用于控制工业过程的质量的方法技术

一种用于控制工业过程的质量的方法，包括步骤：为该工业过程提供一个或多个参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）；获取表示所述工业过程的质量的一个或多个实际信号（ｘ↓［ｒｅａｌ］）；和比较所述一个或多个参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）与所述一个或多个实际信号（ｘ↓［ｒｅａｌ］），以鉴别在所述工业过程中的缺陷。根据本发明专利技术，该方法还包括操作：获得从所述参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）变换的信号（ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）；获得从所述实际信号（ｘ↓［ｒｅａｌ］）变换的信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）；和分别计算所述变换的参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）和所述变换的实际信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）的能量（Ｅ↓［ｒｅｆ］、Ｅ↓［ｒｅａｌ］），所述比较操作包括：将所述变换的参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）和所述变换的实际信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）的能量（Ｅ↓［ｒｅｆ］、Ｅ↓［ｒｅａｌ］）相互进行比较，以提取所选频率值（ｆ＿ｅ）的相对应的时频分布（Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）；计算所述时频分布（Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）的能量（Ｅｔ↓［ｒｅｆ］、Ｅｔ↓［ｒｅａｌ］）；和将所述时频分布（Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）的能量与阈值（ｍａｘ＿Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］）进行比较，以标识与缺陷相关联的能量值。

A method for controlling the quality of industrial processes

A method for the quality control of industrial process comprises the steps of: providing one or more reference signal for the industrial process (X: ref); that represents one or more of the actual signal quality of the industrial process of (X: real); and a comparison of the one or more of the reference signal (X: ref) and one or more of the actual signal (X: real), to identify the defects in the industrial process. According to the invention, the method includes: obtained from the reference signal (X: ref) transform signal (X: ref inv norm); obtained from the actual signal (X: real) transform signal (X: real inv norm); and the reference signal respectively to calculate the transform (X: ref inv norm) and the actual signal transform (X: real inv norm) energy (E: ref, E: real), the comparison will include: the transformation of the reference signal (X: ref inv norm) and the actual signal transform (X: real inv norm The energy (E): ref, E: real) were compared with each other, in order to extract the selected frequency value (F E) of the corresponding time-frequency distribution (Tfd: ref, Tfd: real); calculation of the time-frequency distribution (Tfd: ref here, Tfd real energy (Et): ref, Et: real); and the time-frequency distribution (Tfd: ref, Tfd: real) and the energy threshold (max Tfd: ref) were compared to identify the defect related the value of energy.

