主控芯片，并移植嵌入式操作系統(tǒng)(如μ C/ OS- II、Linux及Windows CE等)到嵌入式微處理器上，建立嵌入式軟硬件開發(fā)平臺，人機 交互操作通過液晶顯示屏和輸入設備(按鍵、旋鈕等)完成(或以觸摸屏取代液晶顯示屏 和輸入設備)，在深入分析不同弧焊方式的具體工藝特點的基礎上，開發(fā)了適用于智能化多 功能弧焊電源系統(tǒng)的數字化人機接口模塊，并通過串行通信接口與電源主控板進行數據通 信。該數字化人機接口模塊既保證了弧焊電源的數字化輸入，人機操作友好，又實現(xiàn)了弧焊 電源的一機多用，同時滿足手工電弧焊、C02氣體保護焊、脈沖MAG焊U/I、脈沖MAG焊1/1、 單機焊、多機并聯(lián)及雙絲焊等工藝要求。本發(fā)明的數字化人機接口模塊主要包括人機接口硬件電路和基于該電路的人機 接口控制程序。所述硬件電路包括嵌入式控制器最小系統(tǒng)、電源電路、液晶顯示接口電路和輸 入設備(按鍵、旋鈕等)接口電路(或以觸摸屏接口電路取代液晶顯示接口電路和輸入設 備)、串行通信接口電路、數據存儲器電路、Flash存儲器電路、實時時鐘電路及USB通信接口電路；其中，所述的電源電路為數字化人機接口模塊各電路提供所需的工作電源；其中，所述的液晶顯示接口電路和輸入設備接口電路(或觸摸屏接口電路)提供 人機交互操作界面，可以采用觸摸屏接口電路取代液晶顯示接口電路及輸入設備(按鍵、 旋鈕等)接口電路；其中，所述的串行通信接口電路可利用嵌入式微處理器的SCI模塊，外接RS-232 或RS-485驅動器，與數字化智能弧焊電源進行串行通信，向電源主控板發(fā)送焊接參數及啟 動、停止指令等，同時接收電源主控板發(fā)送來的實時焊接參數及故障信息等；其中，所述的數據存儲電路在微處理器內部存儲器容量不足時需外部擴展數據存 儲器，以彌補部分微處理器在移植嵌入式操作系統(tǒng)(如μ C/OS- II)時的存儲器容量的不 足；其中，所述的Flash存儲器供掉電保存數據用，以SPI串行通信方式與微處理器連 接工作，通過人機接口界面進行的有關操作設置均可保存在Flash存儲器中，同時在焊接 過程中的實際焊接相關參數也可以通過人機交互操作保存到Flash存儲器中，所保存的參 數以數據庫的形式出現(xiàn)，為焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供數據庫系統(tǒng)；其中，所述的實時時鐘電路為焊接參數設置及實時焊接參數保存提供相應的實時 時間數據，保證焊接專家數據庫中有關記錄的可追溯性；其中，所述的USB通信接口電路使PC機能通過USB與數字化人機接口模塊通信， 實現(xiàn)數字化人機接口模塊與PC機上焊接專家系統(tǒng)之間的數據同步。所述人機接口控制程序部分包括嵌入式操作系統(tǒng)、液晶顯示驅動程序和鍵盤驅 動程序(或觸摸屏驅動程序)、Flash存儲器出動程序、實時時鐘驅動程序、人機交互界面、 多層菜單處理程序、焊接專家數據庫動態(tài)處理程序、串行通信程序及CRC校驗程序等。其中，所述的液晶顯示驅動程序和鍵盤驅動程序(或觸摸屏驅動程序)、Flash存 儲器出動程序、實時時鐘驅動程序是數字化人機接口模塊中與微處理器配合工作的外部設 備驅動程序。建立外部設備的驅動程序是擴充嵌入式操作系統(tǒng)的功能的第一步，外設驅動 程序使用戶程序以一種規(guī)范的方式訪問硬件，在用戶程序和硬件之間由嵌入式操作系統(tǒng)提 供了一個保護屏障，實現(xiàn)硬件資源的合理分配。這樣，既可以保護系統(tǒng)的健壯性，又可以提 供充分的硬件無關特性。當外圍設備改變的時候，只需要修改相應的驅動程序，而不必修改 操作系統(tǒng)內核以及運行在操作系統(tǒng)中的軟件，加速了用戶應用程序的開發(fā)，簡化應用程序 的編寫，同時使應用程序的維護更加容易。其中，所述的人機交互界面為數字化人機接口模塊提供操作和顯示的友好界面， 通過它可完成焊機的基本設置、焊接方式設置、焊接參數設置、送絲送氣設置、實時焊接參 數顯示、焊接專家數據庫、快捷鍵按鈕等。(1)焊機基本設置所述的焊機基本設置又包括焊絲直徑、保護氣體、焊接母材以及焊機模式；其 中，所述的焊絲直徑設置界面中可選擇不同焊絲直徑，如0. 8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm、 2. 0mm,2. 5mm,3. 2mm和4. Omm ；其中，所述的保護氣體設置界面可選擇99% +1 % O2,80% Ar+20% CO2UOO% Ar和100% CO2等；其中，所述的焊接母材設置界面可選擇碳鋼、鋁及鋁 合金、不銹鋼、其他材料等；焊機模式設置界面可選擇單機模式、多機模式、雙絲焊等。
