專利名稱：觸摸屏校正方法及數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及觸摸屏校正技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及觸摸屏校正方法及數(shù)字化弧焊電源的 觸摸屏人機界面系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著焊接工藝的發(fā)展，尤其是鋁合金焊接、雙絲脈沖MIG/MAG焊、電弧釬焊、低能 量弧焊、等離子焊接等工藝的出現(xiàn)和不斷發(fā)展，弧焊電源所面臨的能量控制、送絲控制等問 題正在向精確化的方向發(fā)展，同時又要面臨更高的系統(tǒng)穩(wěn)定問題，焊接電源控制的復(fù)雜化 是無法回避的。另外，焊接電源工作環(huán)境惡劣、負載變化劇烈，而且焊接電源不僅是焊接工 藝的能量供給單元，它還承擔(dān)著對焊接工藝過程進行檢測、判斷、控制的功能，直接決定焊 接質(zhì)量。因此，數(shù)字化弧焊電源的發(fā)展是必然且不可逆轉(zhuǎn)的。在國外，以奧地利FR0NIUS、德國CL00S、日本OTC為代表的國際上知名的焊接設(shè)備 公司，都已經(jīng)開發(fā)出了一系列帶有專家數(shù)據(jù)庫的數(shù)字化焊機系統(tǒng)，這些數(shù)字化焊機系統(tǒng)的 售價昂貴，其關(guān)鍵技術(shù)之一是實現(xiàn)數(shù)字化人機界面。目前，國內(nèi)的數(shù)字化焊機正處于研發(fā)階 段，主要有唐山松下、山西星云、北京時代、山大奧太等公司在開發(fā)，部分推出數(shù)字化焊機產(chǎn) 品。不管國內(nèi)還是國外，現(xiàn)有的數(shù)字化焊機產(chǎn)品的人機界面大多采用數(shù)碼管和按鍵的方式， 即其焊接電源的參數(shù)輸入和顯示大多數(shù)是采用數(shù)碼管、LED燈和按鍵來實現(xiàn)的，部分產(chǎn)品采 用單色的液晶屏配合按鍵操作方式。對這些輸入、輸出設(shè)備進行控制需要大量的I/O引腳， 這就導(dǎo)致面板的界面較復(fù)雜和體積較龐大，同時，在不同機型之間的可移植性不高、兼容性 差。另外，數(shù)碼管方式顯示的信息量有限，而單色液晶屏的顯示亮度不夠，難以滿足焊接場 合強烈的環(huán)境光和弧光干擾下的使用要求。因此，為客戶提供一套更加友好和強大的人機 界面系統(tǒng)，將成為數(shù)字化電源領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。觸摸屏技術(shù)作為各應(yīng)用領(lǐng)域里較為友好和強大的人機交互技術(shù)，勢必會隨著數(shù)字 化電源領(lǐng)域的發(fā)展而應(yīng)用于數(shù)字化弧焊電源的人機界面系統(tǒng)。然而，現(xiàn)有的觸摸屏校正方 法如三點校正法、四點校正法、五點校正法等，均無法很好地滿足數(shù)字化弧焊電源的人機界 面系統(tǒng)對于校正速度快、定位準確和算法簡單的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種觸摸屏校正方法，該方法校正 速度快，定位準確，算法簡單，能很好地滿足數(shù)字化弧焊電源的人機界面系統(tǒng)的要求。本發(fā)明的另一目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏 人機界面系統(tǒng)，其面板的界面較簡單，體積較小，在不同機型之間的可移植性高、兼容性好， 顯示信息量大，顯示亮度足夠，且更加友好和強大。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)觸摸屏校正方法，它包括以下步驟步驟A，系統(tǒng)主程序運行前，沿電阻式觸摸屏對角線依次進行η次點觸操作進行采
4樣；主控芯片通過串口電路反饋獲取η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai, ydata》，其中， Xdatai表示第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏的χ軸采樣坐標值，Ydatai表示第i次 點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏的y軸采樣坐標值，i = 1,2……η ；主控芯片根據(jù)η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai, ydata,)映射出η組顯示屏采樣坐 標值(X” Yi)，其中，Xi表示第i次點觸操作時根據(jù)Xdatai映射出的LCD顯示屏的χ軸采樣 坐標值，Yi表示第i次點觸操作時根據(jù)Ydatai映射出的IXD顯示屏的y軸采樣坐標值；步驟B，設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采樣擬合方程式的線性擬 合，求取擬合參數(shù)，具體如下步驟Bi，設(shè)定IXD顯示屏的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合方程式，以及IXD顯示 屏的y軸采樣坐標值Ii的采樣擬合方程式Xi* = aXxdataj+b,Yi* = cXydata^d,其中，Xi*表示IXD顯示屏的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合值，Yi*表示IXD顯示屏 的y軸采樣坐標值Ii的采樣擬合值，a、b、c、d為擬合參數(shù)；
步驟B2，根據(jù)最小二乘法原理，
獲取Xi與 < 的殘差值exi，exi = Xi-Xi*,
使殘差值exi的平方和Q為最小，即使Q 二Σ eXi2 =Σ (xi—Xi*) 2 =Σ (χ —a Xxdatai — b) 2為最 i=l i=l i=l
i=l
氺
