鋼軌焊接是實(shí)現(xiàn)無(wú)縫線路鋪設(shè)的技術(shù)關(guān)鍵,采用小型氣壓焊是現(xiàn)場(chǎng)施工的首選工藝[1,2]。鋼軌氣壓焊的焊接工藝原理是通過(guò)氣體火焰對(duì)鋼軌兩緊密貼合的清潔端面加熱,待貼合面附近的鋼軌被加熱到塑性狀態(tài),金屬原子具有了足夠的“活化能”,能夠穿過(guò)貼合面互相急劇擴(kuò)散時(shí),即對(duì)貼面加壓頂鍛。在高溫高壓的條件下施以足夠的擠壓力,使焊接表面之間的距離縮短到原子之間的相互作用半徑,達(dá)到分子之間的金屬鍵聯(lián)接,完成重新再結(jié)晶,從而獲得兩鋼軌牢固聯(lián)結(jié)的焊接接頭[3]。目前,我國(guó)新型數(shù)控小型氣壓焊軌機(jī)已具備自動(dòng)控制功能,但是由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件差,影響因素多,對(duì)焊軌施工的實(shí)際過(guò)程無(wú)法跟蹤與監(jiān)測(cè)。

　　因此,對(duì)氣壓焊的氧氣、乙炔流量、壓力和位移等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析非常必要。目前,工業(yè)參數(shù)采集的常用方法是板卡式采集,即在電腦主機(jī)內(nèi)插入一些板卡來(lái)采集參數(shù),這種采集方式所需配件多,占用空間大,對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的氣壓焊來(lái)說(shuō)很不方便。本文采用帶USB接口的參數(shù)采集模塊,利用VisualBasic軟件的強(qiáng)大功能,開(kāi)發(fā)適用于現(xiàn)場(chǎng)氣壓焊的參數(shù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)與數(shù)控氣壓焊控制箱聯(lián)合使用,由USB模塊獲得所需參數(shù),用USB傳輸線作為采集模塊和筆記本電腦的通信電纜,就能實(shí)時(shí)地進(jìn)行氣壓焊參數(shù)的采集,并能及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使用非常方便。

1　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.1　采集模塊工作原理
　　系統(tǒng)硬件的核心部分是具有熱拔插、即插即用功能的數(shù)據(jù)采集模塊。操作系統(tǒng)選用目前流行的Windows系列、高穩(wěn)定性的Unix等多種操作系統(tǒng)以及專業(yè)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)Labview等軟件環(huán)境。在硬件安裝時(shí),只需將模塊接口插入計(jì)算機(jī)內(nèi)接口插座中,信號(hào)電纜從模塊提供的接口直接接入。采集模塊允許采用16路單端輸入方式或8路雙端輸入方式。數(shù)據(jù)采集模塊主要由模擬多路開(kāi)關(guān)選通電路、差分放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。被通道開(kāi)關(guān)選中的模擬信號(hào)經(jīng)由差分放大器放大,再通過(guò)12位APD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行變換處理,最終通過(guò)USB傳輸線傳入電腦。

1.2　硬件組成
　　數(shù)據(jù)采集模塊裝在數(shù)控氣壓焊控制箱中,通過(guò)傳輸線將模塊與筆記本電腦相連(圖1)。氣壓焊的質(zhì)量主要取決于焊接過(guò)程中的熱輸入、壓力以及頂鍛量(即位移)的大小。因此本系統(tǒng)主要是采集氣壓焊過(guò)程中的氧氣、乙炔流量、壓力以及位移,通過(guò)傳感器將這四個(gè)參量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào),將信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大處理后輸入采集模塊的模擬信號(hào)輸入端,同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集系統(tǒng)的自動(dòng)啟停,也為了便于后期的數(shù)據(jù)處理,本系統(tǒng)還設(shè)置了開(kāi)關(guān)量信號(hào)的采集。硬件結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

　　系統(tǒng)中的氧氣、乙炔流量是通過(guò)氣體流量控制閥得到的,壓力通過(guò)油泵上的壓力傳感器檢測(cè),位移則通過(guò)加在焊機(jī)上的滑動(dòng)電阻式位移傳感器得到。

2　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1　DLL技術(shù)
　　動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL是一種基于Windows的程序模塊,它是在運(yùn)行時(shí)刻被裝入和連接的。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)中只包含供應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)裝入該DLL的有關(guān)信息,并非是源代碼的復(fù)制,因此使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)可以使多個(gè)應(yīng)用程序之間共享代碼和資源從而提高運(yùn)行速率。從VB調(diào)用庫(kù)函數(shù)時(shí),要先在全局模塊或窗體說(shuō)明部分用Declare聲明所要使用的庫(kù)函數(shù),然后像使用VB自己的函數(shù)一樣調(diào)用這些函數(shù)[4]。Usb7KC.dll是為數(shù)據(jù)采集模塊配制的工作在Windows95P98P2000PNT環(huán)境下的一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),它所封裝的函數(shù)可以被其他應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)直接調(diào)用。
2.2　程序設(shè)計(jì)
　　VisualBasic(以下簡(jiǎn)稱VB)是一種可視化的編程語(yǔ)言,自面世以來(lái),倍受廣大編程人員的青睞。本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)部分采用了功能模塊化的結(jié)構(gòu),主要功能模塊見(jiàn)圖3。

　　1)參數(shù)設(shè)置模塊:該模塊主要用來(lái)設(shè)置焊接現(xiàn)場(chǎng)的一些主要情況,包括鋼軌的型號(hào)、材料、焊機(jī)型號(hào)以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等。
　　2)數(shù)據(jù)采集模塊:該模塊是參數(shù)采集系統(tǒng)的核心部分,設(shè)備連接完畢后,運(yùn)行程序就可進(jìn)行參