一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法与流程

1.本发明涉及气阀检测技术领域，具体涉及一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，激光切割在工业领域的应用越来越重要，在汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油等领域都扮演着极为重要的角色。其中电磁阀和比例阀主要用于激光切割机床的辅助气体的控制，控制氮气、氧气、空气，应用比例阀精确控制气体气压可以起到以下作用：吹开切割区域的金属熔渣；冷却切割区域；起到保护气的作用，防止金属表面被氧化；氧气一般用于碳钢板的切割，有助熔的作用；且板材切割之前打孔通常使用低压的氧气来操作；空气通常用来做非金属板材的切割。
3.当前市场中比例阀、电磁阀种类、型号众多，为保证达到降本增效的目的，需要对比例阀进行测试，在确定比例阀的寿命与精度达到使用标准后才能在量产设备上使用。
4.传统方法进行比例阀的测试一般是将比例阀、电磁阀安装到设备上进行不断地吹气切割测试，这样的测试方法存在测试周期长、测试结果无规范性、占用测试设备及测试人员的缺陷。鉴于此，提供一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法是非常有必要的。


技术实现要素：

5.传统方法进行比例阀的测试一般是将比例阀、电磁阀安装到设备上进行不断地吹气切割测试，这样的测试方法存在测试周期长、测试结果无规范性、占用测试设备及测试人员的缺陷，本发明一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法。
6.第一方面，本发明技术方案提供一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统，包括气路单元，所述气路单元通过控制单元连接有上位机；
7.所述气路单元包括依次连接的气泵、电磁阀、比例阀和气压传感器；
8.控制单元，用于接收上位机的控制信号控制电磁阀、比例阀开合，并根据接收到的控制信号输出对应的稳定的电压信号到比例阀控制比例阀输出设定气压的气体；
9.气压传感器，用于采集比例阀输出气体的气压信号并转换成电压信号通过控制单元传输到上位机；
10.上位机，用于接收通过显示界面设置的测试参数，并将接收到的测试参数进行处理，根据处理信息输出控制信号到控制单元，还用于将接收到的气压传感器采集的数据与测试参数处理后的信息进行分析比对并将测试结果以图表形式输出。
11.作为本发明技术方案的优选，该系统还包括驱动单元，所述驱动单元分别与气路单元和控制单元连接，用于给气路单元和控制单元供电。
12.作为本发明技术方案的优选，控制单元包括第一控制板卡和气压控制模块；
13.上位机，用于对接收到的测试参数进行处理，将生成的气路单元的电源控制信号
通过第一控制板卡输入到驱动单元；将生成的比例阀控制信号输出到气压控制模块；
14.气压控制模块，用于将接收到的比例阀控制信号进行处理生成比例阀所需的稳定的电压输出到气路单元的比例阀，控制比例阀输出设定的稳定气压。
15.作为本发明技术方案的优选，气压控制模块包括控制器、电压处理单元和调节补偿单元；
16.电压处理单元与调节补偿单元连接；
17.电压处理单元和调节补偿单元分别与控制器连接；
18.控制器，用于接收上位机输出的比例阀控制信号，并将比例阀控制信号进行处理输出比例阀工作所需的电压值到调节补偿单元进行存储，同时输出对应的电压控制信号到电压处理单元；
19.电压处理单元，用于接收控制器输出的电压控制信号，并根据接收到的电压控制信号输出相应的电压信号，结合调节补偿单元输出的补偿电压输出稳定电压到比例阀；
20.调节补偿单元，用于检测电压处理单元输出的电压信号，并将检测到的电压信号与所述电压值进行比对，当检测到的电压发生降低时，根据检测到的电压降低特征量结合比例阀工作所需的电压值，计算补偿电压进行电压处理单元输出电压的相应电压补偿。
21.作为本发明技术方案的优选，驱动单元包括开关电源和中间继电器；
22.开关电源与控制单元连接，用于给控制单元提供电源；
23.开关电源通过中间继电器与气路单元连接；
