一种基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法，包括以下步骤：(1)通过电流传感器、位移传感器和顶锻力传感器对焊接过程进行信号采集，确定焊接信号参数序列，并通过焊接控制系统采集焊接状态序列；(2)对步骤(1)获取的焊接参数序列进行特征提取，得到焊接参数特征值；(3)对采集得到的特征进行分类；(4)建立两级指标质量评估模型，对焊接质量进行评估。本发明专利技术通过提取不同焊接阶段中的典型特征，从多方面对焊接质量进行评估，保证了评估的准确性和科学性。两级指标评估模型解决了闪光对焊过程受多种因素相互耦合影响的问题，一级指标对质量评估的决定性影响使得评估过程更加简便，二级指标使评估结果更加准确。二级指标使评估结果更加准确。二级指标使评估结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法


[0001]本专利技术涉及焊接领域，尤其涉及一种基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法。

技术介绍

[0002]闪光对焊作为一种高效的焊接手段广泛运用于机电、建筑、交通、石油钻探和冶金工业等方面，特别是大截面的焊件，例如直径超过500mm的管材、截面超过20000mm2的型材均可焊接。在闪光对焊过程中，被焊工件端面上的氧化物以及杂质会被闪光火花带出或随液体金属挤出，因而可获得高强度的优质对焊接头。
[0003]随着闪光对焊技术应用的逐渐增多，对焊接质量的要求也越来越严格。由于闪光对焊是一个受多参数耦合影响且不连续的过程，所以对其焊接过程建立一个完整的焊接质量预测模型变得比较难以实现。中国专利2021115254636公开了一种汽车轮辋闪光对焊焊接质量实时评估方法及装置，该专利技术通过传感器对焊接过程进行信息采集，并将获取的信号转化为数字信号之后传递给工控机。由工控机提取各个信号时域上的峰谷值、平均值和频域上的主频频率、主频幅值作为特征值。最后通过各特征值与焊接预设参数的允许波动范围进行对比，判断焊接质量是否异常。缺点在于该方法在对数字信号进行时域分析时，由于未知焊机此时处于何种焊接状态，所以无法对其根据焊接的不同阶段进行信号分段处理。从而在追溯焊接缺陷产生原因时，无法追踪到具体的焊接阶段。因而无法为后期参数调整做技术参考。
[0004]中国专利2016106623024公开了一种超声波金属焊接质量评估方法、装置和超声波金属焊接机，该专利技术通过将焊接过程按预设时间分割为若干子时间段，进而获得所有子时间段内超声波发射端下压的平均速度，最后对所有子时间段内的平均速度求平均值，从而提取得到整个焊接过程超声波发射端下压的平均速度。缺点在于该方法提取的特征值只能反映焊接过程的总体特征，而对焊接质量具有决定性影响的局部特征如最小下压速度却未能体现。因此在使用该特征进行质量评估时，得到的结果并不能作为判断焊接质量的直接依据。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术旨在提供一种基于焊接过程特征的，通过建立两级指标评估模型，评估闪光对焊质量的方法。
[0006]技术方案：本专利技术所述基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法，包括以下步骤：
[0007](1)通过电流传感器、位移传感器和顶锻力传感器对焊接过程进行信号采集，确定焊接信号参数序列，并通过焊接控制系统采集焊接状态序列；
[0008](2)对步骤(1)获取的焊接参数序列进行特征提取，得到焊接参数特征值；
[0009](3)对采集得到的特征进行分类；
[0010](4)建立两级指标质量评估模型，对焊接质量进行评估。
[0011]进一步的，步骤(1)包括以下步骤：
[0012](1.1)通过传感器对焊接过程进行信号采集得到焊接参数序列，焊接信号参数序列包括焊接时间序列T1×
n
＝[t
0 ... t
i t
i+1 ... t
n
]，焊接电流序列C1×
n
＝[c
0 ... c
i c
i+1 ... c
n
