一种热水器内胆焊接质量在线监测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热水器内胆焊接质量在线监测方法及装置，所述方法包括得到电流、电压数据；获取质量在线检测系统输入的工艺参数，采集气体流量数据；对热水器内胆焊接的工艺数据进行预处理，得到多个热水器内胆焊接工艺数据的数据段；对热水器内胆焊接工艺数据的各数据段提取特征，构建数据集；构建集成式逻辑回归模型，使用训练集对所述集成式逻辑回归模型进行训练；测试通过的训练好的集成式逻辑回归模型即为热水器内胆焊接质量判定模型；由所述热水器内胆焊接质量判定模型对热水器内胆焊接质量进行实时在线监测。该方法克服了声音、光谱和图像等方法难以在焊接工业环境落地的难点，解决了热水器内胆焊接质量检测效率低、检测成本高等问题。检测成本高等问题。检测成本高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种热水器内胆焊接质量在线监测方法及装置


[0001]本专利技术涉及监测领域，尤其涉及一种热水器内胆焊接质量在线监测方法及装置。

技术介绍

[0002]热水器内胆的种类很多，制造工艺差别较大，焊接工艺也不相同，主要焊接工艺是CO2气保焊、MIG焊、钎焊、电阻焊和TIG焊。其中太阳能热水器内胆薄板主要采用CO2气保焊和MIG焊；电热水器内胆、空气能热泵热水器内胆多采用CO2气保焊和MIG焊，个别小批量生产采用TIG焊手动填丝进行焊接；而燃气热水器内胆采用钎焊技术。
[0003]对于电热水器，电热水器内胆属于薄壁压力容器，其主要的生产工序是焊接，包括筒身纵缝的焊接、筒身与两端封头相连接的两条环焊缝的焊接以及镁棒座、水管座与内胆筒身接口的三条微型马鞍形焊缝的焊接，主要焊接方法采用MIG焊。
[0004]根据行业标准，焊接后的内胆不允许出现泄漏或渗漏，为了保证质量，焊接后的内胆必须通过泄漏检测，以检验其焊接密封性能。实际生产线上一般用两种质量检测方式同时控制，一是对热水器内胆进行气密性检测，全检；二是对热水器内胆进行脉冲压力试验，抽检。气密性检测是通过给热水器内胆通有一定压力的气体，保持规定时间，监测气体压力的变化来检测热水器内胆焊缝有无泄漏，此检测是对热水器内胆的最低要求。脉冲压力试验通过连续地给热水器内胆通有一定压力、一定脉冲频率的水来模拟内胆实际工作状况，被测内胆能承受的循环次数间接反映了生产线上规定批次内胆的质量。GB/T20289
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2006《储水式电热水器》规定，热水器容器至少应承受8万次脉冲压力试验后，加热管和容器焊缝无渗漏，容器无明显变形。但基于传统焊接的气密性检测和脉冲压力实验，检测效率都比较低。
[0005]近年来,出现了焊接质量的智能在线检测，如陈凯的基于焊接参数及电弧声音的薄板CMT搭接质量监测研究，依据电弧能量的变化会产生缺陷，而电弧声音是由焊接电弧能量的周期性变化激励产生的，利用语音识别算法对电弧声音特征进行识别，并判断焊接质量。谷勇的MAG焊熔池在线监测实验系统的研制及实验研究，利用焊缝熔池图像，通过图像处理方法，提出熔池轮廓和熔池特征参数的方法。张志芬的基于多信息融合的铝合金脉冲GTAW过程焊接缺陷特征提取研究，电弧基于光谱、电压信号、声音信号和视觉信息，通过融合算法对焊缝质量进行综合判断。但上述方案难以工程化应用，如陈凯的研究主要是依据电弧声音与电弧能量变化的关系进行质量判断，但实际工业环境下，声音的干扰源很多，无法实现多场景的实际应用；谷勇的研究只提出图像识别焊缝熔池的方法，并未解决通过焊缝熔池图像判断焊缝质量。张志芬的研究多传感的信息系统复杂，且只是针对GTAW焊接的部分缺陷(气孔、未焊透及局部塌陷)进行研究。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种热水器内胆焊接质量在线监测方法及装置，所述方法及装置，用以解决现有技术中检测效率低、难于工程化应用的技术问题。