24.中间继电器与控制单元连接，用于接收控制单元的控制信号进行中间继电器的开关控制进而接通或断开开关电源给气路单元供电。
25.作为本发明技术方案的优选，上位机包括参数接收单元、参数处理单元、数据接收单元和数据处理单元；
26.参数接收单元，用于接收通过显示界面设置的参数；
27.参数处理单元，用于将接收到的参数进行处理输出电源控制信号和比例阀控制信号到控制单元；
28.数据接收单元，用于接收气压传感器返回的采集数据；
29.数据处理单元，用于将接收到的数据进行处理并对处理后的相应数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。
30.作为本发明技术方案的优选，数据处理单元包括数据清洗子模块、数据整理子模块和数据分析处理子模块；
31.数据清洗子模块，用于使用数据清洗函数调用数据清洗流程进行数据清洗；
32.数据整理子模块，用于将清洗完成后的有效数据进行整理保存；
33.数据分析处理子模块，用于对保存的相应数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。
34.作为本发明技术方案的优选，上位机还包括测试报告生成单元，用于结合比例阀运行场景参数将所有测试数据进行整合，关联预设报告模板，生成测试报告。
35.第二方面，本发明技术方案还提供一种应用于激光切割的比例阀自动测试方法，包括如下步骤：
36.通过上位机显示界面输入测试参数；
37.上位机将接收到的测试参数进行处理，输出电源控制信号以及比例阀控制信号到控制单元，控制单元响应上位机的电源控制信号控制比例阀、电磁阀进行开关循环以及响应上位机的比例阀控制信号控制比例阀输出稳定气压，同时上位机接收气压传感器反馈的数据；
38.上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表。
39.作为本发明技术方案的优选，上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表的步骤中进行数据清洗的步骤包括：
40.步骤31：使用数据清洗函数，调用数据清洗流程；
41.步骤32：调用判断重复值函数，进行数据内容分析，若同时出现多个同一时间的数据采集结果，则按顺序只保留第一个出现的数据，其余数据作为重复值进行删除，进入下一步，若无重复情况，进入下一步；
42.步骤33：判断数据是否为问题值，若存在问题值，则进入下一步骤，若不存在问题值，则认为此元素为干净数据，返回步骤32，进行下一元素的分析处理；
43.步骤34：进行问题值的处理并返回上一步进行是否依旧存在问题的判断；
44.进行问题值处理的步骤包括：
45.若步骤33返回为缺失值，使用缺失值填充函数，使缺失值的前一个数据填充前向填充缺失值，使用缺失值的后一个数据填充后向填充缺失值；
46.若步骤33返回为异常值，使用检查数据类型函数，之后使用类型强制转换函数将数据类型强制转换为预设类型。
47.若步骤33返回为无效值，则使用抽样函数，将干净数据中的值进行抽样，替换在无效值函数中。
48.步骤34：若再次进入本步骤，则直接使用删除问题值函数，将该问题值删除，然后返回步骤32，进行下一元素的分析处理。
49.作为本发明技术方案的优选，上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表的步骤中将清洗后的数据进行整理保存的步骤包括：
50.将清洗完的数据，进行格式处理转为统一浮点数类型数据；
51.分析获取到的数据行数，建立对应行数的序列；
52.将数据依次放入不同数组中，同一行第一列数据放入当前设定值数组中，第二列数据放入当前反馈值数组中，以此类推，直至将所有数据进行统一放置。
53.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：1)通过设置循环次数控制比例阀电磁阀开合，当到达设定次数即可停止，测试过程标准化。
54.2)不需要测试人员专门进行比例阀的测试，避免了测试人员上机测试的繁琐步骤，且测试人员可以同时进行其他项目的测试，保证工作质量的同时，节约了用人成本。
55.3)之前上机测试只可同时进行一种比例阀的测试，当前方案可同时进行数台不同种类比例阀，同时进行性能的测试，极大缩短测试周期，可以更快输出测试报告。