]，焊接电极位置序列L1×
n
＝[l
0 ... l
i l
i+1 ... l
n
]和顶锻力序列P1×
n
＝[p
0 ... p
i p
i+1 ... p
n
]；其中，t
i
，c
i
，l
i
和p
i
表示第i个信号对应的焊接时间，焊接电流，焊接电极位置和顶锻力；
[0013](1.2)通过焊接控制系统采集焊接状态序列S1×
n
＝[s
0 ... s
i s
i+1 ... s
n
]，第i个焊接信号值对应的焊接状态记为s
i
，s
i
∈{0,1,2,...,7}，其中，0为闪平阶段，1为预热前进阶段，2为预热停止阶段，3为预热后退阶段，4为闪光前进阶段，5为闪光后退阶段，6为顶锻前进阶段，7为顶锻保持阶段；
[0014](1.3)步骤(1.1)与(1.2)中的信号值根据采集时间的先后顺序生成，即对于t
i
时刻，焊件的采集的信号值表示为Singnal＝[t
i
,s
i
,c
i
,l
i
,p
i
]T
。
[0015]进一步的，步骤(2)包括以下步骤：
[0016](2.1)提取预热次数N，每一次预热过程，焊接状态序列从s
i
至s
j
应为[1,...,1,2,...,2,3,...,3]，其中s
i
为预热开始点，s
j
为预热结束点。
[0017](2.1.1)初始化参数，令N＝0，k＝0；
[0018](2.1.2)令k加一；
[0019](2.1.3)若s
k
＝2且s
k
‑1＝1，则此时处于由预热前进向预热停止的过渡阶段，进入步骤(2.1.4)；否则返回步骤(2.1.2)；
[0020](2.1.4)在步骤(2.1.2)k加一的基础上再加一；
[0021](2.1.5)若s
k
＝3且s
k
‑1＝2，则令N加一，并返回步骤(2.1.2)；否则返回步骤(2.1.4)；
[0022](2.1.6)重复步骤(2.1.2)至步骤(2.1.5)直到k＞n，遍历焊接状态序列结束，输出预热次数N。
[0023](2.2)提取总体预热强度Q
q
，遍历焊接状态序列寻找到s
k
＝1且c
k
大于门限电流的焊接阶段，计算总体预热强度；
[0024](2.3)提取顶锻前的连续闪光持续时间t；
[0025](2.3.1)初始化参数，令t＝0，k＝n+1；
[0026](2.3.2)令k减一；
[0027](2.3.3)若s
k
≥5，则进入(2.3.4)，反之则进入步骤(2.3.6)；
[0028](2.3.4)若s
k
＝6且s
k
‑1＝5，则记录T1×
n
第k列信号值t
k
，并进入(2.3.5；反之则返回步骤(2.3.2)；
[0029](2.3.5)将时间常数t
e1
记为连续闪光结束时刻，令t
e1
＝t
k
，并返回步骤(2.3.2)；
[0030](2.3.6)若s
k
＝4且s
k
‑1≠4，则记录T1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过电流传感器、位移传感器和顶锻力传感器对焊接过程进行信号采集，确定焊接信号参数序列，并通过焊接控制系统采集焊接状态序列；(2)对步骤(1)获取的焊接参数序列进行特征提取，得到焊接参数特征值；(3)对采集得到的特征进行分类；(4)建立两级指标质量评估模型，对焊接质量进行评估。2.根据权利要求1所述基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤：(1.1)通过传感器对焊接过程进行信号采集得到焊接参数序列，焊接信号参数序列包括焊接时间序列T1×
n
＝[t0...t
i t
i+1
...t
n
]，焊接电流序列C1×
n
＝[c0...c
i c
i+1
...c
n
]，焊接电极位置序列L1×
n
＝[l0...l
i l
i+1
...l
n
]和顶锻力序列P1×
n
＝[p0...p
i p
i+1
...p
n
]；其中，t
i
，c
i
，l
i
和p
i
表示第i个信号对应的焊接时间，焊接电流，焊接电极位置和顶锻力；(1.2)通过焊接控制系统采集焊接状态序列S1×
n
＝[s0...s
i s
i+1
...s
n
]，第i个焊接信号值对应的焊接状态记为s
i