獲取Yi與y廣的殘差值fyi，fyi = Yi-Yi*' 使殘差值fvi的平方和G為最小，即使G=Z fyi2 =Σ (力_力*)(力一。xydatai _ d)’為最
2_，
i=l
i=l
i=l
步驟B3，
使得Q為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組 歿=0 ，
da
5Q
=0
根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)a值和b值； 使得G為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組 5G 'dc
dG
0
0 ， Sd
根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)c值和d值； 步驟C，運行系統(tǒng)主程序；
設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方程式 χ* = aX xdata+b,
5
y* = cXydata+d,將a值、b值、c值、d值相應(yīng)代入上述校正擬合方程式，完成觸摸校正，從而控制 LCD顯示屏顯示；其中，xdata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏點觸操作時主控芯片通過串 口電路反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏的X軸坐標值；X*表示校正后的LCD顯示屏的X軸 坐標值；ydata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏點觸操作時主控芯片通過串口電 路反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏的1軸坐標值；/表示校正后的LCD顯示屏的y軸坐標值。所述主控芯片的型號為ARM9-S3C2440。數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，它包括觸摸屏人機界面模塊、主控芯片 和串口電路，所述主控芯片設(shè)有GPIO接口、IXD控制器和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述觸摸屏人 機界面模塊包括配合使用的電阻式觸摸屏和LCD顯示屏，電阻式觸摸屏設(shè)有觸摸屏檢測裝 置；所述主控芯片的GPIO接口通過串口電路連接有焊接電源主電路，主控芯片的IXD控制 器連接LCD顯示屏，主控芯片的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接電阻式觸摸屏的觸摸屏檢測裝置。
其中，所述電阻式觸摸屏為四線電阻式觸摸屏。其中，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括USB接口電路，所述主控芯片設(shè)有USB模塊， 主控芯片的USB模塊連接所述USB接口電路。其中，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括蜂鳴器，所述主控芯片設(shè)有PWM驅(qū)動模塊，主 控芯片的PWM驅(qū)動模塊連接所述蜂鳴器。其中，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括SD卡接口電路，所述主控芯片的GPIO接口連 接所述SD卡接口電路。其中，所述主控芯片設(shè)有100M以太網(wǎng)端口。其中，所述焊接電源主電路包括DSP處理器TMS320F2808，所述主控芯片的GPIO接 口通過串口電路連接DSP處理器TMS320F2808。其中，所述主控芯片的型號為ARM9-S3C2440。本發(fā)明有益效果為本發(fā)明所述的觸摸屏校正方法，該方法先在系統(tǒng)主程序運行 前沿電阻式觸摸屏對角線進行采樣，然后設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采 樣擬合方程式的線性擬合，并求取擬合參數(shù)，最后設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的 校正擬合方程式，代入擬合參數(shù)，完成觸摸校正，從而控制LCD顯示屏顯示；這種利用最小 二乘法完成線性擬合的觸摸校正方法，具有速度快，定位準確，算法簡單的特點，能很好地 滿足數(shù)字化弧焊電源的人機界面系統(tǒng)的要求。本發(fā)明所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，包括觸摸屏人機界面模 塊、主控芯片和串口電路，主控芯片設(shè)有GPIO接口、IXD控制器和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，觸摸屏人 機界面模塊包括配合使用的電阻式觸摸屏和LCD顯示屏，電阻式觸摸屏設(shè)有觸摸屏檢測裝 置；主控芯片的GPIO接口通過串口電路連接有焊接電源主電路，主控芯片的IXD控制器連 接IXD顯示屏，主控芯片的ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接電阻式觸摸屏的觸摸屏檢測裝置。該數(shù)字化 弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)在工作時應(yīng)用上述的觸摸屏校正方法，快速地完成校正， 準確地反映點觸操作。通過電阻式觸摸屏的操作界面，可以方便地控制焊機的運作方式，并 能隨時地通過LCD顯示屏觀察到當前的運行狀態(tài)，同時面板的結(jié)構(gòu)較簡單，體積較小，在不同機型之間的可移植性高、兼容性好，顯示信息量大，顯示亮度足夠，且更加友好和強大。