56.4)可以更精确的测试比例阀的性能，保障设备的稳定性，杜绝因比例阀质量不过关导致的激光切割头损坏或切割效果不理想的问题。
57.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
58.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
59.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
60.图1是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
61.图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
62.图3是本发明一个实施例的数据清洗流程示意图。
63.图4是本发明一个实施例的第一控制板卡的接口示意图。
64.图中，100-气路单元，101-气泵，102-电磁阀，103-比例阀，104-气压传感器，200-控制单元，201-第一控制板卡，202-气压控制模块，300-上位机，400-驱动单元，401-开关电源，402-中间继电器。
具体实施方式
65.本发明通过使用与激光切割设备相同的控制单元，将控制单元进行精准模拟量控制，使其输出电压稳定在所需电压
±
0.01v的范围内，再使用模拟切割头的气路单元进行气压的采集，极大程度的模拟激光切割过程中所需条件，形成一种闭环连接测试的效果，打造了一种专为激光切割使用的比例阀、电磁阀标准测试的系统。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
66.图1是本发明实施例提供的应用于激光切割的比例阀自动测试系统的示意性框图，所述系统包括气路单元100，所述气路单元100通过控制单元200连接有上位机300；
67.所述气路单元100包括依次连接的气泵101、电磁阀102、比例阀103和气压传感器104；
68.控制单元200，用于接收上位机300的控制信号控制电磁阀102、比例阀103开合，并根据接收到的控制信号输出对应的稳定的电压信号到比例阀控制比例阀输出设定气压的气体；
69.气压传感器104，用于采集比例阀输出气体的气压信号并转换成电压信号通过控制单元传输到上位机；
70.上位机300，用于接收通过显示界面设置的测试参数，并将接收到的测试参数进行处理，根据处理信息输出控制信号到控制单元，还用于将接收到的气压传感器采集的数据与测试参数处理后的信息进行分析比对并将测试结果以图表形式输出。
71.上位机300设置有显示屏，通过显示屏进行参数输入和传递，显示屏还可显示各种气压相关的信息。显示屏安装在本系统柜体的前端。接收用户通过显示屏输入的界面参数，
界面参数为用户依据切割使用的气压基本信息设定的用于测试的测试参数。
72.界面参数可包括：用户测试比例阀的最大量程、需要测试的气压范围、气压改变的时间间隔，在实际应用中，可在第一次使用本系统时，设置界面的气体压力参数和比例阀最大量程参数，不用每次使用该装置均进行设置。
73.需要说明的是，该系统还包括驱动单元400，所述驱动单元400分别与气路单元100和控制单元200连接，用于给气路单元和控制单元供电。
74.气泵101输出的气体首先通过电磁阀102，再经由比例阀103进入气压传感器104，气压传感器检测到气压，将其转化为电压信号反馈回控制单元；控制单元设置有模拟量输入接口中，该接口将电压信号转化为模拟信号，再由rs232通讯传输到上位机。经由上位机将数据收集整理，记录相关数据信息。测试过程中获取的数据有：经由模拟切割头吹气流程获取到精准的反馈气压数据、当前时间设定的应吹出的气压数据、记录当前数据时对应的时间与日期、当反馈气压与设定气压差值大于设定阈值时的报警数据与报警产生的时间。
75.在有些实施例中，控制单元200包括第一控制板卡201和气压控制模块202；
76.第一控制板卡201设置有模拟量输入接口中，该接口将电压信号转化为模拟信号，再由rs232通讯传输到上位机300；通过设置的第一控制板卡201可以对多组气路单元进行测试，也就是可以同时测试多个比例阀，根据设置的第一控制板的接口确定连接数量。