，s
i
∈{0,1,2,...,7}，其中，0为闪平阶段，1为预热前进阶段，2为预热停止阶段，3为预热后退阶段，4为闪光前进阶段，5为闪光后退阶段，6为顶锻前进阶段，7为顶锻保持阶段；(1.3)步骤(1.1)与(1.2)中的信号值根据采集时间的先后顺序生成，即对于t
i
时刻，焊件的采集的信号值表示为Singnal＝[t
i
,s
i
,c
i
,l
i
,p
i
]
T
。3.根据权利要求1所述基于焊接过程特征的闪光对焊质量评估方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：(2.1)提取预热次数N，每一次预热过程，焊接状态序列从s
i
至s
j
应为[1,...,1,2,...,2,3,...,3]，其中s
i
为预热开始点，s
j
为预热结束点。(2.1.1)初始化参数，令N＝0，k＝0；(2.1.2)令k加一；(2.1.3)若s
k
＝2且s
k
‑1＝1，则此时处于由预热前进向预热停止的过渡阶段，进入步骤(2.1.4)；否则返回步骤(2.1.2)；(2.1.4)在步骤(2.1.2)k加一的基础上再加一；(2.1.5)若s
k
＝3且s
k
‑1＝2，则令N加一，并返回步骤(2.1.2)；否则返回步骤(2.1.4)；(2.1.6)重复步骤(2.1.2)至步骤(2.1.5)直到k＞n，遍历焊接状态序列结束，输出预热次数N。(2.2)提取总体预热强度Q
q
，遍历焊接状态序列寻找到s
k
＝1且c
k
大于门限电流的焊接阶段，计算总体预热强度；(2.3)提取顶锻前的连续闪光持续时间t；(2.3.1)初始化参数，令t＝0，k＝n+1；(2.3.2)令k减一；(2.3.3)若s
k
≥5，则进入(2.3.4)，反之则进入步骤(2.3.6)；(2.3.4)若s
k
＝6且s
k
‑1＝5，则记录T1×
n
第k列信号值t
k
，并进入(2.3.5)；反之则返回步骤(2.3.2)；(2.3.5)将时间常数t
e1
记为连续闪光结束时刻，令t
e1
＝t
k
，并返回步骤(2.3.2)；
(2.3.6)若s
k
＝4且s
k
‑1≠4，则记录T1×
n
第k列信号值t
k
，并进入步骤(2.3.7)；反之则返回步骤(2.3.2)；(2.3.7)将时间常数t
s1
记为连续闪光开始时刻，令t
s1
＝t
k
，并进入步骤(2.3.8)；(2.3.8)连续闪光持续时间t：t＝t
e1
‑
t
s1
(2.4)提取顶锻速度v；(2.4.1)初始化参数，令v＝0，k＝0；(2.4.2)令k加一；(2.4.3)若s
k
≤6，则进入步骤(2.4.4)；若s
k
＞6，则进入步骤(2.4.6)；(2.4.4)若s
k
＝6且s
k
‑1≠6，则查询记录T1×
n
、L1×
n
第k列信号值t
k
与l
k
，并进入步骤(2.4.5)；反之则返回步骤(2.4.2)；(2.4.5)将常数t
s2
与l
s2
记为顶锻前进阶段的初始时刻与位置，令t
s2
＝t
k
，l
s2
＝l
k
，并返回步骤(2.4.2)；(2.4.6)若s
k
＝7且s
k
‑1≠7，则查询记录T1×
n
、L1×
n
第k列信号值t
k
与l
k
，并进入步骤(2.4.7)；否则返回步骤(2.4.2)；(2.4.7)将常数t
e2
与l
e2
记为顶锻前进阶段的末时刻与位置，令t
e2
＝t
k
，l
e2
＝l
k
，并执行下一步骤；(2.4.8)计算顶锻前进过程的顶锻速度v：(2.5)提取顶锻保持阶段焊件总体位置变化参数x；(2.5.1)初始化参数，令x＝0，k＝n+1，l
max
＝0，l
min
＝100e，e为常数，l
max
为电极最远位置，l
min
为最近位置；(2.5.2)令k＝k
‑
1；(2.5.3)若s
k
≠7，则重复步骤(2.5.2)直至s
k
＝7后执行下一步骤；(2.5.4)若s
k
＝7，则查询记录L...

【专利技术属性】
技术研发人员：李则俊，高佳贺，苏世杰，董诗慧，翁海波，黄金龙，孔博文，张建，李文达，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：