一种锚链闪光焊质量在线评估方法技术

本发明专利技术公开一种锚链闪光焊质量在线评估方法，步骤为1、选取L个正常焊接二维信号组成数据库；2、对数据进行归一化处理；3、信号分段处理；4、计算L个信号之间的不相似距离；5、计算L个信号之间的不相似距离平均值；6、判断系统是否监测到新的待测信号，判断为是，则采集待测信号；7、选取标准信号；8、对数据进行归一化处理和信号分段处理；9、计算待测信号和标准信号之间不相似距离g；10、判断不相似距离g是否小于

【技术实现步骤摘要】
一种锚链闪光焊质量在线评估方法
本专利技术属于焊接领域，特别涉及一种锚链闪光焊质量在线评估方法。
技术介绍
闪光焊热效率高，焊接质量好，且可焊金属和合金的范围广，被应用于各个领域。闪光焊接锚链也是现阶段造船业的高质量锚链市场的主流。随着世界航运的不断发展，人们对锚链焊接质量的可靠性和一致性也提出了更高的要求。但是由于闪光焊是一个多参数综合影响、电气环境相对恶劣的过程，目前在实际的生产中锚链闪光焊的质量监测还主要依靠人工目视检查，这需要大量的经验，而且漏检率和误检率也很高，大多存在的质量问题也要在最后的拉力试验中才能暴露。对现有的专利及文献进行检索后研究发现，公告号为CN106271036A的专利公开了“超声波金属焊接质量评估方法、装置和超声波金属焊接机”，该专利技术通过提取实际生产过程中焊接过程信息的特征参数，并将之输入待焊金属对应的超声波焊接质量评估模型并输出评估值，以实现焊接质量的评估。缺点在于，该方法的焊接质量评估模型通过人工神经网络搭建，需要进行大量的不同环境和条件下的实验，以获取足够的样本数据。而且人工神经网络方法需要进行大量的在线计算，计算时间长，对电脑的性能要求高，大多不适用于工业现场。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种能够快速有效的识别故障焊接产品，提高生产效率并且确保焊接质量的锚链闪光焊质量在线评估方法。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选取L个正常焊接二维信号组成数据库；(2)对步骤(1)中的数据进行归一化处理；(3)信号分段处理；(4)计算L个信号之间的不相似距离；(5)计算L个信号之间的不相似距离平均值g；(6)判断系统是否监测到新的待测信号，判断为是，则执行步骤(7)；判断为否，则表示焊接停止，系统结束流程；(7)采集待测信号；(8)选取标准信号；(9)对步骤(7)和步骤(8)中的数据进行归一化处理和信号分段处理；(10)计算待测信号和标准信号之间不相似距离g；(11)根据步骤(5)和步骤(10)判断不相似距离g是否小于其中α为用户设定的质量评估敏感系数，如果判断为是，g小于则待测信号为正常焊接信号，执行步骤(12)，如果判断为否，g大于或者等于则待测信号为异常焊接信号，系统发出预警并结束流程；(12)根据步骤(11)判断待测信号为正常焊接信号，对正常信号进行处理。进一步的，所述步骤(2)中对步骤(1)中的数据进行归一化处理的具体步骤如下：其中步骤(1)中选取的L个正常焊接信号为E1,E2,,EL，其中所选取的L个信号是由电极位置信号和电流信号组成的二维信号，例如E1＝[AB]，A＝[a1,a2,,ai,,an]T为电极位置信号，B＝[b1,b2,,bi,bn]T为电流信号；根据z-score算法对电极位置和电流二维信号E1进行归一化处理：其中μ1为样本数据A的均值，σ1为样本数据A的标准差，A*为电极位置信号A归一化处理后的结果。μ2为样本数据B的均值，σ2为样本数据B的标准差，B*为电流信号B归一化处理后的结果；得到归一化处理后的二维信号按照上述公式对L个信号分别进行归一化处理，得到归一化后的信号进一步的，所述步骤(3)中信号分段处理，根据实际焊接过程中不同焊接阶段对焊接质量影响不同，对归一化后的二维信号进行分段处理，分为预热阶段X1，连续闪光阶段X2和顶锻阶段X3；对归一化后的二维信号进行分段处理，分为预热阶段Y1，连续闪光阶段Y2和顶锻阶段Y3，同理对进行分段处理。