77.上位机300，用于对接收到的测试参数进行处理，将生成的气路单元的电源控制信号通过第一控制板卡输入到驱动单元；将生成的比例阀控制信号输出到气压控制模块；在这里，在上位机界面输入不同数据来控制不同种类的比例阀或选择不同测试方式。上位机的供电也可以是驱动单元提供。
78.气压控制模块202，用于将接收到的比例阀控制信号进行处理生成比例阀所需的稳定的电压输出到气路单元的比例阀，控制比例阀输出设定的稳定气压。
79.气压控制模块为确保比例阀输出气压为稳定值，内置逻辑运算指令，由于比例阀输出气压大小控制方式为电压模拟量控制，所以进行电压的补偿，根据输入的模拟量电压数值的变化，自动判断线路是否存在压降或电压波动，若存在则补偿电压，将输出的电压稳定为精确的电压值，从而确保输出气压稳定精确。
80.在这里，气压控制模块包括控制器、电压处理单元和调节补偿单元；电压处理单元与调节补偿单元连接；电压处理单元和调节补偿单元分别与控制器连接。
81.控制器，用于接收上位机输出的比例阀控制信号，并将比例阀控制信号进行处理输出比例阀工作所需的电压值到调节补偿单元进行存储，同时输出对应的电压控制信号到电压处理单元；实际上，控制器为确保比例阀输出气压为稳定值，内置逻辑运算指令。在这里，控制器与第一控制板卡连接，用于将电压控制信号通过第一控制板卡输出给驱动单元。
82.电压处理单元，用于接收控制器输出的电压控制信号，并根据接收到的电压控制信号输出相应的电压信号，结合调节补偿单元输出的补偿电压输出稳定电压到比例阀；
83.调节补偿单元，用于检测电压处理单元输出的电压信号，并将检测到的电压信号与所述电压值进行比对，当检测到的电压发生降低时，根据检测到的电压降低特征量结合比例阀工作所需的电压值，计算补偿电压进行电压处理单元输出电压的相应电压补偿。
84.需要说明的是，控制器分别与电压处理单元与调节补偿单元连接后，进行稳定电压的输出控制的方式可以通过现有的智能控制板的方式进行实现。也可通过本技术的描述
信息设置具体的电路实现。
85.在得到反馈气压值m后，收集数据生成数据图表，与当前时间设定的气压值h进行对比。
86.若m-h≥|0.2|bar，则输出当前比例阀报警；
87.若m-h≤|0.2|bar，则认为当前比例阀正常运行。
88.为确保测试流程正常运行，当前报警仅记录数据，当测试完成后，导出报警数据表格，自动与导出的历史数据表格进行对照，以实际数据来判断当前比例阀性能是否符合要求。
89.也就是说，接收到用户输入的启动指令，则使比例阀、电磁阀进行开关循环，同时接收气路单元反馈的实时气压。在执行开始流程之前，需要在界面进行相关参数的设置，如：比例阀最大量程、比例阀循环范围、间隔时间、报警开关等参数。设置一次完成后，之后无需重新设置。
90.在有些实施例中，驱动单元400包括开关电源401和中间继电器402；
91.开关电源401与控制单元200连接，用于给控制单元提供电源；
92.开关电源401通过中间继电器402与气路单元100连接；
93.中间继电器与控制单元连接，用于接收控制单元的控制信号进行中间继电器的开关控制进而接通或断开开关电源给气路单元供电。
94.在有些实施例中，上位机300包括参数接收单元、参数处理单元、数据接收单元和数据处理单元；
95.参数接收单元，用于接收通过显示界面设置的参数；
96.参数处理单元，用于将接收到的参数进行处理输出电源控制信号和比例阀控制信号到控制单元；
97.数据接收单元，用于接收气压传感器返回的采集数据；
98.数据处理单元，用于将接收到的数据进行处理并对处理后的相应数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。
99.数据处理单元包括数据清洗子模块、数据整理子模块和数据分析处理子模块；
100.数据清洗子模块，用于使用数据清洗函数调用数据清洗流程进行数据清洗；
101.数据整理子模块，用于将清洗完成后的有效数据进行整理保存；
102.数据分析处理子模块，用于对保存的相应数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。
103.基于pythond的pandas库、matplotlib库进行数据的整理与分析，其中pandas提供了使本方法能够快速便捷地处理结构化数据的大量数据结构和函数，matplotlib是最流行的用于绘制数据图表的python库。本方法依据分析顺序可以分为以下几个流程：
