[發明專利]一種熔化極氣體保護焊診斷方法及電弧信息采集裝置

在審

• 申請號: 202010044535.4
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111168206A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 黃勇;彭勇;王克鴻;顧介仁;周琦;楊東青;王波
• 申請（專利權）人: 佛山國防科技工業技術成果產業化應用推廣中心;南京理工大學
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/127;B23K9/32
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 胡海國

本發明一種熔化極氣體保護焊診斷方法及電弧信息采集裝置，診斷方法主要通過采集電弧信號，然后對其采用自適應時頻分解方法進行分解，然后進行一系列的分析處理，構成表征電弧電信號的特征向量；同時用焊縫樣本和熔滴過渡形式樣本構建電弧信號表征的特征向量樣本庫，然后利用支持向量機進行分類訓練；將獲得的訓練模型應用于實時焊接中，進行熔化極氣體保護焊在線診斷。本發明一種熔化極氣體保護焊診斷方法及電弧信息采集裝置，通過對焊接過程進行有效的實時監測，根據監測的信號對焊接過程的穩定性進行評判，及時發現不穩定和超規范焊接過程并進行干預，從而大大提高焊接質量，同時減少焊后無損檢測和返修的工作量。

技術領域

本發明涉及熔化極氣體保護焊技術領域，具體為一種熔化極氣體保護焊診斷方法及電弧信息采集裝置。

背景技術

熔化極氣體保護焊(GMAW)是指利用焊絲與工件間產生的電弧作熱源將金屬熔化的焊接方法。焊接過程中，電弧熔化焊絲和母材形成的熔池及焊接區域在惰性氣體或活性氣體的保護下，可以有效地阻止周圍環境空氣的有害作用。熔化極氣體保護焊是一個復雜多變的物理化學的快速局部冶金過程，電弧熔滴、熔池液態金屬流動行為易受焊接電流、焊接電壓、保護氣流量、干伸長、焊速、母材類型、工件表面情況等多因素的共同影響，焊縫質量的優劣在很大程度上是取決于焊接過程的電弧狀態穩定性。為了保證弧焊產品的焊接質量，焊前需要制定嚴格的焊接工藝規程。然而在實際生產過程中，即使嚴格遵守焊接工藝規程，也難以確保不出現焊接質量問題。因為在確定焊接工藝后，仍有部分內在和外在的因素影響焊接過程的穩定性，進而影響到焊接質量，例如：焊絲干伸長不一致、坡口加工精度、焊工疲勞程度、工件表面清潔度、焊槍姿態、環境濕度等因素。焊后無損檢測存在一定滯后性，發現缺陷往往為時已晚，返修成本和難度相對較高。

發明內容

本發明的目的在于提出一種熔化極氣體保護焊診斷方法及電弧信息采集裝置，旨在解決現有技術中焊接過程未對電弧的穩定性進行判斷，造成無法發現焊接過程中存在缺陷，焊后質量存在問題還需要進行返修的技術問題。

為實現上述目的，本發明提出一種熔化極氣體保護焊診斷方法，包括以下步驟：

電弧信號傳感采集裝置采集焊接電信號；

設定焊接工藝參數，制備焊縫樣本和熔滴過渡形式樣本；

利用自適應時頻分解方法對焊接電信號進時頻分解，獲取對應的本征模態分量；

對本征模態分量進行分析，計算其瞬時時頻譜和邊際譜；

對本征模態分量進行希爾伯特-黃變換和邊際譜變換，提取時頻譜熵和邊際譜峰值比例系數；

對本征模態分量進行歸一化處理，獲得歸一化能量值；

組合時頻譜熵、邊際譜峰值比例系數和歸一化能量構成表征電弧電信號的特征向量；

用焊縫樣本和熔滴過渡形式樣本構建電弧信號表征的特征向量樣本庫，將特征向量作為輸入，樣本類型作為輸出，利用支持向量機進行分類訓練；

利用訓練好的支持向量機模型進行分類預測，實現焊縫判別，熔滴過渡形式判別；

將獲得的訓練模型應用于實時焊接中，進行熔化極氣體保護焊在線診斷。

優選地，在步驟“利用自適應時頻分解方法對焊接電信號進時頻分解，獲取對應的本征模態分量”中，通過在分解過程中引入自適應高斯白噪聲來減少模態分量的頻率混疊現象。

優選地，在步驟“對本征模態分量進行分析，計算其瞬時時頻譜和邊際譜”中，對本征模態分量進行標準希爾伯特變換，進一步得到其瞬時時頻譜：其中∫ω_i(t)dt為相位積分，RP為取實部，a_i為幅值。