[發(fā)明專利]基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110792765.3
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113408483A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設計）人: 王魯;顧成勇;李鶴;李國旺;董茂林;孫紅春
• 申請（專利權）人: 寶鋼日鐵汽車板有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

1.基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，包括：

步驟1：獲取待檢測焊接過程信號；

步驟2：對獲取的焊接過程信號進行預處理；

步驟3：搭建用于異常檢測的卷積自編碼網(wǎng)絡，包括編碼網(wǎng)絡和解碼網(wǎng)絡，使用正常焊接過程信號對網(wǎng)絡進行訓練；

步驟4：將步驟2中預處理后的焊接過程信號輸入訓練好的卷積自編碼網(wǎng)絡，以網(wǎng)絡重構誤差作為過程信號的異常分數(shù)；

步驟5：將所得的異常分數(shù)與設定的異常判斷閾值進行比較，若大于等于該閾值證明焊接過程異常，需要報警以提醒現(xiàn)場操作人員注意，若小于該閾值證明焊接過程正常。

2.如權利要求1所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟1中的焊接過程信號包括：焊機焊接過程產生的焊接溫度信號、焊接壓力偏差信號、焊接電流信號中的至少二種信號。

3.如權利要求2所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟2中對過程信號進行預處理包括：

步驟2.1：對獲得的焊接過程信號進行平穩(wěn)區(qū)域截取；

步驟2.2：再對截取的焊接過程信號進行下采樣處理；

步驟2.3：再對下采樣處理后的焊接過程信號進行標準化處理；

步驟2.4：將標準化處理后的多種焊接過程信號堆疊成矩形形式。

4.如權利要求3所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟2.1中平穩(wěn)區(qū)域截取為將焊接溫度開始與結束階段的異常凸起信號截去，只分析剩余的平穩(wěn)焊接過程信號。

5.如權利要求3所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟2.2具體為：采用下采樣的處理方法將不等長的焊接過程信號等長對齊。

6.如權利要求3所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟2.3中根根下式對焊接過程信號進行標準化處理：

式中，x_i代表某種焊接過程信號的第i個采樣數(shù)值，μ為該種焊接過程信號的均值，σ為該種焊接過程信號的標準差。

7.如權利要求3所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟2.4具體為：將每種焊接過程信號構成行向量，將多個行向量進行堆疊構成數(shù)據(jù)矩形。

8.如權利要求1所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟4中訓練好的卷積自編碼網(wǎng)絡的目標函數(shù)為重構誤差：

式中，L_DCAE為重構誤差，x_i代表某種焊接過程信號的第i個采樣數(shù)值，x^r為經過卷積自編碼網(wǎng)絡后重構的焊接過程信號，n為總的采樣個數(shù)。

9.如權利要求1所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，所述步驟5中的異常判斷閾值通過對歷史正常焊接過程數(shù)據(jù)的異常分數(shù)利用3西格瑪原則來確定。

10.如權利要求1所述的基于卷積自編碼網(wǎng)絡的焊機焊接過程異常狀態(tài)檢測方法，其特征在于，根據(jù)下列公式確定異常判斷閾值上下限：

異常判斷閾值上限：L_up＝μ+3σ

異常判斷閾值下限：L_low＝μ-3σ

其中，μ為歷史異常分數(shù)的均值，σ為歷史異常分數(shù)的標準差。