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供一种热水器内胆焊接质量在线监测方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤S101：为焊机配置霍尔电流感应器和电压感应器，所述霍尔电流感应器的圆环套接于焊机的电流输出端的线缆上，所述霍尔电流感应器检测所述焊机的焊接回路的电流；所述电压感应器与所述焊机的电源并联，用于检测所述焊机的主回路的电压；所述霍尔电流感应器和电压感应器将检测得到的数据模拟成弱电模拟信号，由物联网关对所述弱电信号解码，解码得到电流、电压数据；获取所述质量在线检测系统输入的工艺参数，采集气体流量数据；将所述解码得到的电流、电压数据、气体流量数据以及实时焊接电流、实时焊接电压、实时送丝速度、实时气体流量、内胆数据作为热水器内胆焊接的工艺数据，所述工艺数据为时间序列数据；
[0009]步骤S102：对所述热水器内胆焊接的工艺数据进行预处理，得到多个热水器内胆焊接工艺数据的数据段；
[0010]步骤S103：对热水器内胆焊接工艺数据的各数据段提取时域特征、频域特征、统计特征、焊机主频频率、焊接熔池电流的短路过渡频率、实时焊接电流概率密度系数、实时焊接电压概率密度系数、内胆的材质、内胆的直径、内胆焊接的焊丝牌号，构建数据集，每个数据段中提取的特征数据及与该特征数据对应的标签做为数据集中的一条数据；将所述数据集划分为训练集及测试集；
[0011]步骤S104：构建集成式逻辑回归模型，所述集成式逻辑回归模型由若干逻辑回归模型{M1,
…
,M
k
,
…
,M
num3
}串联组成，其中1≤k≤num3，num3为逻辑回归模型个数；使用训练集对所述集成式逻辑回归模型进行训练；得到训练好的集成式逻辑回归模型，由测试集对所述训练好的集成式逻辑回归模型进行测试，测试通过的所述训练好的集成式逻辑回归模型即为热水器内胆焊接质量判定模型；
[0012]步骤S105：由所述热水器内胆焊接质量判定模型对热水器内胆焊接质量进行实时在线监测。
[0013]根据本专利技术第二方面，提供一种热水器内胆焊接质量在线监测装置，所述装置包括：
[0014]数据获取模块：配置为为焊机配置霍尔电流感应器和电压感应器，所述霍尔电流感应器的圆环套接于焊机的电流输出端的线缆上，所述霍尔电流感应器检测所述焊机的焊接回路的电流；所述电压感应器与所述焊机的电源并联，用于检测所述焊机的主回路的电压；所述霍尔电流感应器和电压感应器将检测得到的数据模拟成弱电模拟信号，由物联网关对所述弱电信号解码，解码得到电流、电压数据；获取所述质量在线检测系统输入的工艺参数，采集气体流量数据；将所述解码得到的电流、电压数据、气体流量数据以及实时焊接电流、实时焊接电压、实时送丝速度、实时气体流量、内胆数据作为热水器内胆焊接的工艺数据，所述工艺数据为时间序列数据；
[0015]数据分段模块：配置为对所述热水器内胆焊接的工艺数据进行预处理，得到多个热水器内胆焊接工艺数据的数据段；
[0016]数据集生成模块：配置为对热水器内胆焊接工艺数据的各数据段提取时域特征、频域特征、统计特征、焊机主频频率、焊接熔池电流的短路过渡频率、实时焊接电流概率密度系数、实时焊接电压概率密度系数、内胆的材质、内胆的直径、内胆焊接的焊丝牌号，构建
数据集，每个数据段中提取的特征数据及与该特征数据对应的标签做为数据集中的一条数据；将所述数据集划分为训练集及测试集；
[0017]模型构建模块：配置为构建集成式逻辑回归模型，所述集成式逻辑回归模型由若干逻辑回归模型{M1,
…
,M
k
,
…
,M
num3