104.(1)数据获取：通过气压传感器检测由比例阀吹出的气压，将其转化为电压信号传输到第一控制板卡的模拟量输入接口中，该接口将电压信号转化为模拟信号，再由rs232通讯传输到上位机，经由上位机将数据收集整理，记录相关数据信息。测试过程中获取的数据有：经由模拟切割头吹气流程获取到精准的反馈气压数据、当前时间设定的应吹出的气压数据、记录当前数据时对应的时间与日期、当反馈气压与设定气压差值较大时的报警数据与报警产生的时间。
105.(2)数据清洗：拿到的数据需要先做清洗工作，排除异常值、空白值、无效值、重复值等，此部分由上位机进行相关数据的处理，将收集到的数据进行类比判断。第一步，将获取的数据进行分析判断，通过判断函数，进行数据内容分析，若当前数据为空字符串，则判定为空白值；若无法识别转化为标准浮点数，则认为是异常值；若获取数据与设定数据进行对比后，偏差过大，则认为当前数据为无效值；若同时出现多个同一时间的数据采集结果，则按顺序只保留第一个出现的数据，其余数据作为重复值。第二步，判断此数据是否存在上述异常值、空白值、无效值、重复值等，若存在则将其清除或修正，返回上一步，继续进行数据的判断。若不存在上述问题数据，则认为当前数据全部为干净的数据，进入下一步数据整理环节。
106.(3)数据整理：清洗过后，需要进行数据整理，即将数据整理为能够进行下一步分析的格式，对数据进行统一的格式化和命名规则处理。首先，将清洗完的数据，进行格式处理，由于获取的数据都为字符串格式，通过convert函数将其转为统一浮点数类型数据。然后，分析获取到的数据行数，建立对应行数的序列。之后，将其依次放入不同数组中，同一行第一列数据放入“当前设定值”数组中，第二列数据放入“当前反馈值”数组中，以此类推，将所有数据进行统一放置。
107.(4)描述分析：描述分析是最基本的分析统计方法，在实际工作中也是应用最广的分析方法。描述统计分为两大部分：数据描述和指标统计。
108.数据描述：用来对数据进行基本情况的刻画，包括：数据总数、时间跨度、时间粒度、空间范围、空间粒度、数据来源等。
109.指标统计：用来作报告，分析实际情况的数据指标，可粗略分为四大类：变化、分布、对比、预测；
110.①
变化：指标随时间的变动，表现为增幅(同比、环比等)；
111.②
分布：指标在不同层次上的表现，包括时间分布、产品分布等；
112.③
对比：包括报警对比、产品对比、时间对比，这一部分和分布有重叠的地方，但分布更多用于找出好或坏的地方，而对比更偏重于找到好或坏的原因；
113.④
预测：根据现有情况，估计下个分析时段的指标值。
114.描述分析的产出是图表。
115.在有些实施例中，上位机还包括测试报告生成单元，用于结合比例阀运行场景参数将所有测试数据进行整合，关联预设报告模板，生成测试报告。
116.对之前数据进行整理，将数据与模板对应函数进行匹配，将赋值后的对应的函数整理为字符串形式进行输出，通过预设模板，将数据分析结果生成为测试报告，可直接进行打印。
117.也就是，通过数据分析/挖掘，将数据转换为信息，结合此类型比例阀设备运行工作中的使用场景，当前运行时间段与当前温度变化相比较，不同产品同样外部因素相比较，综合分析不同环境与不同产品情况下，气压输出的稳定性受到哪种条件的影响，从而输出影响结果的因素和作用链路，从而正确地对于被测比例阀出现的问题进行归因和得出改进的方向。
118.将所有数据进行整合，关联预设报告模板，生成测试报告。
119.关键函数：
120.1、初始代码：document＝ts.mailmerge(template)，将模板传入初始函数。
121.2、填充域数据：document.merge(dict_data)，通过传入字典类型数据，实现域值填充。
122.3、生成多页数据报告：document.merge_pages(list_dict_data)，传入数组字典，可生成多个数据页。
123.4、生成表格数据：document.merge_rows(field_name,list_dict_data)，生成固定格式的表格数据。