【技术实现步骤摘要】

技术实现思路
本专利技术涉及一种用于控制工业过程的质量的方法，包括步骤为工业过程提供一个或多个参考信号；获取表示所述工业过程的质量的一个或多个实际信号；和比较所述一个或多个参考信号与所述一个或多个实际信号，以鉴别在所述工业过程中的缺陷。由于其对工业产品的质量分析的影响，监视工业过程中的缺陷呈现出日益增长的经济重要性。在线和实时地对工业过程的质量进行评定不但从经济的角度、而且从处理速度的角度都可能具有许多优势。因此，系统的理想特征为在线和实时的处理；和能够精确地识别产品中的主要缺陷。当前通过熟练的技术人员离线地进行检测、或通过使用自动方法来处理工业过程质量的识别、并接着鉴别缺陷的问题，其通过传感器只能鉴别上面所列的某些缺陷，这种方式远不能满足需求，并且对机器的不同设置比较敏感。现存一些用于控制工业过程中质量的已知方法和系统，例如对激光焊接过程进行在线监视所使用的已知方法和系统，特别是对金属板进行焊接的情况下。控制系统能够评定焊接区域中存在的孔隙度，或者在薄金属板对焊的情况下，评定由于金属板的交叠或欠接合而出现的缺陷。上面使用的系统根据过程中检测到的信号与表示优质焊接的一个或多个预定参考信号之间的比较进行质量控制。所述参考信号的数量范围通常为2至10，其被设置成从多个优质焊接的采样开始。显然，所述模式的程序表明存在一个熟练操作员，其能够证明在创建参考信号时焊接的优良性，并且包括时间开销，并且有时候也包括材料浪费的开销(用于产生获得参考信号所需要的采样)。在某些情况下，也有表示有缺陷的焊接的预设置参考信号，然而这包括另外的问题和困难。从本专利技术申请人的欧洲专利申请EP1275464A中可以得知，将通过光电二极管获得的信号划分成几块，其收集焊点发出的射线，计算采样的每一块中信号的平均，并将具有小于或等于光电二极管的偏移量的值的块作为存在缺陷的指示。所述方法不需要参考信号，然而其只能非常大概地检测缺陷。本专利技术的目的是克服前述所有缺陷。为了实现所述目的，本专利技术的目标是一种用于控制工业过程的质量的方法，其具有在开始所说明的特征，并且进一步地其特征在于所述方法进一步包括操作·获得从所述参考信号变换的信号；·获得从所述实际信号变换的信号；和·计算所述变换的参考信号和所述变换的实际信号的能量，所述比较操作包括·将所述变换的参考信号和所述变换的实际信号的能量相互进行比较，以提取所选频率值的相对应的时频(time-frequency)分布；·计算所述时频分布的能量；和·将所述时频分布的能量与阈值进行比较，以标识与缺陷相关联的能量值。在优选的实施例中，获得从所述参考信号变换的信号和获得从所述实际信号变换的信号的所述步骤包括通过应用离散小波变换(DWT)的滤波操作，而将所述变换的参考信号和所述变换的实际信号的能量进行比较以获得对应的时频分布的步骤包括计算实际信号的包络与归一化信号的包络的傅立叶变换的共轭，以分别获得共轭变换的实际信号和共轭变换的参考信号，而且还将实际信号的能量和参考信号的能量进行比较，提取实际信号的能量大于参考信号的能量的频率值。当然，本专利技术进一步的目标是用于控制工业过程的质量的系统，其实施上述方法，和对应的计算机产品，其可以直接载入到计算机、诸如处理器的存储器中，并且包括软件代码部分，当该产品在计算机上运行时用于执行根据本专利技术的方法。从接下来的描述并参照附图会得出本专利技术进一步的特征和优点，其中附图纯粹是提供非限制性的范例，并且其中附图说明图1的方框图表示实现根据本专利技术方法的系统；图2所示为图1的系统的详情；图3、4和5的流程图表示根据本专利技术的方法的操作；和图6是通过根据本专利技术的方法处理的数量图表。现在将参照激光焊接方法示范说明根据本专利技术的方法。然而所述激光焊接方法仅仅是工业过程的一个非限制性的范例，可以对其应用根据本专利技术的用于控制工业过程的质量的方法。参照图1，附图标记1表示用于控制激光焊接过程的质量的整个系统。该范例涉及的情况是两片金属板2、3，通过激光束对其进行焊接。标号4表示包括透镜5的整个调焦头(focussing head)，通过激光发生器(未示出)产生的激光束在穿过透镜L之后并被半反射镜6反射到达调焦头。焊接区域所发出的射线E穿过半反射镜6并被由光电二极管组成的传感器7检测到，该光电二极管能够将其输出信号发送到与个人计算机9相关联的电子控制和处理单元8。在具体的实施例中，所使用的半反射镜6是由硒化锌(ZnSe)制成的镜面，其直径为2英寸并且厚度为5毫米。该传感器7由光电二极管组成，该光电二极管的光谱响应(spectral response)在190纳米与1100纳米之间，并且具有1.1×1.1毫米的有效区域和石英窗。图2更加详细地描述了与个人计算机9相关联的电子控制和处理单元8。所述处理单元8包括抗混淆滤波器11，其对通过传感器7发送的信号进行操作。然后设计具有一个配备有模-数转换器的采集卡12，该转换器对滤波后的信号进行采样，并将其进行数字转换。