}串联组成，其中1≤k≤num3，num3为逻辑回归模型个数；使用训练集对所述集成式逻辑回归模型进行训练；得到训练好的集成式逻辑回归模型，由测试集对所述训练好的集成式逻辑回归模型进行测试，测试通过的所述训练好的集成式逻辑回归模型即为热水器内胆焊接质量判定模型；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热水器内胆焊接质量在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S101：为焊机配置霍尔电流感应器和电压感应器，所述霍尔电流感应器的圆环套接于焊机的电流输出端的线缆上，所述霍尔电流感应器检测所述焊机的焊接回路的电流；所述电压感应器与所述焊机的电源并联，用于检测所述焊机的主回路的电压；所述霍尔电流感应器和电压感应器将检测得到的数据模拟成弱电模拟信号，由物联网关对所述弱电信号解码，解码得到电流、电压数据；获取所述质量在线检测系统输入的工艺参数，采集气体流量数据；将所述解码得到的电流、电压数据、气体流量数据以及实时焊接电流、实时焊接电压、实时送丝速度、实时气体流量、内胆数据作为热水器内胆焊接的工艺数据，所述工艺数据为时间序列数据；步骤S102：对所述热水器内胆焊接的工艺数据进行预处理，得到多个热水器内胆焊接工艺数据的数据段；步骤S103：对热水器内胆焊接工艺数据的各数据段提取时域特征、频域特征、统计特征、焊机主频频率、焊接熔池电流的短路过渡频率、实时焊接电流概率密度系数、实时焊接电压概率密度系数、内胆的材质、内胆的直径、内胆焊接的焊丝牌号，构建数据集，每个数据段中提取的特征数据及与该特征数据对应的标签做为数据集中的一条数据；将所述数据集划分为训练集及测试集；步骤S104：构建集成式逻辑回归模型，所述集成式逻辑回归模型由若干逻辑回归模型{M1,
…
,M
k
,
…
,M
num3
}串联组成，其中1≤k≤num3，num3为逻辑回归模型个数；使用训练集对所述集成式逻辑回归模型进行训练；得到训练好的集成式逻辑回归模型，由测试集对所述训练好的集成式逻辑回归模型进行测试，测试通过的所述训练好的集成式逻辑回归模型即为热水器内胆焊接质量判定模型；步骤S105：由所述热水器内胆焊接质量判定模型对热水器内胆焊接质量进行实时在线监测。2.如权利要求1所述的热水器内胆焊接质量在线监测方法，其特征在于，所述步骤S102：对所述热水器内胆焊接的工艺数据进行预处理，得到多个热水器内胆焊接工艺数据的数据段，包括：步骤S1021：预设第一阈值，确定电压值小于该第一阈值的时间段为未进行焊接，删除该时间段对应的所有时序数据，得到删除无效数据后的工艺数据；步骤S1022：基于预设时长，将所述删除无效数据后的工艺数据划分为若干数据段；步骤S1023：对划分后的全部数据段进行滤波处理；步骤S1024：检查滤波处理后的全部数据段，若数据段中的数据存在缺失，将缺失值统一补齐。3.如权利要求2所述的热水器内胆焊接质量在线监测方法，其特征在于，所述使用训练集对所述集成式逻辑回归模型进行训练，第t次迭代训练时，损失函数公式如下所示：t＝1时，损失函数Obj为：t≥2时，损失函数Obj为：
Obj＝Obj1+Obj2其中n为样本数量；α为训练集数据中负样本占总样本数量的比例，y
i
为第i个样本的标签，x
i
为第i个样本的特征向量，y
t
‑1(x
i
)为第t
‑
1次训练结束后得到集成学习模型的输出结果；f1(x
i
)为第一个逻辑回归模型在计算完第i个样本的特征向量后的输出值，f
t
(x
i
)为当前训练的逻辑回归模型在计算第i个样本的特征向量后的输出值。4.一种热水器内胆焊接质量在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取模块：配置为为焊机配置霍尔电流感应器和电压感应器，所述霍尔电流感应器的圆环套接于焊机的电流输出端的线缆上，所述霍尔电流感应器检...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔斌，孙斌，叶军，彭飞，
申请(专利权)人：蕴硕物联技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：