进一步的，所述步骤(4)中计算L个信号之间的不相似距离的具体步骤如下：(4.1)计算和之间的不相似距离g1,2，g1,2＝ρ1g1+ρ2g2+ρ3g3，其中ρ1,ρ2,ρ3为系数，g1,g2,g3分别为和在预热阶段、连续闪光阶段、顶锻阶段的不相似距离；(4.2)根据上述步骤4.1分别计算L个二维信号之间的不相似距离gi,j(i＝1,2,L,j＝2,3,L)。进一步的，所述步骤(4.1)中计算和之间的不相似距离g1,2，g1,2＝ρ1g1+ρ2g2+ρ3g3的具体步骤如下：(4.1.1)对于二维信号和在预热阶段的数据X1和Y1，首先构造距离矩阵D＝[di,j]，其中元素di,j表示X1(i)和Y1(i)之间的欧几里得距离：di,j＝|X1(i)-Y1(j)|,i＝1,2,n,j＝1,2,mn和m分别是X1和Y1的长度；(4.1.2)在一个二维矩阵中搜索一个连接(1,1)和(n,m)的路径W＝{w1,w2,,wk}，其中，k为路径的总长度，且k的取值是通过求解最优路径W确定，即w1＝(1,1)和wk＝(n,m)，同时满足单调性和步长小于r这两个约束条件；(4.1.3)寻找最优规整路径，从初始条件θ(1,j)＝d1,j＝|X1(1)-Y1(j)|，j＝1,2,,m，θ(i,1)＝di,1＝|X1(i)-Y1(1)|,i＝1,2,,n开始，步长小于r，搜索算法如下：其中θ(i-1,j-1)，θ(i-1,j)和θ(i,j-1)表示三个可能前进的格点(i-1,j-1)，(i-1,j)和(i,j-1)的累积距离，min(θ(i-1,j-1),θ(i-1,j),θ(i,j-1))表示当前累积距离中的最小值；θ(i,j)为最小累积距离和当前格点距离di,j之和，作为当前格点的总累积距离；(4.1.4)最后计算不相似距离为：g1表示两个二维信号和在预热阶段的数据X1和Y1的不相似距离；(4.1.5)根据步骤(4.1.1)-(4.1.4)分别计算二维信号和在连续闪光阶段和顶锻阶段的不相似距离g1，g2。进一步的，所述步骤(5)中计算L个信号之间的不相似距离平均值的具体步骤如下：进一步的，所述步骤(7)中采集待测信号的具体步骤如下：采集焊接过程中产生的电极位置信号Q＝[q1,q2,,qi,,qn]T，电流信号C＝[c1,c2,,ci,,cn]T，采样时间为T1，采样间隔为t1，n＝T1/t1；将电极位置信号Q和电流信号C组成一个二维待测信号S＝[QC]。进一步的，所述步骤(8)中先选取标准信号具体步骤如下：根据实际焊接经验选取标准信号F＝[VZ]，V＝[v1,v2,,vi,,vm]T为电极位置信号，Z＝[z1,z2,,zi,,zm]T为电流信号，采样时间为T2，采样间隔为t2，m＝T2/t2；根据步骤(2)对标准信号F进行归一化处理，得到归一化处理后的信号F*＝[V*Z*]。进一步的，所述步骤(12)中对正常信号进行处理的具体步骤如下：剔除L个数据库信号中最先加入的信号(一般默认为E1)并加入本次待测信号S，返回步骤(1)对数据库进行更新。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的一种锚链闪光焊质量在线评估方法，用简单的算法将对故障焊件的识别转换为对焊接过程中传感器采集的信号进行分析，省去了复杂的建模过程以及大量的计算，能够量化待测信号和标准信号之间的时空不相似性，实现了快速以及较高准确率的对锚链闪光焊接质量进行在线评估。本专利技术提出的将焊接信号进行分段处理，充分的考虑到不同焊接阶段对焊接质量的影响。并且为了弱化焊接系统性能以及焊机状态随时间的变化对采集的焊接信号产生的影响，实现了对数据库的实时更新。能够以较高准确率的识别并且实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选取L个正常焊接二维信号组成数据库；(2)对步骤(1)中的数据进行归一化处理；(3)信号分段处理；(4)计算L个信号之间的不相似距离；(5)计算L个信号之间的不相似距离平均值

