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一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法技术

技术编号:23398193 阅读:20 留言:0更新日期:2020-02-22 10:44
本发明专利技术属于机械控制领域,公开了一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,包括:控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力、处理速度、处理角度和冲击频率对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,计算声信号的特征值,构建包含多种应力处理情况的声信号样本集;根据焊后焊缝的冲击处理质量测定结果对声信号样本集进行标注;建立多权值神经网络模型,并利用经过标注的声信号样本集对多权值神经网络模型进行训练;获取待判别焊后焊缝冲击处理声信号的特征值,并将特征值输入经过训练的多权值神经网络,输出待判别焊后焊缝冲击处理质量的判断结果。该方法识别准确、监测成本低且不用对焊件造成破坏。

A method of weld impact quality discrimination based on intelligent acoustic information recognition

【技术实现步骤摘要】
一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法
本专利技术涉及机械控制领域,尤其涉及一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法。
技术介绍
焊接作为制造业中不可或缺的重要一环,正在从低功率、低精度的低质量焊接往大功率、高精度的高质量焊接发展,这其中焊接完成后的应力处理在整个高质量焊接过程中就显得尤为重要。焊接完成后的不均匀温度场会导致焊缝中的应力分布不均,从而降低焊件的抗屈服强度、抗疲劳强度,严重会导致焊件形变,焊缝开裂等严重后果。现有的焊缝残余应力的方法中消除质量较好的是超声冲击法,超声冲击技术是一种高效的消除部件表面或焊缝区有害残余拉应力、引进有益压应力的方法。超声冲击设备利用大功率的能量推动冲击头以每秒约2万次的频率冲击金属物体表面,高频、高效和聚焦下的大能量使金属表层产生较大的压缩塑性变形;同时超声冲击改变了原有的应力场,产生有益的压应力;高能量冲击下金属表面温度极速升高又迅速冷却,使作用区表层金属组织发生变化,冲击部位得以强化。超声冲击法操作过程中的处理速度、压力、角度、钢材种类、厚度等因素都决定了超声冲击法处理效果的好坏,但这些因素难以在操作过程中测量及量化。由于,操作过程中超声冲击声音信号的时频域的特征中包含很多信息,这些声信号特征是操作过程中外界因素的综合体现,决定了超声冲击的质量。作用在焊件焊缝上的超声冲击质量直接决定了焊缝残余应力消除的程度。因此,亟待寻找一种基于智能声信息识别的焊后焊缝接冲击质量的判别方法。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,该方法识别准确、监测成本低且不用对焊件造成破坏。为实现以上目的,本专利技术提供了一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,包括以下步骤:S1.控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力、处理速度、处理角度和冲击频率对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,计算声信号的特征值,构建包含多种应力处理情况的声信号样本集;S2.测定步骤S1中所述焊后焊缝的冲击处理质量,并根据测定结果对所述声信号样本集进行标注;S3.建立多权值神经网络模型,并利用经过步骤S2标注得到的声信号样本集对所述多权值神经网络模型进行训练,得到可用于焊后焊缝冲击质量判别的多权值神经网络;S4.获取待判别焊后焊缝冲击处理声信号的特征值,并将所述特征值输入步骤S3处理得到的多权值神经网络,输出待判别焊后焊缝冲击处理质量的判断结果。优选的,所述特征值包括短时过零率、短时能量、短时平均幅度和短时零能比。优选的,所述步骤S2具体为:分别测定焊后焊缝冲击处理前后的应力并计算应力消除率,所述应力消除率的计算公式为:消除率=(焊后焊缝冲击处理后的应力/焊后焊缝冲击处理前的应力)*100%;若所述应力消除率高于70%,则标注为冲击质量合格;若所述应力消除率低于70%,则标注为冲击质量不合格。本专利技术还提供了一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别系统,包括:声音信号采集硬件平台,所述声音信号采集硬件平台用于采集焊后焊缝冲击处理过程中的声信号;信号处理与特征提取模块,所述信号处理与特征提取模块用于对所述声信号进行滤波预处理并计算特征值;判别模块,所述判别模块用于将所述特征值输入多权值神经网络并输出质量判别结果,所述多权值神经网络为经过训练后可用于判别焊后焊缝冲击质量的多权值神经网络。优选的,所述声音信号采集硬件平台包括:超声冲击枪、移动操作平台、自由场传声器和声音振动分析仪;所述超声冲击枪,用于对待处理焊件焊缝的焊趾部位进行焊缝残余应力处理;所述待处理焊件固定安装在所述移动操作平台上;所述移动操作平台用于带动所述待处理焊件沿焊缝长度方向移动,以实现所述超声冲击枪沿所述待处理焊件焊缝的焊趾移动,处理焊缝残余应力;所述自由场传声器放置在以所述超声冲击枪的枪头为圆心且半径为1.5m的圆中,用于采集整个处理过程中的声音的模拟信号,并传输到所述声音振动分析仪;所述声音振动分析仪用于将接受到的声音的模拟信号转化为数字化的声信号。信号处理与特征提取模块和判断模块设置在PC机中,声音振动分析仪将数字化的声信号发送至PC机,并存储在PC机中,信号处理与特征提取模块对所述声信号进行滤波预处理并计算特征值,然后将得到的声信号特征值输入判断模块,由判断模块输出质量判断结果。