124.目前使用第一控制板卡预留模拟量端口较少，如图4所示，同时连接四个比例阀与电磁阀，进行测试，其中，av01-av04连接四个比例阀，y00-y03连接四个电磁阀，avi1-4连接与各比例阀连接的气压传感器。若增加模拟量端口，达到同时测试十个比例阀、电磁阀的功能，尽可能利用柜体空间，将比例阀按梯田形式排列，方便接线的同时，也可更加方便进行固定安装。
125.如图2所示，本发明技术方案还提供一种应用于激光切割的比例阀自动测试方法，包括如下步骤：
126.步骤1：通过上位机显示界面输入测试参数；
127.步骤2：上位机将接收到的测试参数进行处理，输出电源控制信号以及比例阀控制信号到控制单元，控制单元响应上位机的电源控制信号控制比例阀、电磁阀进行开关循环以及响应上位机的比例阀控制信号控制比例阀输出稳定气压，同时上位机接收气压传感器反馈的数据；
128.步骤3：上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表，输出测试报告。
129.本发明实施例中，上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表的步骤中进行数据清洗过程实际上如图3所示，对原始数据源进行数据分析，定义清洗转换规则，判断是否需要进行数据清洗，当需要进行清洗时，进行数据清洗生成干净数据回流生成目标数据源，其中，数据清洗的步骤包括：
130.步骤31-1：使用数据清洗函数，调用数据清洗流程；
131.步骤32-1：调用判断重复值函数，进行数据内容分析，若同时出现多个同一时间的数据采集结果，则按顺序只保留第一个出现的数据，其余数据作为重复值进行删除，进入下一步，若无重复情况，进入下一步；
132.步骤33-1：判断数据是否为问题值，若存在问题值，则进入下一步骤，若不存在问题值，则认为此元素为干净数据，返回步骤32-1，进行下一元素的分析处理；
133.步骤34-1：进行问题值的处理并返回上一步进行是否依旧存在问题的判断；
134.进行问题值处理的步骤包括：
135.若步骤33-1返回为缺失值，使用缺失值填充函数，使缺失值的前一个数据填充前向填充缺失值，使用缺失值的后一个数据填充后向填充缺失值；
136.若步骤33-1返回为异常值，使用检查数据类型函数，之后使用类型强制转换函数将数据类型强制转换为预设类型。
137.若步骤33-1返回为无效值，则使用抽样函数，将干净数据中的值进行抽样，替换在无效值函数中。
138.步骤34-1：若再次进入本步骤，则直接使用删除问题值函数，将该问题值删除，然后返回步骤32-1，进行下一元素的分析处理。
139.将清洗后的数据进行整理保存的步骤包括：
140.步骤31-2：将清洗完的数据，进行格式处理转为统一浮点数类型数据；
141.步骤32-2：分析获取到的数据行数，建立对应行数的序列；
142.步骤33-2：将数据依次放入不同数组中，同一行第一列数据放入当前设定值数组中，第二列数据放入当前反馈值数组中，以此类推，直至将所有数据进行统一放置。
143.经由上位机进行数据处理，通过数据清洗具体步骤包括：
144.i.使用数据清洗函数duplicated()，调用数据清洗流程；
145.ii.判断序列元素是否重复，调用判断重复值函数drop_duplicates()，若当前元素存在重复情况，将该元素删除，进入下一步，若无重复情况，进入下一步；
146.iii.判断序列是否存在缺失(返回true或false)，调用序列判断函数isnull()，若返回true，则设定序列数为当前值，即出现过数据清洗，序列数存在减少，进入下一步，若返回false，则直接进入下一步；
147.iv.判断序列元素是否为问题值(返回与序列长度一样的bool值)，调用序列元素判断函数notnul()，若存在问题值，则进入下一步骤，若不存在问题值，则认为此元素为干净数据，返回第二步，进行下一元素的分析处理；
148.v.问题值的处理(返回与序列长度一样的bool值)，使用如下函数依次对问题元素进行处理，并返回上一步进行是否依旧存在问题的判断。
149.a.若iv步返回为缺失值，使用缺失值填充函数fillna()：fill()#前向后填充缺失值(使用缺失值的前一个元素填充)、bfil()#后向填充缺失值(使用缺失值的后一个元素填充)。
150.b.若iv步返回为异常值，首先使用检查数据类型函数dtypes()，之后使用类型强制转换函数astype()，将数据类型强制转换为其他类型：pd.to_datetime#转日期时间型、factorize()#因子化转换。