圖1為本發(fā)明采用最小二乘法的校正圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的原理框圖；圖3為本發(fā)明的四線電阻式觸摸屏的原理圖；圖4為本發(fā)明的四線電阻式觸摸屏在兩層相接觸時的示意圖；圖5-1為本發(fā)明的主控芯片為ARM9-S3C2440的電路圖其中一部分；圖5-2為本發(fā)明的主控芯片為ARM9-S3C2440的電路圖另一部分；圖6為本發(fā)明的串口電路的電路原理圖；圖7-1為本發(fā)明的100M以太網(wǎng)端口的電路原理圖其中一部分；圖7-2為本發(fā)明的100M以太網(wǎng)端口的電路原理圖另一部分；圖8為本發(fā)明的工作過程人機交互軟件流程圖；圖9為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的操作主界面及參數(shù)設(shè)置界面示意圖；圖10為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接方法選擇界面示意圖；圖11為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接材料選擇界面示意圖；圖12為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊絲直徑選擇界面示意圖；圖13為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接模式選擇界面示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明實施例一，觸摸屏校正方法，它包括以下步驟步驟A，系統(tǒng)主程序運行前，沿電阻式觸摸屏21對角線依次進行η次點觸操作進行 采樣；主控芯片1通過串口電路3反饋獲取η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai，Ydatai)，其 中，Xdatai表示第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的χ軸采樣坐標值，Ydatai表示 第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的y軸采樣坐標值，i = 1,2……η ；主控芯片1根據(jù)η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai, Ydatai)映射出η組顯示屏采樣 坐標值(Xi, Yi)，其中，Xi表示第i次點觸操作時根據(jù)Xdatai映射出的IXD顯示屏20的χ軸 采樣坐標值，Yi表示第i次點觸操作時根據(jù)ydatai映射出的IXD顯示屏20的y軸采樣坐 標值，i = 1,2……η ；步驟B，設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采樣擬合方程式的線性擬 合，求取擬合參數(shù)，具體如下步驟Bi，設(shè)定IXD顯示屏20的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合方程式，以及IXD顯 示屏20的y軸采樣坐標值Ji的采樣擬合方程式Xi* = aXxdataj+b,Yi* = cXydata^d,其中，Xi*表示IXD顯示屏20的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合值，Yi*表示IXD顯 示屏20的y軸采樣坐標值yi的采樣擬合值，a、b、c、d為擬合參數(shù)；
步驟B2，根據(jù)最小二乘法原理，[oo76] 獲取Xi與Xi*的殘差值e。i，e。i—Xi—Xi*，
使殘差值e、、的平方和Q為最小，即[oo78] 使
為最??； [oo79] 獲取yi與yi*的殘差值f、i，f、i—yi—yi*，
使殘差值f。、的平方和G為最小，即
使
’為最小；
步驟B3，
使得Q為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組
aQ/aa=0
aQ/ab=0
根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)a值和b值；E0087] 使得G為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組
aG/ac=0
aG/ad=0
根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)C值和d值；
步驟C，運行系統(tǒng)主程序；
設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方程式
X*一a×Xdata+b，
y*一C×ydata+d，
將a值、b值、C值、d值相應(yīng)代入上述校正擬合方程式，完成觸摸校正，從而控制LCD顯示屏20顯示；
其中，Xdata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏2l點觸操作時主控芯片l通過串口電路3反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏2l的X軸坐標值；X*表示校正后的LCD顯示屏20的X軸坐標值；ydata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏2l點觸操作時主控芯片l通過串口電路3反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏2l的y軸坐標值；y*表示校正后的LCD顯示屏20的y軸坐標值。其中，所述主控芯片l的型號為ARM9一S3(2440，主控芯片l也可以為ARM9的S系列的其它型號芯片，如ARM9一S3(24lo等。
下面，例舉上述觸摸屏校正方法的計算過程進行說明
