基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置和电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例公开一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置和电子设备，本发明专利技术涉及超声波焊接技术领域，本申请并非对工件进行信号获取，而是实时获取焊座的双通道力信号，此时，对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，并通过对多个所述频域统计特征进行优化，以便于得到较为精准的主要特征，主要特征用于状态分类，并输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态，从而实现焊接状态的实时获取，以便于对工件的焊接进行全检，保证了各个工件的焊接状态实时把握，避免了离线质量监测无法对产品进行全检的问题。品进行全检的问题。品进行全检的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置和电子设备


[0001]本专利技术涉及超声波焊接
，尤其涉及一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置和电子设备。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，超声波焊接逐步应用于锂电池生产工艺中，金属超声焊接是在高频超声振动和静压力的共同作用下，工件结合面由于相对运动摩擦产生塑性变形从而形成固相连接的过程，此时，工件的焊接状态采用离线质量监测进行焊接状态的抽检，并且需要结合经验判断对应的焊接状态，导致现有的离线质量监测无法对产品进行全检。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置和电子设备，主要特征用于状态分类，并输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态，从而实现焊接状态的实时获取，以便于对工件的焊接进行全检，保证了各个工件的焊接状态实时把握，避免了离线质量监测无法对产品进行全检的问题。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法，包括：
[0005]实时获取焊座的双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号；
[0006]对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征；
[0007]将多个所述频域统计特征进行优化，并筛选出用于状态分类的主要特征；
[0008]将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态。
[0009]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述实时获取焊座的双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号，包括：
[0010]基于振动加速度传感器实时采集焊座在焊接过程时双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号；
[0011]对双通道力信号进行数据预处理，其中，振动加速度信号进行去均值、滤波、消除趋势项；
[0012]对预处理之后的双通道力信号进行特征提取。
[0013]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：
[0014]对预处理后的双通道力信号进行快速傅里叶变换FFT得到双通道力信号频域幅值分布，
[0015]由频域幅值分布中提取出与焊接工作频率有关的频域统计特征，以确定多个频域统计特征，其中，多个频域统计特征分别为焊接工作频率基频幅值A
fw
、焊接工作频率2倍频幅值A
2fw
、焊接工作频率3倍频幅值A
3fw
、焊接工作频率幅值在整个频率范围内的幅值占比A
fwproportion
、焊接工作频率以下的频率成分幅值在整个频率范围内的幅值占比A
flproportion
。
[0016]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：
[0017]焊接工作频率幅值在整个频率范围内的幅值占比提取公式为
[0018][0019]其中，∑A
f
代表所有频率成分幅值之和；焊接工作频率以下的频率成分幅值在整个频率范围内的幅值占比提取公式为其中，代表低于焊接工作频率的成分的幅值之和。根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：
[0020]对时变过程中F
x
(t)和F
z
(t)进行分段采样，利用每一数据段的绝对峰值作为峰值采样点：
[0021][0022][0023]其中，N为总采样点数，M为总段数，和分别为两方向力信号的第m个峰值采样点。因此可以定义每段采样点中的动态摩擦系数
[0024]选择整个焊接过程的动态摩擦系数的最大值作为力信号的多通道联合特征进行提取μ
max
＝max{μ1，μ2,...,μ
M
}。
[0025]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态，包括：
[0026]将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，其中，焊接状态监测模型通过以往的主要特征数据进行训练而成；
[0027]基于焊接状态监测模型出焊接过程中的焊接状态，并将该焊接状态作为工件的当前焊接状态。
[0028]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态，还包括：
[0029]焊接状态监测模型的训练如下：
[0030][0031][0032]其中，w代表权重向量，b代表偏置向量，ξ
i
≥0,i＝1,2,
…
,n为松弛因子，c代表惩罚因子。
[0033]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述基于双通道特征的焊接状态的识别方法，还包括：
[0034]基于SVM状态识别模型对焊接材料的硬度进行异常状态识别。
[0035]根据本专利技术实施例的一种具体实现方式，所述焊接状态监测模型的训练如下：
[0036][0037][0038]其中，w代表权重向量，b代表偏置向量，ξ
i
≥0,i＝1,2,
…
,n为松弛因子，c代表惩罚因子。
[0039]第二方面，本专利技术实施例提供一种基于双通道特征的焊接状态的识别装置，包括：
[0040]获取模块，用于实时获取焊座的双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号；
[0041]提取模块，用于对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征；
[0042]优化模块，用于将多个所述频域统计特征进行优化，并筛选出用于状态分类的主要特征；
[0043]状态模块，用于将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态。
[0044]第三方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括：壳体、处理器、存储器、电路板和电源电路，其中，电路板安置在壳体围成的空间内部，处理器和存储器设置在电路板上；电源电路，用于为上述电子设备的各个电路或器件供电；存储器用于存储可执行程序代码；处理器通过读取存储器中存储的可执行程序代码来运行与可执行程序代码对应的程序，用于执行前述任一实现方式所述的方法。
[0045]第四方面，本专利技术的实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述权利要求上述的基于双通道特征的焊接状态的识别方法。
[0046]本专利技术实施例提供的一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法、装置及电子设备，本申请并非对工件进行信号获取，而是实时获取焊座的双通道力信号，此时，对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双通道特征的焊接状态的识别方法，其特征在于，包括：实时获取焊座的双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号；对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征；将多个所述频域统计特征进行优化，并筛选出用于状态分类的主要特征；将优化后的主要特征输入至焊接状态监测模型，以输出焊接过程中的焊接状态。2.根据权利要求1所述的基于双通道特征的焊接状态的识别方法，其特征在于，所述实时获取焊座的双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号，包括：基于振动加速度传感器实时采集焊座在焊接过程时双通道力信号，其中，双通道力信号包括水平摩擦力信号和垂直压力信号；对双通道力信号进行数据预处理，其中，振动加速度信号进行去均值、滤波、消除趋势项；对预处理之后的双通道力信号进行特征提取。3.根据权利要求1所述的基于双通道特征的焊接状态的识别方法，其特征在于，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：对预处理后的双通道力信号进行快速傅里叶变换FFT得到双通道力信号频域幅值分布；由频域幅值分布中提取出与焊接工作频率有关的频域统计特征，以确定多个频域统计特征，其中，多个频域统计特征分别为焊接工作频率基频幅值焊接工作频率2倍频幅值焊接工作频率3倍频幅值焊接工作频率幅值在整个频率范围内的幅值占比焊接工作频率以下的频率成分幅值在整个频率范围内的幅值占比4.根据权利要求3所述的基于双通道特征的焊接状态的识别方法，其特征在于，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：焊接工作频率幅值在整个频率范围内的幅值占比提取公式为其中，∑A
f
代表所有频率成分幅值之和；焊接工作频率以下的频率成分幅值在整个频率范围内的幅值占比提取公式为其中，代表低于焊接工作频率的成分的幅值之和。
5.根据权利要求1所述的基于双通道特征的焊接状态的识别方法，其特征在于，所述对所述双通道力信号进行频域统计特征的提取，以确定多个频域统计特征，包括：对时变过程中F
x
(t)和F
z
(t)进行分段采样，利用每一数据段的绝对峰值作为峰值采样点：点：其中，N为总采样点数，M为总段数，和分别为两方向力信号的第m个峰值采样点。因此可以定义每段采样点中的动态摩擦系数选择整个焊接过程的动态摩擦系数的最大值作为力信号的多通道联合特征进行提取μ
max
＝max{μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：石新华，余龙靖，殷万武，
申请(专利权)人：上海骄成超声波技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：