151.c.若iv步返回为无效值，则使用抽样函数sample()，将干净数据中的值进行抽样，替换在无效值函数中。
152.d.若再次进入此步骤，则直接使用删除问题值函数dropna()，将该值删除，然后返回第二步，进行下一元素的分析处理。
153.作为本发明的应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法是结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
154.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应
涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，包括气路单元，所述气路单元通过控制单元连接有上位机；所述气路单元包括依次连接的气泵、电磁阀、比例阀和气压传感器；控制单元，用于接收上位机的控制信号控制电磁阀、比例阀开合，并根据接收到的控制信号输出对应的稳定的电压信号到比例阀控制比例阀输出设定气压的气体；气压传感器，用于采集比例阀输出气体的气压信号并转换成电压信号通过控制单元传输到上位机；上位机，用于接收通过显示界面设置的测试参数，并将接收到的测试参数进行处理，根据处理信息输出控制信号到控制单元，还用于将接收到的气压传感器采集的数据与测试参数处理后的信息进行分析比对并将测试结果以图表形式输出。2.根据权利要求1所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，该系统还包括驱动单元，所述驱动单元分别与气路单元和控制单元连接，用于给气路单元和控制单元供电。3.根据权利要求2所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，控制单元包括第一控制板卡和气压控制模块；上位机，用于对接收到的测试参数进行处理，将生成的气路单元的电源控制信号通过第一控制板卡输入到驱动单元；将生成的比例阀控制信号输出到气压控制模块；气压控制模块，用于将接收到的比例阀控制信号进行处理生成比例阀所需的稳定的电压输出到气路单元的比例阀，控制比例阀输出设定的稳定气压。4.根据权利要求3所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，气压控制模块包括控制器、电压处理单元和调节补偿单元；电压处理单元与调节补偿单元连接；电压处理单元和调节补偿单元分别与控制器连接；控制器，用于接收上位机输出的比例阀控制信号，并将比例阀控制信号进行处理输出比例阀工作所需的电压值到调节补偿单元进行存储，同时输出对应的电压控制信号到电压处理单元；电压处理单元，用于接收控制器输出的电压控制信号，并根据接收到的电压控制信号输出相应的电压信号，结合调节补偿单元输出的补偿电压输出稳定电压到比例阀；调节补偿单元，用于检测电压处理单元输出的电压信号，并将检测到的电压信号与所述电压值进行比对，当检测到的电压发生降低时，计算补偿电压进行电压处理单元输出电压的相应电压补偿。5.根据权利要求4所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，驱动单元包括开关电源和中间继电器；开关电源与控制单元连接，用于给控制单元提供电源；开关电源通过中间继电器与气路单元连接；中间继电器与控制单元连接，用于接收控制单元的控制信号进行中间继电器的开关控制进而接通或断开开关电源给气路单元供电。6.根据权利要求1所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，上位机包括参数接收单元、参数处理单元、数据接收单元和数据处理单元；