所述電阻式觸摸屏2l為四線電阻式觸摸屏，如圖l所示，為本發(fā)明使用Matlab對四線電阻式觸摸屏采用最小二乘法的校正圖。在實際的應(yīng)用中，觸摸屏作為與顯示屏配合使用的輸入設(shè)備，需要從觸摸屏采樣得到的坐標與顯示屏的顯示坐標做一個映射。四線電阻式觸摸屏的界面分為兩部分一部分是接受外部點觸的有機玻璃屏，采樣時，當對有機玻璃屏進行點觸操作時，該有機玻璃屏就會向主控芯片l發(fā)送電信號，經(jīng)過ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生相應(yīng)的電阻式觸摸屏21的觸摸屏采樣坐標值Udatai, ydata,)；另一部分是用 于顯示信息的IXD顯示屏20的顯示屏采樣坐標值(Ui)。只要這兩組坐標值在電阻式觸 摸屏21內(nèi)任意區(qū)域存在一一對應(yīng)的線性關(guān)系，那么主控芯片1就可以準確無誤地判斷處對 電阻式觸摸屏21的操作。但由于電阻式觸摸屏21的電阻分布并不是理想的線性關(guān)系，經(jīng) 坐標變換計算所得的電阻式觸摸屏21上的坐標會與筆觸點實際位置存在一定的偏差。故 在主程序運行前，我們需要對電阻式觸摸屏21進行校正。以下是采用最小二乘法對χ軸坐 標和y軸坐標的校正先通過串口電路3反饋并映射出以下數(shù)據(jù) 其中i = 1,2……12，將上述數(shù)據(jù)代入上述觸摸屏校正方法中，求出a = 1. 116, b =22. 363，c = 1. 116，d = 22. 363。因此，系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方 程式χ* = 1. 116Xxdata+22. 363，y* = 1. 116Xydata+22. 363，系統(tǒng)主程序運行后將按照上述校正擬合方程式完成觸摸校正，從而控制IXD顯示 屏20顯示，具有速度快，定位準確，算法簡單的特點，能很好地滿足數(shù)字化弧焊電源的人機 界面系統(tǒng)的要求。實施例二，如圖2至圖13所示，數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，它包 括觸摸屏人機界面模塊2、主控芯片1和串口電路3，所述主控芯片1設(shè)有GPIO接口 10 (General-Purpose IO ports,也就是通用IO 口)、LCD控制器15和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14， 所述觸摸屏人機界面模塊2包括配合使用的電阻式觸摸屏21和LCD顯示屏20，電阻式觸 摸屏21設(shè)有觸摸屏檢測裝置22 ；所述主控芯片1的GPIO接口 10通過串口電路3連接有 焊接電源主電路4，主控芯片1的IXD控制器15連接IXD顯示屏20，主控芯片1的ADC模 數(shù)轉(zhuǎn)換器14連接電阻式觸摸屏21的觸摸屏檢測裝置22。其中，所述主控芯片1的型號 為ARM9-S3C2440，所述電阻式觸摸屏21為四線電阻式觸摸屏，所述焊接電源主電路4包括 DSP處理器TMS320F2808，所述主控芯片1的GPIO接口 10通過串口電路3連接DSP處理器 TMS320F2808。電阻式觸摸屏21和IXD顯示屏20為7英寸液晶屏，這種人機界面系統(tǒng)可以 直觀詳細地顯示各種故障信息。進一步的，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括USB接口電路7，所述主控芯片1設(shè)有 USB模塊12，主控芯片1的USB模塊12連接所述USB接口電路7。進一步的，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括蜂鳴器5，所述主控芯片1設(shè)有PWM驅(qū)動模塊11，主控芯片1的PWM驅(qū)動模 塊11連接所述蜂鳴器5。進一步的，該觸摸屏人機界面系統(tǒng)還包括SD卡接口電路6，所述 主控芯片1的GPIO接口 10連接所述SD卡接口電路6。如圖2所示，觸摸屏人機界面模塊2包括配合使用的電阻式觸摸屏21和IXD顯示 屏20，電阻式觸摸屏21安裝在LCD顯示屏20的前端，電阻式觸摸屏21設(shè)有觸摸屏檢測裝 置22。當對電阻式觸摸屏21進行點觸操作時，在屏幕表面產(chǎn)生壓力，從而使電阻式觸摸屏 21兩導(dǎo)電層接通，一旦觸摸屏檢測裝置22監(jiān)測到用戶的觸摸位置，就將獲得的位置信息送 入ARM9-S3C2440內(nèi)置的8路10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14，并對這些信號進行處理，將電壓信號 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時以中斷的方式送至的ARM9-S3C2440，計算出觸點坐標。等待一段時間 后，調(diào)用獲取觸摸屏位置的函數(shù)，這個函數(shù)的功能是，首先從內(nèi)置ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14 一個通 道獲得χ軸的坐標值，然后再從另一個通道獲得y軸的坐標值，判斷返回觸摸點坐標值是否 在有效范圍內(nèi)，如果在有效范圍內(nèi)，則以中斷方式送至ARM9-S3C2440，從而控制IXD顯示屏 20顯示。當發(fā)生故障時，除了 IXD顯示屏20顯示故障信號外，還會通過控制PWM驅(qū)動模塊 11驅(qū)動的蜂鳴器5發(fā)出不同頻率和音量的警報，從而對不同的故障作出反應(yīng)。同時，SD卡 接口電路6連接的SD卡可實時記錄下各種操作和運行信息，以便操作者及時排查產(chǎn)生故障 的原因。另外，該系統(tǒng)提供的USB接口電路7，其USB接口可供操作人員隨時隨地更改或升 級程序。如圖3所示為本發(fā)明的電阻式觸摸屏21為四線電阻式觸摸屏的原理圖，圖中χ+、 y+、x-、y-表示四線電阻式觸摸屏的四根線。四線電阻式觸摸屏包含兩個阻性層，其中一層 在屏幕的左右邊緣各有一條垂直總線，另一層在屏幕的底部和頂部各有一條水平總線。為 了在χ軸方向進行測量，將左側(cè)總線偏置為0V，右側(cè)總線偏置為VREF。