一、高速摄像电弧分析系统简介 1.1目的

高速摄像电弧分析系统主要用来采集焊接过程中焊接电流、焊接电压以及焊接燃弧的相关参数值。通过对电弧电压、焊接电流、短路时间等电参数进行分析，来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）。

1.2主要功能

主要功能包括采集、回放、分析、辅助数据输出功能。

1.2.1  采集功能

A) 图像采集：通过高速相机拍摄焊接过程并同步存储数据。

B) 电弧电压（uS (t)）采集：通过传感器从焊钳和试板之间取回电弧电压信号，AD转换为数字信号并同步存储数据。

C) 焊接电流（iS (t)）采集：从焊接回路取回焊接电流信号，AD转换为数字信号并同步存储数据。

采集界面如下：

高速摄像电弧分析采集系统采集程序分成5部分，即采集卡、相机、AD采集卡、同步控制和路径设置。

1.2.2  回放功能

1）回放功能

数据回放：读取焊接图像、电弧电压（uS (t)）瞬时值、焊接电流（iS (t)）瞬时值，并同步回放。

电压电流回放按照图像的帧数，找到对应的采样点，同步回放。回放界面如下所示：

停止采集

滚动图表横向坐标轴

缩放图表横向坐标轴

图表整体缩小

图表整体放大

拷贝当前窗口图表

存储当前窗口图表（TXT、BMP两种格式）

打印当前窗口图表

1.2.3  分析功能

分析功能主要是通过分析电弧电压（uS (t)）瞬时值计算得到：

A)      短路时间（T1）、

B)      燃弧时间（T2）、

C)      加权燃弧时间（T3）、

D)      过渡周期（TC）；

> 在燃弧时间T2（Us（t）> Un）内母材和填充材料被熔化；

> 在短路时间T1（Us（t）> Un）内熔滴过渡到熔池（T1>T1min）或只是以很短时间与熔池接触一下（T1<T1min）；

> 加权燃弧时间T3描述的是两个较长的短路时间（T1>T1min）之间的区域，瞬间短路的时间（T1<T1min）也记在加权燃弧时间T3内；

> 过渡周期Tc由T3和T1构成。

根据以上参数，可统计分析出uS (t)、iS (t)、T1、T2、T3、TC的如下值：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。

分析页面主要包含：参数控制显示面板、6个参数的概率密度分布图。

1）可以改变6个概率密度分布图的参数有：

变量名		符号	单位
阈值电压		UN	V
最小短路时间		T1Min	μs

2）改变单个概率密度分布图的参数有：

组宽、统计区间开始值、统计区间结束值

	变量名	备注
1	组宽	用户设定
2	统计区间开始值	用户设定
3	统计区间结束值	用户设定
采样分组组数 =（统计区间开始值 - 统计区间结束值）/ 组宽

统计组宽：组宽*组数 = 量程（最大值-最小值）

统计起始值：用户设定，重新设定统计区间量程最小值

统计结束值：用户设定，重新设定统计区间量程最大值

3）显示的统计参数有：

参数类型	变量名		符号
分析结果	统计值	平均值	E
		标准偏差	D
		变异系数	C.V
		最大概率密度	PMAX
		最大概率组
		最大值
		最小值
	概率密度分布

4）显示图表：

在统计分析中，可绘制图表，图表可随意放大、缩小，并可只显示用户感兴趣的部分，并可产生附加信息文档。可绘制的图表如下：

A)      电弧电压概率密度分布图

B)      焊接电流概率密度分布图

C)      短路时间频数分布图

D)      燃弧时间频数分布图

E)       加权燃弧时间频数分布图

F)       过渡周期频数分布图

1.2.4  辅助输出功能

A)      可将图表直接输出到打印机进行打印；

B)      可将全部或部分图表粘贴到剪贴板；

C)      可将全部或部分图表存储成JPG、BMP、PNG格式图片或可将图表转存成TXT、Metafile文件。

二、高速摄像电弧分析系统组成 2.1系统环境

Windows 2003、XP、Win7，Intel 酷睿系列处理器，4G的物理内存，推荐显示屏分辨率为1440x900

2.2硬件组成

系统结构示意图如下：

系统配置手册：

工控机：工业用计算机，Intel 酷睿系列处理器，4G物理内存，1T硬盘，21’彩显，键盘鼠标，备份系统。

图像采集卡：CameraLink接口采集卡

A/D采集卡：12位A/D卡

电压传感器：输入电压范围：-128V----+128V，带电缆

电流传感器，带电缆

2.2高速摄像电弧分析仪型号

型号	HSPC-HAG&SⅠ	HSPC-HAG&S II
分辨率	1280*1024	1280*1024
最大帧速	500帧每秒	3750帧每秒
数据格式	8bit,10bit,12bit	8bit,10bit,12bit
镜头接口	C & CS	C & CS
输出接口	CameraLink Base,Meidum,Full	Gige
存储容量	可配置512GB、1TGB容量存储体	可配置8GB、16GB容量存储体，在1280x1024分辨率3750帧速下内存最长记录时间可达1.7S/8GB；
支持的采集卡	Silicon software ,Matrox	无需采集卡
支持的相机	Baumer, Basler,TeLi,Dasla,IDT 等CameraLink接口高速相机	Dasla,IDT 等各种高速摄像机
电流传感器	-	-
电压传感器	-128V----+128V	-128V----+128V
同步控制器	HS-SCII	HS-SCII
操作系统	Window XP & Windows 2003 Server & Win 7	Window XP & Windows 2003 Server & Win 7
工作温度	-10~50°C	-10~50°C
湿度	60%	60%
电源	220V	220V
功耗	<100w	<100w
执行标准	CE	CE