[發明專利]基于電弧混沌特性優化算法的焊接材料工藝性評價方法

有效

• 申請號: 201410224863.7
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN104002019B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 李志勇;張軍強;薛春霞;馮立;丁森;張英喬
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/23
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明公開了一種基于電弧混沌特性優化算法的焊接材料工藝性評價方法，涉及各種弧焊方法使用焊接材料的工藝性評價方法，解決焊接材料工藝性無法有效量化評價、評價指標體系復雜、不可靠的問題。本發明是通過構建一個焊接材料工藝性評價平臺，并創建一個焊接材料工藝性評價方法，將采集得到的電壓、電流信號通過霍爾傳感器傳輸到采集軟硬件系統，轉化成數字信號后，對混沌特性算法進行改進和優化，進行焊接材料工藝性評價。本發明實現了焊接材料工藝性的量化評價，有效解決工業中對焊接材料無法客觀有效量化評價的難題。

技術領域

本發明涉及各種弧焊方法使用焊接材料的工藝性評價方法，特別涉及一種基于電弧混沌特性優化算法的焊接材料工藝性評價方法。

背景技術

焊接材料在應用過程中，由于受到原材料以及生產工藝等因素的影響，往往存在焊絲不均勻、穩弧性差、飛濺大等工藝不穩定現象，直接影響焊接過程的穩定性和焊接質量。因此，焊接材料工藝性的好壞非常重要，它決定了焊接材料的推廣應用，成為焊接材料是否具有市場競爭力的決定性因素。

如何對焊接材料的工藝性進行評價，一直是業內人士所關注的問題。長期以來，傳統的焊接材料工藝性評價主要是采用飛濺收集與測定、穩弧和燃弧性能測定等方法；以及其他主觀評價方法，依靠人的經驗和直覺來判斷。但是此類方法受主觀影響很大，評價標準不一，具有很多局限性，很難對焊絲的工藝性做出準確和科學的評價。如果用一種定量標準對藥芯焊絲進行科學評價，使得焊接材料的工藝性分析和評價由定性評估，提高到以焊接過程數據信息為基礎的定量分析與判定，將對焊接材料的改進及焊件質量提高產生重要影響。

近年來，一些研究者認識到上述問題，采集焊接過程中的電信號，基于統計學分析方法，采用短路時間、變異系數、電壓、電流概率密度等指標來對焊接材料進行評價。雖然上述方法被證明基本可靠有效，但該類評價指標存在以下缺點:（1）適用性差，不同類型的焊接材料需要采用不同的指標，多指標體系為評價方法的推廣使用非常不利；（2）對測試評價的實驗條件要求嚴格，如：在短路過渡條件下的指標不能用于噴射過渡中，測試結果受測試條件和參數影響大，很難在工業實際中采用；（3）評價體系建立在二次指標基礎上，屬于經驗性指標，指標的物理意義不明確。上述缺點影響了該方法的工業應用。

焊接過程的混沌現象已得到研究者的認可，混沌是指處于非周期變化的非線性過程。焊接過程的電信號變化恰好具備混沌特征，混沌指標的物理意義就是反映非線性系統的穩定性程度。如何采用電弧混沌特征來評價焊接材料的工藝性，是其應用的一個重要發展方向。因此，本發明基于對焊接電弧物理現象中混沌特性的研究，提出了采用混沌特性優化算法來評價焊接材料工藝性。是一種新型的焊接材料工藝性有效量化評價方法。

發明內容

本發明是為了解決焊接材料工藝性無法有效量化評價、評價指標體系復雜、不可靠的問題，而提供了一種基于電弧混沌特性優化算法的焊接材料工藝性評價方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

基于電弧混沌特性優化算法的焊接材料工藝性評價方法，是構建一個焊接材料工藝性評價平臺，并創建一個焊接材料工藝性評價方法，將采集得到的電壓、電流信號通過霍爾傳感器傳輸到采集軟硬件系統，轉化成數字信號后，通過混沌特性李雅普諾夫指數改進優化算法，計算相應的最大李雅普諾夫指數作為評價指標，進行焊接材料工藝性評價，步驟為：

（1）設定焊接參數，焊機進行焊接，焊接過程要盡可能排除外界干擾因素等的影響，保證焊接過程中工藝性的差別是由焊接材料的不同引起；

（2）采集焊機焊接過程中的電壓和電流信號，并將電壓和電流信號通過霍爾傳感器，傳輸到采集軟硬件系統，轉化成數字信號后，存貯到計算機中；

（3）將采集到的電壓、或電流信號進行歸一化取樣，每次評價取樣的數據量不低于三千，使得采樣數據滿足混沌計算的要求，具體按照判識要求選定，需要考慮到計算速度和精度；