(2)焊接方式設置所述的焊接方式設置包括ω2氣體保護焊、脈沖MAG焊U/I、脈沖MAG焊1/1、手工 電弧焊及TIG焊等。(3)焊接參數設置所述的焊接參數設置包括0)2氣體保護焊的焊接電壓設置；脈沖MAG焊U/I的峰 值電壓、基值電流、脈沖頻率和占空比設置；脈沖MAG焊Ι/Ι的峰值電流、基值電流、脈沖頻 率和占空比設置；手工電弧焊的焊接電流設置；TIG焊的峰值電流、基值電流、脈沖頻率和 占空比設置。(4)送絲送氣設置所述的送絲送氣設置包括焊接送絲、點動送絲、提前送氣和滯后停氣設置。(5)實時焊接參數顯示所述的實時焊接參數顯示包括ω2氣體保護焊時的焊接電流和焊接電壓顯示；脈 沖MAG焊U/I的峰值電壓、基值電流、脈沖頻率和占空比顯示；脈沖MAG焊Ι/Ι的峰值電流、 基值電流、脈沖頻率和占空比顯示；手工電弧焊的焊接電流和焊接電壓顯示；TIG焊的峰值 電流、基值電流、脈沖頻率和占空比顯示。(6)焊接專家數據庫所述的焊接專家數據庫又可分為兩級，依據不同焊機模式和焊接方式組合，焊接 專家數據庫又可分為不同焊接專家數據子庫，可以通過第一級界面中選項進入相應焊接專 家數據子庫，并可以調用所需數據記錄作為當前組供焊接使用。(7)快捷鍵按鈕所述的快捷鍵按鈕是為了更好地組織整個人機界面，并實現(xiàn)人機交互的快捷操作 而設計的；其中，所述的多層菜單處理程序采用函數指針、函數指針列表、菜單標志位及菜單 條目號的方式處理數字化人機接口復雜功能和多層菜單關系，從而實現(xiàn)多層菜單設計；其中，所述的焊接專家數據庫動態(tài)處理程序采用鏈式存儲結構解決了焊接專家數 據庫的動態(tài)數據記錄插入或刪除處理，有效避免了順序存儲結構在做相應操作時需要大量 移動記錄的弱點，效率高；其中，所述的串行通信程序解決數字化人機接口模塊與弧焊電源主控板之間的數 據通信；其中，所述的CRC校驗程序通過CRC算法有效提高人機接口模塊與弧焊電源主控 板之間的通信可靠性，提高惡劣焊接環(huán)境下的抗干擾能力；本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明將嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式控制器、串行通信技術、脈沖焊技術、雙絲焊技 術、多機并聯(lián)技術等有機結合，應用于該數字化人機接口模塊。通過采用模塊化設計，普遍適用于數字化多功能弧焊電源，可與弧焊電源主控板 進行串行通信，實現(xiàn)一機多用。本發(fā)明通過嵌入式操作系統(tǒng)、多層菜單處理技術以及數據庫動態(tài)處理技術的應 用，實現(xiàn)了多功能焊接所需的復雜人機交互操作，并保證了系統(tǒng)的響應速度，同時數據庫具 有可修改和可擴展性，能為后續(xù)焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供了知識庫和人機界面支持。


圖1是本發(fā)明的數字化人機接口模塊與弧焊電源連接示意圖；圖2是本發(fā)明的數字化人機接口模塊硬件電路規(guī)劃；圖3是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊總圖；圖4是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊電源電路；圖5是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊觸摸屏接口電路；圖6是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊串行通信接口電路；圖7是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊存儲器電路；圖8是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊實時時鐘電路；圖9是本發(fā)明的基于C8051F020的數字化人機接口模塊USB通信接口電路；圖10是本發(fā)明提供的人機交互界面的主界面示意圖；圖11是本發(fā)明提供的人機交互界面的編程界面示意圖；圖12是本發(fā)明提供的人機交互界面的參數顯示及修改界面示意圖；圖13是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接專家數據庫界面示意圖；圖14是本發(fā)明提供的人機交互界面的實時參數顯示界面示意圖；圖15是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖一；圖16是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖二 ；圖17是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖三；圖18是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖四；圖19是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖五；圖20是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖六；圖21是本發(fā)明提供的人機交互界面的焊接參數設置界面示意圖七；圖22是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖一；圖23是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖二 ；圖M是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖三；圖25是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖四；圖沈是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖五；圖27是本發(fā)明提供的人機交互界面的送絲送氣設置界面示意圖六。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，弧焊電源的數字化人機接口模塊的硬件系統(tǒng)包括基于嵌入式控制 器的人機接口控制板和LCD及輸入設備(或觸摸屏)，LCD及輸入設備主要完成人機接口模 塊的顯示及參數、指令輸入，控制板通過串行通信接口與弧焊電源主控板進行通信，完成對 弧焊電源的參數設置、顯示及控制等。如圖2所示，人機接口控制板硬件系統(tǒng)包括主控芯片、電源電路、數據存儲器電路、Flash存儲器電路、實時時鐘電路、LCD及輸入設備接口電路、串行通信接口電路及USB 通信接口電路。主控芯片用于提供人機接口模塊操作界面和處理人機接口模塊中各項操作 指令；電源電路為嵌入式控制器及外圍電路提供相應的電源；數據存儲器電路彌補部分微 處理器在移植嵌入式操作系統(tǒng)時的存儲器容量的不足；Flash存儲器電路用于在掉電時將 數據保存到Flash存儲器，所有通過人機接口界面進行的有關操作設置均可保存在Flash 存儲器中，同時在焊接過程中的實際焊接相關參數也可以通過人機交互操作保存到Flash 存儲器中，所保存的參數以數據記錄的形式出現(xiàn)，為焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供數據庫系統(tǒng)；實 時時鐘電路為焊接參數設置及實時焊接參數保存提供相應的實時時間數據，保證焊接專家 數據庫中有關記錄的可追溯性；LCD及輸入設備接口電路為人機接口模塊提供人機交互操 作和顯示的界面；串行通信接口電路完成與弧焊電源間的數據通信；USB通信接口電路使 PC機能通過USB與數字化人機接口模塊通信，實現(xiàn)數字化人機接口模塊與PC機上焊接專家 系統(tǒng)之間的數據同步。所述主控芯片為嵌入式微處理器，所述嵌入式微處理器包括單片機、ARM處理器或 DSP處理器。如圖3所示，本實施例提供基于C8051F020單片機的一個實施例總圖，主要包 括C8051F020單片機最小系統(tǒng)、電源電路、觸摸屏接口電路、串行通信接口電路、存儲器電 路、實時時鐘電路、USB通信接口電路等。如圖4所示，P3插座接5V直流電源，并分別由三片ASl 117低壓差線性穩(wěn)壓器產 生三路3. 3V電壓，其中一路專供觸摸屏接口電路，一路專供USB接口電路，另外一路則為 C8051F020單片機及其他芯片提供工作電壓。如圖5所示，Pl及LCD_C0N接液晶顯示屏，P2接觸摸屏，可通過電位器Wl調節(jié)液 晶屏的對比度。如圖6所示，提供了兩路串行通信接口，SP3232為3. 3V，1000KbpsRS-232收發(fā)器， SP485為RS-485收發(fā)器，可通過串行通信接口 UARTO或UARTl與弧焊電源主控板進行通信， 實現(xiàn)數字化人機接口模塊與弧焊電源主控板的焊接參數及指令傳遞。如圖7所示，IS61LV256為外擴的3. 3V供電的數據存儲器，SST39VF040為外擴的 3. 3V供電的Flash存儲器，其連接方式為本領域技術人員所熟知在此不做贅述。如圖8所示，PCF8563T為實時時鐘芯片，為焊接參數設置及實時焊接參數保存提 供相應的實時時間數據，保證焊接專家數據庫中有關記錄的可追溯性。如圖9所示，PDIUSBD12為帶并行總線的USB接口器件，為數字化人機接口模塊與 PC連接提供USB接口。如圖10所示，弧焊電源開機后，人機接口模塊首先進入初始化界面001，在該界面 中顯示上次焊接的焊接數據記錄作為當前組，如在此狀態(tài)下啟動焊接，則按當前組設定的 參數進行焊接；如果為多機并聯(lián)，弧焊電源主控板接收到CAN總線發(fā)送過來的參數設置，則 主控板向人機接口模塊發(fā)送數據，并進入界面002。在此焊機模式下啟動焊接操作，則依據 具體焊接方式設置的不同分別進入相應的實時焊接參數界面601、602或603 ；如果為雙絲 焊系統(tǒng)，弧焊電源主控板接收到CAN總線發(fā)送來的參數設置，則主控板向人機接口模塊發(fā) 送數據，并進入界面003。