將頂部或底部總線連 接到ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14，當頂層和底層相接觸時即可作一次測量。為了在y軸方向進行測 量，將頂部總線偏置為VREF，底部總線偏置為0V。將ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14輸入端接左側(cè)總線 或右側(cè)總線，當頂層與底層相接觸時即可對電壓進行測量。對于四線電阻式觸摸屏，最理想 的連接方法是將偏置為VREF的總線接ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14的正參考輸入端，并將設(shè)置為OV 的總線接ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14的負參考輸入端。圖4所示為四線電阻式觸摸屏在兩層相接 觸時的簡化模型，圖中包括觸筆8，柔軟塑料片91、金屬涂層90、絕緣支點93和玻璃罩92。如圖5-1、圖5-2和圖6所示，表示了本發(fā)明所述數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界 面系統(tǒng)的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)。該電路的主控芯片1為ARM9-S3C2440，它是三星公司推出的一款 功能強大，功耗極低的ARM9嵌入式CPU，采用3. 3V供電，通過串口電路3實現(xiàn)與焊接電源主 電路4的DSP處理器TMS320F2808的通訊。通過串口電路3的通訊，主控芯片1可與數(shù)字 化焊機的主控制板的焊接電源主電路4進行參數(shù)的傳遞，主要包括焊接初始化參數(shù)和狀態(tài) 信息，以及故障報警信息。焊接動態(tài)過程的電流和電壓信息，因為數(shù)據(jù)量大，則直接由電流 電壓采樣電路在送給主控制板同時，也送到主控芯片1中，經(jīng)ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換后顯 示出來。上述數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的驅(qū)動電路還帶有100M DM9000網(wǎng)卡 的100M以太網(wǎng)端口 13，可實現(xiàn)多臺數(shù)字化焊機的聯(lián)網(wǎng)操作，形成自動化焊接生產(chǎn)線，如圖 7-1和圖7-2所示為100M以太網(wǎng)端口 13的電路原理。通過擴展網(wǎng)絡(luò)接口的模式，可實現(xiàn)多 臺數(shù)字化焊接電源的互聯(lián)，從而構(gòu)成自動化焊接生產(chǎn)線。通過以太網(wǎng)，可實時對焊接過程的各種信息進行收集、處理、反饋，并通過計算機或其他控制裝置，對生產(chǎn)線進行控制。在以太 網(wǎng)的基礎(chǔ)上，數(shù)字化焊接電源可與上位PC機相聯(lián)，傳遞過程的狀態(tài)信息，用于生產(chǎn)過程的管理。如圖8至圖13所示，本發(fā)明所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其控 制軟件模塊包括多功能數(shù)字化焊機的專家控制系統(tǒng)，焊接專家系統(tǒng)可以存儲多種焊接方 法、不同焊接材料和不同工藝參數(shù)下的最佳焊接工藝方案，充分發(fā)揮數(shù)字化焊機操作簡便 的優(yōu)勢。在電阻式觸摸屏21和IXD顯示屏20上采用圖文形式實現(xiàn)焊接過程的參數(shù)設(shè)置， 焊接方法、焊接模式、焊接直徑和焊接材料的選擇，使得焊接過程的操控簡單直觀。其中，如圖8所示為本發(fā)明的工作過程人機交互軟件流程圖，開機之后基于 ARM9-S3C2440的控制面板首先進行自身的I/O 口、中斷、串口電路3和IXD顯示屏20的初 始化，然后基于ARM9-S3C2440的人機交互系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，等待DSP處理器TMS320F2808 先向基于ARM9-S3C2440的人機交互系統(tǒng)發(fā)送焊接開始信號，并接收獲取焊接參數(shù)，開 始引弧，引弧成功后進入正常焊接過程，判斷并選擇焊接方式。若為脈沖焊，DSP處理器 TMS320F2808控制第一焊接電源主電輸出峰值電流，同時第二焊接電源主電路4輸出基值 電流，當?shù)谝缓附与娫粗麟娐?輸出峰值電流結(jié)束進入基值電流輸出狀態(tài)時，第二焊接電 源主電路4進入峰值電流輸出狀態(tài)，如此循環(huán)反復(fù)，保證兩電源脈沖輸出相位相差180° ； 若為埋弧焊，則DSP處理器TMS320F2808對兩個閉環(huán)分別進行恒流控制 ’若為CO2焊，則DSP 處理器TMS320F2808對兩個閉環(huán)分別進行恒壓控制。焊接結(jié)束時，同時進入收弧控制程序。 收弧結(jié)束后，向基于ARM9-S3C2440的人機交互系統(tǒng)發(fā)送焊接結(jié)束信號，控制系統(tǒng)回到等待 下一次焊接的狀態(tài)。其中，如圖9所示，為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的操作主界面及參數(shù)設(shè)置界 面示意圖；在數(shù)字化電源開機初始化后，系統(tǒng)進入主操作界面，在主界面的右側(cè)包括以下子 菜單焊接參數(shù)、焊接方法、焊絲直徑、焊接材料、焊接模式，點取屏幕上各菜單相應(yīng)的區(qū)域 后，即進入各子菜單，可進行下一步驟的操作。在主界面的左側(cè)是單選按鈕，包括異常、檢 氣、保存、鎖定、調(diào)用、單絲/雙絲，點取上述按鈕區(qū)域即可進行焊接工藝動作操作和焊接參 數(shù)存取。在主界面的中間區(qū)域是焊接電流和電壓顯示區(qū)域，對于單絲焊，右邊的窗口顯示電 流，左邊的窗口顯示電壓；對于雙絲焊左右兩邊的窗口通過切換可以分別顯示電流和電壓。