参数接收单元，用于接收通过显示界面设置的参数；参数处理单元，用于将接收到的参数进行处理输出电源控制信号和比例阀控制信号到控制单元；数据接收单元，用于接收气压传感器检测的由比例阀吹出的气压数据转化的模拟信号数据；数据处理单元，用于将接收到的数据进行处理排除异常值、空白值、无效值、重复值并对处理后数据进行整理，并将整理后的数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。7.根据权利要求6所述的应用于激光切割的比例阀自动测试系统，其特征在于，数据处理单元包括数据清洗子模块、数据整理子模块和数据分析处理子模块；数据清洗子模块，用于将获取的数据通过判断函数，进行数据内容分析，若当前数据为空字符串，则判定为空白值进行数据修正；若无法识别转化为标准浮点数，则认为是异常值进行数据修正；若获取数据与设定数据进行对比后，偏差大于设定阈值，则认为当前数据为无效值进行数据修正；若同时出现多个同一时间的数据采集结果，则按顺序只保留第一个出现的数据，其余数据作为重复值进行删除；数据整理子模块，用于将清洗完的数据进行格式处理转化为统一浮点数类型数据，分析获取到的数据行数，建立对应行数的序列，依次放入不同数组中，同一行第一列数据放入当前设定值数组中，第二列数据放入当前反馈值数组中，直至将所有数据进行统一放置；数据分析处理子模块，用于对保存的相应数据进行描述分析，将附加描述后的数据产出为图表。8.一种应用于激光切割的比例阀自动测试方法，其特征在于，包括如下步骤：通过上位机显示界面输入测试参数；上位机将接收到的测试参数进行处理，输出电源控制信号以及比例阀控制信号到控制单元，控制单元响应上位机的电源控制信号控制比例阀、电磁阀进行开关循环以及响应上位机的比例阀控制信号控制比例阀输出稳定气压，同时上位机接收气压传感器反馈的数据；上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表。9.根据权利要求8所述的应用于激光切割的比例阀自动测试方法，其特征在于，上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表的步骤中进行数据清洗的步骤包括：步骤31：使用数据清洗函数，调用数据清洗流程；步骤32：调用判断重复值函数，进行数据内容分析，若同时出现多个同一时间的数据采集结果，则按顺序只保留第一个出现的数据，其余数据作为重复值进行删除，进入下一步，若无重复情况，进入下一步；步骤33：判断数据是否为问题值，若存在问题值，则进入下一步骤，若不存在问题值，则认为此元素为干净数据，返回步骤32，进行下一元素的分析处理；步骤34：进行问题值的处理并返回上一步进行是否依旧存在问题的判断；进行问题值处理的步骤包括：
若步骤33返回为缺失值，使用缺失值填充函数，使缺失值的前一个数据填充前向填充缺失值，使用缺失值的后一个数据填充后向填充缺失值；若步骤33返回为异常值，使用检查数据类型函数，之后使用类型强制转换函数将数据类型强制转换为预设类型；若步骤33返回为无效值，则使用抽样函数，将干净数据中的值进行抽样，替换在无效值函数中；步骤34：若再次进入本步骤，则直接使用删除问题值函数，将该问题值删除，然后返回步骤32，进行下一元素的分析处理。10.根据权利要求9所述的应用于激光切割的比例阀自动测试方法，其特征在于，上位机将接收到的数据进行数据清洗处理并将清洗后的数据进行整理保存分析判断，最终生成图表的步骤中将清洗后的数据进行整理保存的步骤包括：将清洗完的数据，进行格式处理转为统一浮点数类型数据；分析获取到的数据行数，建立对应行数的序列；将数据依次放入不同数组中，同一行第一列数据放入当前设定值数组中，第二列数据放入当前反馈值数组中，以此类推，直至将所有数据进行统一放置。

技术总结
本发明属于气阀检测技术领域，具体提供一种应用于激光切割的比例阀自动测试系统及测试方法，所述系统包括气路单元，所述气路单元通过控制单元连接有上位机；控制单元接收上位机的控制信号控制电磁阀、比例阀开合，并根据接收到的控制信号输出对应的稳定的电压信号到比例阀控制比例阀输出设定气压的气体；气压传感器采集比例阀输出气体的气压信号并转换成电压信号通过控制单元传输到上位机；上位机接收通过显示界面设置的测试参数，并将接收到的测试参数进行处理，根据处理信息输出控制信号到控制单元，还用于将接收到的气压传感器采集的数据与测试参数处理后的信息进行分析比对输出图表。可以精确的测试比例阀的性能，保障设备的稳定性。障设备的稳定性。障设备的稳定性。


技术研发人员：杨威 马驰 李强 刘学师
受保护的技术使用者：济南邦德激光股份有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/21