在此焊機模式下啟動焊接操作，則進入實時焊接參數界面602 ；如 果在初始界面001上點擊按鍵1000，則進入快捷鍵按鈕界面004，在該界面上共顯示8個快 捷鍵。焊接數據庫按鈕0041 ；編程按鈕0045 ；參數顯示及修改按鈕0042 ；實時焊接參數按鈕0046 ；點動送絲控制按鈕0043 ；氣體檢測控制按鈕0048 ；功能鍵F10044 ；功能鍵F20047。如圖11所示，進入快捷鍵按鈕界面004后，點擊編程按鈕0045進入焊機基本設 置主界面005，在該界面中有焊絲直徑、保護氣體、焊接母材及焊機模式等選項。點擊焊絲 直徑選項，進入焊絲直徑設置界面101，點擊選中焊絲直徑設置選項，按“確認”鍵返回界面 005 ；點擊保護氣體選項，進入保護氣體設置界面102，點擊選中相應保護氣體設置選項，按 “確認”鍵返回界面005 ；點擊焊接母材選項，進入焊接母材設置界面103，點擊選中相應焊 接母材設置選項，按“確認”鍵返回界面005 ；點擊選中焊機模式選項，進入焊機模式設置界 面104，點擊選中相應焊機模式設置選項，將依據所選焊機模式進入相應的焊接方式設置界 面 201,202 或 203。之前已完成焊機的基本設置，接下來可按圖示步驟完成焊接方式、焊接參數設置、 送絲送氣設置，在焊接參數設置界面及送絲送氣設置界面中均可通過點擊界面中的選項調 出數據輸入鍵盤，這在后續(xù)說明中再詳細介紹。完成上述設置后，將進入相應的焊接專家數 據子庫。在這些界面操作中，按“確定”鍵將進入下一級界面，按“返回”鍵返回上一級界面， 點擊按鍵1000，進入快捷鍵界面。在焊接專家系統(tǒng)界面501-510中，點擊按鍵1000，進入快捷鍵界面，按PgDn鍵向 下翻頁，按PgUp鍵向上翻頁，按Del鍵刪除光標所在記錄，按Down鍵光標所在記錄下移，按 Up鍵光標所在記錄上移。如圖12所示，在快捷鍵按鈕界面004中點擊參數顯示及修改按鈕0042，將顯示當 前組所對應的參數設置，并可對所設定的參數進行修改和保存。點擊參數顯示及修改按鈕 0042后，將根據焊機模式及焊接方式設置組合，分別進入焊機基本設置界面110-119。在界 面110-119中點擊“下一頁”鍵進入相應的下一級焊接參數設置界面301-307。在焊接參 數設置界面301-307中可對焊接參數進行修改(見圖)，按“確定”鍵進入相應的下一級送 絲送氣設置界面401-408，按“返回”鍵返回相應的上一級界面110-119。在界面401-408 中可對送絲送氣參數進行修改(見圖)，按“確定”鍵進入相應的下一級實時參數顯示界面 601-605，按“返回”鍵返回相應的上一級界面301-307。在實時參數顯示界面601-605中， 按“屏保”鍵液晶顯示屏進入黑屏保護狀態(tài)，點擊按鍵1000，進入快捷鍵界面。如圖13所示，在快捷鍵按鈕界面004中點擊編程按鈕0045，進入焊接專家數據庫 界面500，可通過“上一頁”和“下一頁”鍵上下翻頁，并可以通過點擊選項進入相應焊接專 家數據子庫501-510。在焊接專家數據子庫501-510中可點選數據記錄作為當前組，作為本 次焊接的參數設置。在各焊接專家數據子庫中，按“PgDn”鍵向下翻頁，按“PgUp”鍵向上翻 頁，按“Del ”鍵刪除光標所在記錄，按“Down”鍵光標所在記錄下移，按“Up”鍵光標所在記 錄上移，點擊按鍵1000，進入快捷鍵界面。如圖14所示，在快捷鍵按鈕界面004中點擊實時焊接參數按鈕0046，依據當前組 參數設置進入相應的實時焊接參數顯示界面601-605，在此界面中按“屏?！辨I進入黑屏保 護界面，點擊按鍵1000，進入快捷鍵界面。如圖15所示，在焊接參數設置界面301中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面701，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數據，按 0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面301。如圖16所示，在焊接參數設置界面302中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接參數設置輸入界面702-705，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數 據，按0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面302。如圖17所示，在焊接參數設置界面303中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面706-709，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數 據，按0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面303。