其中，如圖10所示，為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接方法選擇界面示意 圖。點選“焊接方法”子菜單，即可進入焊接方法的選擇界面。在該子菜單中，可選擇“雙脈 沖”焊，用于鋁鎂等輕質(zhì)合金材料的焊接；選擇“脈沖MIG”焊，可以進行碳素鋼、合金鋼和不 銹鋼的焊接；選擇“C02/MAG”焊，可焊接普通鋼材；選擇“埋弧焊”，可實現(xiàn)埋弧自動焊工藝。其中，如圖11所示，為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接材料選擇界面示意 圖。在該子菜單下，可選擇常見的幾種焊接材料，包括碳鋼、合金鋼、鋁合金和特殊材料。 根據(jù)所選定的焊接材料，調(diào)用相應(yīng)的焊接工藝數(shù)據(jù)庫，使其焊接質(zhì)量達到最佳狀態(tài)。其中，如圖12所示，為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊絲直徑選擇界面示意 圖。在該子菜單下，可以進行焊絲直徑的選擇。對于氣保焊工藝，可以選擇的焊絲直徑包括 0. 8mm、1. 0mm、1. 2mm、1. 6mm、2. 0mm，對于埋弧焊工藝可以選擇2. 0mm、2. 4mm、3. 2mm、4. 0mm。 對于雙絲焊，焊接直徑的匹配選擇。其中，如圖13所示，為本發(fā)明的觸摸屏人機界面系統(tǒng)的焊接模式選擇界面示意圖。焊接模式選擇。在該子菜單下，可以選擇兩步、四步、點焊和特殊焊接四種操作模式。 其中兩步操作適合短焊縫的焊接，按下焊槍開關(guān)時，開始焊接，松開焊槍開關(guān)停止焊接；四 步操作具有自鎖功能，當?shù)谝淮伟聪潞笜岄_關(guān)開始焊接，松開焊槍開關(guān)后，繼續(xù)保持焊接； 第二次按下焊槍開關(guān)后，進入收弧階段，再松開焊槍開關(guān)即停止焊接。本發(fā)明所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，在觸摸定位控制中，采取 二次線性擬合的觸摸屏校正方法，實現(xiàn)了觸摸屏點位操作的準確定位。其所實施的觸摸屏 校正方法包括以下步驟步驟A，系統(tǒng)主程序運行前，沿電阻式觸摸屏21對角線依次進行η次點觸操作進行 采樣；主控芯片1通過串口電路3反饋獲取η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai，Ydatai)，其 中，Xdatai表示第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的χ軸采樣坐標值，Ydatai表示 第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的y軸采樣坐標值，i = 1,2……η ；主控芯片1根據(jù)η組觸摸屏采樣坐標值(Xdatai, ydata,)映射出η組顯示屏采樣 坐標值(Xi, Yi)，其中，Xi表示第i次點觸操作時根據(jù)Xdatai映射出的IXD顯示屏20的χ軸 采樣坐標值，Yi表示第i次點觸操作時根據(jù)ydatai映射出的IXD顯示屏20的y軸采樣坐 標值，i = 1,2……η ；步驟B，設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采樣擬合方程式的線性擬 合，求取擬合參數(shù)，具體如下步驟Bi，設(shè)定IXD顯示屏20的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合方程式，以及IXD顯 示屏20的y軸采樣坐標值Ji的采樣擬合方程式Xi* = aXxdataj+b,Yi* = cXydata^d,其中，Xi*表示IXD顯示屏20的χ軸采樣坐標值Xi的采樣擬合值，Yi*表示IXD顯 示屏20的y軸采樣坐標值yi的采樣擬合值，a、b、c、d為擬合參數(shù)；步驟B2，根據(jù)最小二乘法原理，獲取Xi 與 的殘差值 exi，exi = x-x；,使殘差值exi的平方和Q為最小，即
獲取Ii與y:的殘差值fyi，fyi = y「y:，
使殘差值fyi的平方和G為最小，即
使^yi-Yi*) 2=Σ (y「c Xydatai - d) 2為最沖
步驟B3，
使得Q為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組
^ =0 ， da
^=O ， db
12
根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)a值和b值；使得G為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組 —=0 , dc
Γ π SG Λ—=0 ，
Sd根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)c值和d值；步驟C，運行系統(tǒng)主程序；設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方程式χ* = aXxdata+b,y* = cXydata+d,將a值、b值、c值、d值相應(yīng)代入上述校正擬合方程式，完成觸摸校正，從而控制 IXD顯示屏20顯示；其中，xdata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏21點觸操作時主控芯片1 通過串口電路3反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的χ軸坐標值；/表示校正后的LCD顯 示屏20的χ軸坐標值；ydata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏21點觸操作時主控 芯片1通過串口電路3反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏21的y軸坐標值；/表示校正后的 IXD顯示屏20的y軸坐標值。