所述采集卡12优选地直接与个人计算机9相连接。再一次在具体实施例的情况下，该采集卡12是PC卡NI 6110E类型的数据采集卡，具有的最大采集频率为5Msamples/s。该抗混淆滤波器11通过低通滤波器(例如Butterworth IIR滤波器)对信号进行滤波。根据本专利技术在个人计算机9中实施用于质量控制的方法，其是基于由光电二极管7获取的实际信号xreal与存储在所述个人计算机9中表示缺陷焊接的参考信号xref之间的比较。以获取频率fs获取通过xref(t)表示的参考信号，并且其因此根据奈奎斯特(Nyquis)理论与具有值为fs/2的频段信号相关联，而为参考信号xref(t)获取的采样数目为N。图3所描述的流程图表示对参考信号xref(t)进行的操作。在第一步骤100中，通过应用离散小波变换(DWT)对参考信号xref(t)进行滤波操作。于是在第一步骤100的输出得到信号xref_DWT，其在0fs/4频段中具有N/2个采样。接下来，在步骤101中对信号xref_DWT进行Hilbert变换操作，以得到复分析信号xref_HIL，其具有N/2个采样和零个负频率。在步骤102中对所述复分析信号xref_HIL进行归一化操作，其产生的输出是归一化的信号xref_norm。然后在步骤103中对所述归一化的信号xref_norm进行计算归一化信号的包络的操作，表示为xref_inv_norm，而在步骤104中对所述归一化信号的包络xref_inv_norm进行快速傅立叶变换(FFT)操作，以得到变换后的包络Xref_inv_norm。最后，在步骤105中通过应用下面的关系式进行计算通过Eref表示的参考信号的能量的操作∫|xref_inv_norm(t)|2dt＝∫|Xref_inv_norm(f)|2df (1)至于实际信号xreal(t)，其也以获取频率fs获取，并且其因此根据奈奎斯特理论与具有值为fs/2的频段信号相关联，而为实际信号xreal(t)获取的采样数目为N。图4所描述的流程图表示对实际信号xreal(t)进行的操作。特别地，在图4中表示的第一步骤200中，其中通过应用DWT对实际信号xreal(t)进行滤波操作。于是在第一步骤200的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制工业过程的质量的方法，包括步骤：为该工业过程提供一个或多个参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）；获取表示所述工业过程的质量的一个或多个实际信号（ｘ↓［ｒｅａｌ］）；和比较所述一个或多个参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）与所 述一个或多个实际信号（ｘ↓［ｒｅａｌ］），以鉴别在所述工业过程中的缺陷，其特征在于其进一步包括操作：获得从所述参考信号（ｘ↓［ｒｅｆ］）变换的信号（Ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）；　获得从所述实际信号（ｘ↓［ｒｅ ａｌ］）变换的信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）；和分别计算所述变换的参考信号（Ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）和所述变换的实际信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）的能量（Ｅ↓［ｒｅｆ］、Ｅ↓［ｒｅａｌ］）， 所述比较操作包括：将所述变换的参考信号（Ｘ↓［ｒｅｆ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）和所述变换的实际信号（Ｘ↓［ｒｅａｌ＿ｉｎｖ＿ｎｏｒｍ］）的能量（Ｅ↓［ｒｅｆ］、Ｅ↓［ｒｅａｌ］）相互进行比较，以提取所选频率值（ｆ＿ｅ）的相对应的时频分布 （Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）；计算所述时频分布（Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）的能量（Ｅｔ↓［ｒｅｆ］、Ｅｔ↓［ｒｅａｌ］）；和将所述时频分布（Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］、Ｔｆｄ↓［ｒｅａｌ］）的能量与阈 值（ｍａｘ＿Ｔｆｄ↓［ｒｅｆ］）进行比较，以标识与缺陷相关联的能量值。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G德安杰罗，G帕斯凯塔兹，A特雷诺，
申请(专利权)人：CRF阿西安尼顾问公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]