鋼軌焊接是實現無縫線路鋪設的技術關鍵,采用小型氣壓焊是現場施工的首選工藝[1,2]。鋼軌氣壓焊的焊接工藝原理是通過氣體火焰對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,金屬原子具有了足夠的“活化能”,能夠穿過貼合面互相急劇擴散時,即對貼面加壓頂鍛。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,達到分子之間的金屬鍵聯接,完成重新再結晶,從而獲得兩鋼軌牢固聯結的焊接接頭[3]。目前,我國新型數控小型氣壓焊軌機已具備自動控制功能,但是由于施工現場環境條件差,影響因素多,對焊軌施工的實際過程無法跟蹤與監測。

　　因此,對氣壓焊的氧氣、乙炔流量、壓力和位移等參數進行實時采集與分析非常必要。目前,工業參數采集的常用方法是板卡式采集,即在電腦主機內插入一些板卡來采集參數,這種采集方式所需配件多,占用空間大,對于現場作業的氣壓焊來說很不方便。本文采用帶USB接口的參數采集模塊,利用VisualBasic軟件的強大功能,開發適用于現場氣壓焊的參數采集系統。該系統與數控氣壓焊控制箱聯合使用,由USB模塊獲得所需參數,用USB傳輸線作為采集模塊和筆記本電腦的通信電纜,就能實時地進行氣壓焊參數的采集,并能及時進行數據處理,使用非常方便。

1　系統硬件設計
1.1　采集模塊工作原理
　　系統硬件的核心部分是具有熱拔插、即插即用功能的數據采集模塊。操作系統選用目前流行的Windows系列、高穩定性的Unix等多種操作系統以及專業數據采集分析系統Labview等軟件環境。在硬件安裝時,只需將模塊接口插入計算機內接口插座中,信號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。數據采集模塊主要由模擬多路開關選通電路、差分放大電路、模數轉換電路、開關量輸入輸出電路和接口控制邏輯電路組成。被通道開關選中的模擬信號經由差分放大器放大,再通過12位APD轉換器進行變換處理,最終通過USB傳輸線傳入電腦。

1.2　硬件組成
　　數據采集模塊裝在數控氣壓焊控制箱中,通過傳輸線將模塊與筆記本電腦相連(圖1)。氣壓焊的質量主要取決于焊接過程中的熱輸入、壓力以及頂鍛量(即位移)的大小。因此本系統主要是采集氣壓焊過程中的氧氣、乙炔流量、壓力以及位移,通過傳感器將這四個參量轉換成電壓信號,將信號經過濾波、放大處理后輸入采集模塊的模擬信號輸入端,同時,為了實現參數采集系統的自動啟停,也為了便于后期的數據處理,本系統還設置了開關量信號的采集。硬件結構見圖2。

　　系統中的氧氣、乙炔流量是通過氣體流量控制閥得到的,壓力通過油泵上的壓力傳感器檢測,位移則通過加在焊機上的滑動電阻式位移傳感器得到。

2　系統軟件設計
2.1　DLL技術
　　動態鏈接庫DLL是一種基于Windows的程序模塊,它是在運行時刻被裝入和連接的。動態鏈接庫中只包含供應用程序運行時裝入該DLL的有關信息,并非是源代碼的復制,因此使用動態鏈接庫可以使多個應用程序之間共享代碼和資源從而提高運行速率。從VB調用庫函數時,要先在全局模塊或窗體說明部分用Declare聲明所要使用的庫函數,然后像使用VB自己的函數一樣調用這些函數[4]。Usb7KC.dll是為數據采集模塊配制的工作在Windows95P98P2000PNT環境下的一個動態鏈接庫,它所封裝的函數可以被其他應用程序在運行時直接調用。
2.2　程序設計
　　VisualBasic(以下簡稱VB)是一種可視化的編程語言,自面世以來,倍受廣大編程人員的青睞。本系統的程序設計部分采用了功能模塊化的結構,主要功能模塊見圖3。

　　1)參數設置模塊:該模塊主要用來設置焊接現場的一些主要情況,包括鋼軌的型號、材料、焊機型號以及現場環境等。
　　2)數據采集模塊:該模塊是參數采集系統的核心部分,設備連接完畢后,運行程序就可進行參