与现有技术相比,本专利技术提供的基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,对超声应力处理过程中的声信号进行特征提取,使用多权值神经网络算法进行模式辨识,无需破坏焊件,便可以快速准确地判断焊后焊缝应力处理质量,成本低廉。极大地提高了应力消除工艺的可靠性,进而提高焊接过程的整体质量。附图说明图1为本专利技术提供的基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法流程图;图2为本专利技术提供的基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别系统结构图;图3为本专利技术提供的基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别系统中声音信号采集硬件平台的结构图;图4是本专利技术中声音信号采集硬件平台采集到的声音波形经过巴特沃斯滤波器滤波前后的波形频域图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术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专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,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,都属于本专利技术保护的范围。为了使本
的技术人员更好地理解本专利技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。多权值神经网络可以实现对复杂高维空间的最优覆盖,以样本为神经元节点,以最短的欧式距离来构造超几何形体描述某一类神经元,从而构成复杂的训练空间,实现分类识别功能。应用于本专利中的多权值神经网络是由两个高维空间中的几何体构成,分别代表焊后应力处理质量合格与不合格。每一个几何体都是以训练样本作为为神经元节点,以节点间最短的欧式距离来构造。几何体的数学模型设置了权重参数和偏置参数,可以根据不同的训练样本拟合最佳的高维空间覆盖,实现最优辨识。本专利技术提供的一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,如图1所示,包括以下步骤:S1.控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力、处理速度、处理角度和冲击频率对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,计算声信号的特征值,构建包含多种应力处理情况的声信号样本集;具体处理过程为:控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力(冲击枪头相对于焊缝焊趾的压力)、处理速度(冲击枪头相对于焊缝焊趾的速度)、处理角度(冲击枪头相对于焊缝焊趾的角度)和冲击频率(压电陶瓷堆振动频率)对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,譬如:控制超声冲击枪枪头以处理压力分别为3Kg、4Kg、5Kg,处理速度为16cm/min、32cm/m本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,其特征在于:包括以下步骤:/nS1.控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力、处理速度、处理角度和冲击频率对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,计算所述声信号的特征值,构建包含多种应力处理情况的声信号样本集;/nS2.测定步骤S1中所述焊后焊缝的冲击处理质量,并根据测定结果对所述声信号样本集进行标注;/nS3.建立多权值神经网络模型,并利用经过步骤S2标注得到的声信号样本集对所述多权值神经网络模型进行训练,得到可用于焊后焊缝冲击质量判别的多权值神经网络;/nS4.获取待判别焊后焊缝冲击处理声信号的特征值,并输入步骤S3处理得到的多权值神经网络,输出待判别焊后焊缝冲击处理质量的判断结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于智能声信息识别的焊后焊缝冲击质量判别方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.控制超声冲击枪枪头以不同的处理压力、处理速度、处理角度和冲击频率对焊后焊缝进行冲击处理,获取冲击处理过程中的声信号,计算所述声信号的特征值,构建包含多种应力处理情况的声信号样本集;
S2.测定步骤S1中所述焊后焊缝的冲击处理质量,并根据测定结果对所述声信号样本集进行标注;
S3.建立多权值神经网络模型,并利用经过步骤S2标注得到的声信号样本集对所述多权值神经网络模型进行训练,得到可用于焊后焊缝冲击质量判别的多权值神经网络;
S4.获取待判别焊后焊缝冲击处理声信号的特征值,并输入步骤S3处理得到的多权值神经网络,输出待判别焊后焊缝冲击处理质量的判断结果。


2.根据权利要求1所述的焊后焊缝冲击质量判别方法,其特征在于,步骤S1和S4中所述特征值包括短时过零率、短时能量、短时平均幅度和短时零能比。


3.根据权利要求1所述的焊后焊缝冲击质量判别方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:
分别测定焊后焊缝冲击处理前后的应力并计算应力消除率,所述应力消除率的计算公式为:
应力消除率=(焊后焊缝冲击处理后的应力/焊后焊缝冲击处理前的应力)*100%;
若所述应力消除率高于70%,则标注为冲击质量合格;
若所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:华亮蒋凌顾菊平卢成张堃曹科才商亮亮张齐王胜锋葛雨暄凌子茜缪嘉伟
申请(专利权)人:南通大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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