如圖18所示，在焊接參數設置界面304中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面710，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數據，按 Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面304。如圖19所示，在焊接參數設置界面305中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面711-714，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數 據，按Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面305。如圖20所示，在焊接參數設置界面306中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面702-705，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數 據，按Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面306。如圖21所示，在焊接參數設置界面307中，點擊焊接參數設置選項進入相應焊接 參數設置輸入界面706-709，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消輸入數 據，按0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面307。如圖22所示，在焊接參數設置界面401中，點擊送絲送氣參數設置選項進入相應 送絲送氣參數設置輸入界面801-804，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消 輸入數據，按Ε鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面401。如圖23所示，在焊接參數設置界面402中，點擊送絲送氣參數設置選項進入相應 送絲送氣參數設置輸入界面805-808，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消 輸入數據，按0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面402。如圖M所示，在焊接參數設置界面403中，點擊送絲送氣參數設置選項進入相應 送絲送氣參數設置輸入界面809-812，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按E鍵取消 輸入數據，按0鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面403。如圖25所示，在焊接參數設置界面404中，點擊送絲送氣參數設置選項進入相應 送絲送氣參數設置輸入界面813-816，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0鍵取消 輸入數據，按Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回界面404。如圖沈所示，在焊接參數設置界面405或406中，點擊送絲送氣參數設置選項進 入相應送絲送氣參數設置輸入界面805-808，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0 鍵取消輸入數據，按Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回相應界面405或406。如圖27所示，在焊接參數設置界面407或408中，點擊送絲送氣參數設置選項進 入相應送絲送氣參數設置輸入界面809-812，如需修改可通過數字鍵盤輸入焊接參數，按0 鍵取消輸入數據，按Ξ鍵確認輸入數據，按“返回”返回相應界面407或408。本發(fā)明實施例具有以下特點(1)本發(fā)明將嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式控制器、串行通信技術、脈沖焊技術、雙絲焊 技術、多機并聯(lián)技術等有機結合，應用于該數字化人機接口模塊；(2)本發(fā)明采用模塊化設計，普遍適用于數字化多功能弧焊電源，可與弧焊電源主控板進行串行通信，實現(xiàn)一機多用；(3)本發(fā)明通過嵌入式操作系統(tǒng)、多層菜單處理技術以及數據庫動態(tài)處理技術的 應用，實現(xiàn)了多功能焊接所需的復雜人機交互操作，并保證了系統(tǒng)的響應速度，同時數據庫 具有可修改和可擴展性，能為后續(xù)焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供了知識庫和人機界面支持；以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。應當理解的是，本發(fā)明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可 以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保 護范圍。
