[發(fā)明專利]基于Catboost K折交叉驗(yàn)證的焊點(diǎn)異常識別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110702646.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113487149B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王秋來;洪偉;孫震;湯澤波
• 申請（專利權(quán)）人: 東風(fēng)汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/04;G06N20/00;G06T7/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿

本發(fā)明公開了一種基于Catboost K折交叉驗(yàn)證的焊點(diǎn)異常識別系統(tǒng)及方法，它的數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對焊接機(jī)器人在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)形成的焊點(diǎn)數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；機(jī)器學(xué)習(xí)建模模塊用于采用Catboost算法對訓(xùn)練集數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，并在該算法的基礎(chǔ)上增加K折交叉驗(yàn)證，得到訓(xùn)練集的焊點(diǎn)異常識別規(guī)則，通過機(jī)器學(xué)習(xí)獲取相應(yīng)訓(xùn)練集的異常識別預(yù)測模型；參數(shù)調(diào)整模塊用于通過調(diào)整Catboost算法中的參數(shù)；機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測模塊用于將訓(xùn)練集的焊點(diǎn)異常識別預(yù)測模型對測試集數(shù)據(jù)進(jìn)行異常識別預(yù)測，獲得測試集的焊點(diǎn)正常或異常狀態(tài)。本發(fā)明通過大數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析手段，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行焊點(diǎn)異常判斷，對比人工抽樣檢查焊點(diǎn)異常判斷，該機(jī)器學(xué)習(xí)算法具有更高的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車零部件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種基于Catboost K折交叉驗(yàn)證的焊點(diǎn)異常識別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

焊接是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的一種常用工藝，在汽車制造中應(yīng)用十分廣泛。焊接工藝以焊槍為工具，以焊點(diǎn)的形式將兩種或兩種以上同種或異種金屬材料連接成一體，焊點(diǎn)質(zhì)量的優(yōu)劣對汽車整體質(zhì)量影響巨大。隨著智能制造的深入，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能手段，讓焊接數(shù)據(jù)產(chǎn)生更大的價(jià)值。如實(shí)現(xiàn)快速找到質(zhì)量缺陷問題，查找影響質(zhì)量異常的主要因素，實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢、工藝等預(yù)測性維護(hù)，以達(dá)到增效、節(jié)能，降本目的。

一個(gè)完整的焊接過程通常包含金屬貼合致密(第一階段)、金屬升溫融化(第二階段)、焊核形成焊接完畢(第三階段)三部分，總體耗時(shí)約400ms以內(nèi)，焊接過程特征變化以焊接曲線形式表征，焊接曲線中包括了焊接區(qū)域電流、電壓、電阻和功率隨時(shí)間變化的曲線，如圖1所示。

焊接過程中，金屬貼合致密過程末期，隨金屬貼合情況的變化，如圖1所示，焊接過程中焊接區(qū)域電阻隨時(shí)間變化曲線第一低點(diǎn)R1(根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)，第一低點(diǎn)是在焊點(diǎn)4ms以后的第一個(gè)低點(diǎn)，即4ms以后，第一個(gè)電阻對時(shí)間一階導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn))，對應(yīng)時(shí)間為t1；進(jìn)入金屬升溫融化階段后，隨著金屬板間溫度升高，焊接區(qū)域電阻隨時(shí)間變化曲線出現(xiàn)阻值第一高點(diǎn)R2(根據(jù)焊接經(jīng)驗(yàn)，是在第一低點(diǎn)R1以后的第一個(gè)高點(diǎn)，即第一低點(diǎn)R1確定后的第一個(gè)電阻對時(shí)間一階導(dǎo)數(shù)為0的點(diǎn))，對應(yīng)時(shí)間為t2，之后進(jìn)入焊核形成階段，對應(yīng)的焊接區(qū)域電阻隨時(shí)間變化曲線從R2高點(diǎn)逐步降低；當(dāng)焊接電流為0時(shí)，焊接結(jié)束，對應(yīng)時(shí)間為t3，對應(yīng)的焊接區(qū)域電阻隨時(shí)間變化曲線阻值為R3。圖1標(biāo)注的焊接區(qū)域電阻隨時(shí)間變化曲線的異常波動(不平滑)，表明在當(dāng)前焊接過程中出現(xiàn)了“飛濺”的現(xiàn)象，波動跳躍越大，“飛濺”現(xiàn)象越嚴(yán)重，從而引發(fā)較差的焊點(diǎn)質(zhì)量和較高的使用能耗。

現(xiàn)有技術(shù)方案中，關(guān)于焊點(diǎn)正常或異常狀態(tài)的判斷，主要是通過安裝相應(yīng)裝置、傳感器，在線采集焊點(diǎn)數(shù)據(jù)和焊點(diǎn)飛濺姿態(tài)照片并進(jìn)行研究；此種方法，要安裝相應(yīng)裝置和傳感器，并在線采集焊點(diǎn)數(shù)據(jù)和焊點(diǎn)飛濺姿態(tài)信息，通過CAN線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，方法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種基于Catboost K折交叉驗(yàn)證的焊點(diǎn)異常識別系統(tǒng)及方法，本發(fā)明通過大數(shù)據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析手段，對海量的焊點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，對焊接機(jī)器人在焊點(diǎn)焊接過程中的異常進(jìn)行準(zhǔn)確識別。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于Catboost K折交叉驗(yàn)證的焊點(diǎn)異常識別系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、機(jī)器學(xué)習(xí)建模模塊、參數(shù)調(diào)整模塊和機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測模塊。

數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于對焊接機(jī)器人在預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)形成的若干個(gè)焊點(diǎn)數(shù)據(jù)源進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，刪除焊接失敗形成的數(shù)據(jù)源、焊槍斷電形成的數(shù)據(jù)源和焊接結(jié)束后形成的數(shù)據(jù)源；

機(jī)器學(xué)習(xí)建模模塊用于將數(shù)據(jù)預(yù)處理后的若干個(gè)焊點(diǎn)數(shù)據(jù)源劃分為需要進(jìn)行分析的訓(xùn)練集和需要進(jìn)行測試的測試集，采用Catboost算法對訓(xùn)練集數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，并在該算法的基礎(chǔ)上增加K折交叉驗(yàn)證，得到訓(xùn)練集的焊點(diǎn)異常識別規(guī)則，通過機(jī)器學(xué)習(xí)獲取相應(yīng)訓(xùn)練集的異常識別預(yù)測模型；

參數(shù)調(diào)整模塊用于通過調(diào)整Catboost算法中的參數(shù)，使訓(xùn)練集的焊點(diǎn)異常識別預(yù)測模型的AUC評估值達(dá)到預(yù)設(shè)值；