綜上所述，本發(fā)明所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，提供了一種用 于焊接過程控制圖文顯示的、具有更高的操作靈敏性和準確性的觸摸屏人機交互系統(tǒng)，應(yīng) 用更為精確的觸摸屏校正的方法，可以實現(xiàn)雙脈沖焊鋁、單脈沖MIG焊、C02/MAG氣保焊、埋 弧焊多種焊接工藝方法的調(diào)試與控制。本發(fā)明所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面 系統(tǒng)通過電阻式觸摸屏21的操作界面，可以方便地控制焊機的運作方式，并能隨時地通過 LCD顯示屏20觀察到當前的運行狀態(tài)，并能隨時觀察到當前的運行狀態(tài)，同時面板的結(jié)構(gòu) 較簡單，體積較小，操作簡單，在不同機型之間的可移植性高、兼容性好，顯示信息量大，顯 示亮度足夠，且更加友好和強大。該系統(tǒng)的升級可以直接通過升級軟件來完成，可以滿足當 前對產(chǎn)品多樣化、低成本以及短生命周期的需求。以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特 征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
觸摸屏校正方法，其特征在于，它包括以下步驟步驟A，系統(tǒng)主程序運行前，沿電阻式觸摸屏對角線依次進行n次點觸操作進行采樣；主控芯片通過串口電路反饋獲取n組觸摸屏采樣坐標值(xdatai，ydatai)，其中，xdatai表示第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏的x軸采樣坐標值，ydatai表示第i次點觸操作時對應(yīng)的電阻式觸摸屏的y軸采樣坐標值，i＝1，2……n；主控芯片根據(jù)n組觸摸屏采樣坐標值(xdatai，ydatai)映射出n組顯示屏采樣坐標值(xi，yi)，其中，xi表示第i次點觸操作時根據(jù)xdatai映射出的LCD顯示屏的x軸采樣坐標值，yi表示第i次點觸操作時根據(jù)ydatai映射出的LCD顯示屏的y軸采樣坐標值；步驟B，設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采樣擬合方程式的線性擬合，求取擬合參數(shù)，具體如下步驟B1，設(shè)定LCD顯示屏的x軸采樣坐標值xi的采樣擬合方程式，以及LCD顯示屏的y軸采樣坐標值yi的采樣擬合方程式xi*＝a×xdatai+b，yi*＝c×ydatai+d，其中，xi*表示LCD顯示屏的x軸采樣坐標值xi的采樣擬合值，yi*表示LCD顯示屏的y軸采樣坐標值yi的采樣擬合值，a、b、c、d為擬合參數(shù)；步驟B2，根據(jù)最小二乘法原理，獲取xi與xi*的殘差值exi，exi＝xi xi*，使殘差值exi的平方和Q為最小，即使 <mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <msub><mi>e</mi><mi>xi</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msup> <msub><mi>x</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo></msup><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>a</mi><mo>×</mo><mi>x</mi><msub> <mi>data</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>b</mi><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>為最??；獲取yi與yi*的殘差值fyi，fyi＝y(tǒng)i yi*，使殘差值fyi的平方和G為最小，即使 <mrow><mi>G</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <msub><mi>f</mi><mi>yi</mi> </msub> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><msup> <msub><mi>y</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>*</mo></msup><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>=</mo><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi></munderover><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>c</mi><mo>×</mo><mi>y</mi><msub> <mi>data</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>d</mi><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow>為最小；步驟B3，使得Q為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組 <mrow><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>Q</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mi>a</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo> </mrow> <mrow><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>Q</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mi>b</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo> </mrow>根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)a值和b值；使得G為最小應(yīng)滿足以下兩組偏導(dǎo)數(shù)等于零的方程組 <mrow><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>G</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mi>c</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo> </mrow> <mrow><mfrac> <mrow><mo>∂</mo><mi>G</mi> </mrow> <mrow><mo>∂</mo><mi>d</mi> </mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo> </mrow>根據(jù)方程組求取擬合參數(shù)c值和d值；步驟C，運行系統(tǒng)主程序；設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方程式x*＝a ×xdata+b，y*＝c×ydata+d，將a值、b值、c值、d值相應(yīng)代入上述校正擬合方程式，完成觸摸校正，從而控制LCD顯示屏顯示；其中，xdata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏點觸操作時主控芯片通過串口電路反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏的x軸坐標值；x*表示校正后的LCD顯示屏的x軸坐標值；ydata表示系統(tǒng)主程序運行后，在電阻式觸摸屏點觸操作時主控芯片通過串口電路反饋獲取的對應(yīng)的電阻式觸摸屏的y軸坐標值；y*表示校正后的LCD顯示屏的y軸坐標值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸摸屏校正方法，其特征在于所述主控芯片的型號為 ARM9-S3C2440。
3.實施權(quán)利要求1所述觸摸屏校正方法的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其 特征在于它包括觸摸屏人機界面模塊、主控芯片和串口電路，所述主控芯片設(shè)有GPIO接 口、LCD控制器和ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述觸摸屏人機界面模塊包括配合使用的電阻式觸摸屏 和IXD顯示屏，電阻式觸摸屏設(shè)有觸摸屏檢測裝置；所述主控芯片的GPIO接口通過串口電 路連接有焊接電源主電路，主控芯片的IXD控制器連接IXD顯示屏，主控芯片的ADC模數(shù)轉(zhuǎn) 換器連接電阻式觸摸屏的觸摸屏檢測裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于所述 電阻式觸摸屏為四線電阻式觸摸屏。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于該觸 摸屏人機界面系統(tǒng)還包括USB接口電路，所述主控芯片設(shè)有USB模塊，主控芯片的USB模塊 連接所述USB接口電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于該觸 摸屏人機界面系統(tǒng)還包括蜂鳴器，所述主控芯片設(shè)有PWM驅(qū)動模塊，主控芯片的PWM驅(qū)動模 塊連接所述蜂鳴器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于該觸 摸屏人機界面系統(tǒng)還包括SD卡接口電路，所述主控芯片的GPIO接口連接所述SD卡接口電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于所述 主控芯片設(shè)有100M以太網(wǎng)端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征在于所述 焊接電源主電路包括DSP處理器TMS320F2808，所述主控芯片的GPIO接口通過串口電路連 接 DSP 處理器 TMS320F2808。
10.根據(jù)權(quán)利要求3至9任一項所述的數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)，其特征 在于所述主控芯片的型號為ARM9-S3C2440。
全文摘要
本發(fā)明涉及觸摸屏校正技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及觸摸屏校正方法及數(shù)字化弧焊電源的觸摸屏人機界面系統(tǒng)。所述觸摸屏校正方法先在系統(tǒng)主程序運行前沿電阻式觸摸屏對角線進行采樣，然后設(shè)定采樣擬合方程式，采用最小二乘法完成對采樣擬合方程式的線性擬合，并求取擬合參數(shù)，最后設(shè)定系統(tǒng)主程序運行后用于觸摸校正的校正擬合方程式，代入擬合參數(shù)，完成觸摸校正，從而控制LCD顯示屏顯示；這種利用最小二乘法完成線性擬合的觸摸校正方法，具有速度快，定位準確，算法簡單的特點，能很好地滿足數(shù)字化弧焊電源的人機界面系統(tǒng)的要求。
文檔編號B23K9/10GK101907966SQ20101024029
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者薛家祥 申請人:薛家祥