【技术特征摘要】
1.一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)选取L个正常焊接二维信号组成数据库；(2)对步骤(1)中的数据进行归一化处理；(3)信号分段处理；(4)计算L个信号之间的不相似距离；(5)计算L个信号之间的不相似距离平均值(6)判断系统是否监测到新的待测信号，判断为是，则执行步骤(7)；判断为否，则表示焊接停止，系统结束流程；(7)采集待测信号；(8)选取标准信号；(9)对步骤(7)和步骤(8)中的数据进行归一化处理和信号分段处理；(10)计算待测信号和标准信号之间不相似距离g；(11)根据步骤(5)和步骤(10)判断不相似距离g是否小于其中α为用户设定的质量评估敏感系数，如果判断为是，g小于则待测信号为正常焊接信号，执行步骤(12)，如果判断为否，g大于或者等于则待测信号为异常焊接信号，系统发出预警并结束流程；(12)根据步骤(11)判断待测信号为正常焊接信号，对正常信号进行处理。2.根据权利要求1所述的一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，所述步骤(2)中对步骤(1)中的数据进行归一化处理的具体步骤如下：其中步骤(1)中选取的L个正常焊接信号为E1,E2,,EL，其中所选取的L个信号是由电极位置信号和电流信号组成的二维信号，例如E1＝[AB]，A＝[a1,a2,,ai,,an]T为电极位置信号，B＝[b1,b2,,bi,bn]T为电流信号；根据z-score算法对电极位置和电流二维信号E1进行归一化处理：其中μ1为样本数据A的均值，σ1为样本数据A的标准差，A*为电极位置信号A归一化处理后的结果。μ2为样本数据B的均值，σ2为样本数据B的标准差，B*为电流信号B归一化处理后的结果；得到归一化处理后的二维信号按照上述公式对L个信号分别进行归一化处理，得到归一化后的信号3.根据权利要求1所述的一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，所述步骤(3)中信号分段处理，根据实际焊接过程中不同焊接阶段对焊接质量影响不同，对归一化后的二维信号进行分段处理，分为预热阶段X1、连续闪光阶段X2和顶锻阶段X3；对归一化后的二维信号进行分段处理，分为预热阶段Y1，连续闪光阶段Y2和顶锻阶段Y3，同理对进行分段处理。4.根据权利要求1所述的一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，所述步骤(4)中计算L个信号之间的不相似距离的具体步骤如下：(4.1)计算和之间的不相似距离g1,2，g1,2＝ρ1g1+ρ2g2+ρ3g3，其中ρ1,ρ2,ρ3为系数，g1,g2,g3分别为和在预热阶段、连续闪光阶段、顶锻阶段的不相似距离；(4.2)根据上述步骤4.1分别计算L个二维信号之间的不相似距离gi,j(i＝1,2,L,j＝2,3,L)。5.根据权利要求4所述的一种锚链闪光焊质量在线评估方法，其特征在于，所述步骤(4.1)中计算和之间的不相似距离g1,2，g1,2＝ρ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈赟，李俏，苏世杰，张建，唐文献，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32