權利要求
1.一種弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，包括人機接口控制板、顯示設備 和輸入設備，所述顯示設備用于完成人機接口模塊中信息的顯示，所述輸入設備用于人機 接口模塊中參數和指令輸入，所述人機接口控制板用于通過串行通信接口與弧焊電源主控 板進行通信，完成對弧焊電源的參數設置、顯示及控制。
2.根據權利要求1所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述人機接 口控制板包括用于提供人機接口模塊操作界面和處理人機接口模塊中各項操作指令的主控芯片；用于為主控芯片及外圍電路提供相應電源的電源電路；用于將人機接口模塊的操作和信息輸出顯示的顯示設備接口電路；用于將操作指令輸入人機接口模塊的輸入設備接口電路；用于完成與弧焊電源間的數據通信的串行通信接口電路；用于彌補部分微處理器在移植嵌入式操作系統(tǒng)時的存儲器容量的不足的數據存儲器 電路；用于在掉電時將數據保存到Flash存儲器的Flash存儲器電路； 用于為焊接參數設置及實時焊接參數的保存提供相應的實時時間數據，保證焊接專家 數據庫中有關記錄可追溯的實時時鐘電路；用于使PC機能通過USB與數字化人機接口模塊通信，實現(xiàn)數字化人機接口模塊與PC 機上焊接專家系統(tǒng)之間的數據同步的USB通信接口電路，其中，所述電源電路、顯示設備接口電路、輸入設備接口電路、串行通信接口電路、數據 存儲器電路、Flash存儲器電路、實時時鐘電路和USB通信接口電路均連接至主控芯片。
3.根據權利要求2所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述主控芯 片為嵌入式微處理器。
4.根據權利要求2所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述顯示設 備為液晶顯示屏，所述顯示設備接口電路為液晶顯示屏接口電路。
5.根據權利要求2所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述輸入設 備接口電路為輸入設備接口電路或觸摸屏接口電路。
6.根據權利要求2所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述的串行 通信接口電路利用嵌入式微處理器中的SCI模塊外接RS-232或RS-485驅動器，與數字化 智能弧焊電源進行串行通信，向電源主控板發(fā)送焊接參數和啟動、停止指令，同時接收電源 主控板發(fā)送來的實時焊接參數及故障信息。
7.根據權利要求2所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述主控芯 片提供的人機接口模塊操作界面中包括焊機基本設置、焊接方式設置、焊接參數設置、送絲 送氣設置、實時焊接參數顯示、焊接專家數據庫、快捷鍵。
8.根據權利要求7所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述的焊機 基本設置包括焊絲直徑設置、保護氣體設置、焊接母材設置以及焊機模式設置。
9.根據權利要求7所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述焊接專 家數據庫采用鏈式存儲結構。
10.根據權利要求3所述的弧焊電源的數字化人機接口模塊，其特征在于，所述嵌入式 微處理器為單片機、ARM處理器或DSP處理器。
全文摘要
本發(fā)明適用于機電一體化領域，提供了一種弧焊電源的數字化人機接口模塊。硬件電路基于嵌入式控制器開發(fā)，采用模塊化設計，主要包括主控芯片、液晶顯示接口電路、輸入設備接口電路、串行通信接口電路、數據存儲器電路、Flash存儲器電路、實時時鐘電路及USB通信接口電路。本發(fā)明的有益效果為普遍適用于數字化多功能弧焊電源，可與弧焊電源主控板進行串行通信，實現(xiàn)一機多用；并保證了系統(tǒng)的響應速度，同時數據庫具有可修改和可擴展性，能為后續(xù)焊接專家系統(tǒng)開發(fā)提供了知識庫和人機界面支持。
文檔編號B23K9/10GK102059433SQ20101053311
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月3日 優(yōu)先權日2010年11月3日
發(fā)明者關焯鋒, 王景健, 蔣曉明 申請人:廣東省科學院自動化工程研制中心