基于波形匹配的旋转电弧窄间隙气保焊焊缝偏差识别方法

摘要

本发明公开了一种基于波形匹配的旋转电弧气保焊焊缝偏差识别方法。该方法先通过仿真建模模式或实验建模模式，构建对应不同焊缝偏差的焊接电信号或相关参数的波形函数模板。后在在线预测模式下，采用电弧电信号传感器、电弧位置传感器、数据采集卡等采集焊接实验数据，并经数据预处理模块，提取每个电弧旋转周期的电弧电信号，将之与建模所得不同焊缝偏差下的波形函数模板进行匹配，选择最匹配模板所对应焊缝偏差为当前电弧旋转周期的焊缝偏差，为克服偶然因素影响，综合考虑多个电弧旋转周期焊缝偏差的历史值，统计输出。采用该方法可进一步提高电弧传感器的抗干扰能力，同时充分考虑了焊接电流采样信号的整体特征，使偏差提取的结果更加可靠。

主权项

一种基于波形匹配的旋转电弧气保焊焊缝偏差识别方法，包括以下步骤： (1)采用霍尔传感器测量焊接电弧电信号，即焊接电弧电流或焊接电弧电压；采用凹槽式光电开关和开孔/开槽的光栅盘检测旋转电弧处于焊接前方时的信号，即焊接电弧位置信号； (2)将步骤(1)检测得到的焊接电弧电信号和焊接电弧位置信号通过数据采集卡接入到PC机，置模式选择器为进入在线预测模式； (3)在PC机中采用数据预处理模块对数据采集卡获取的当前电弧旋转周期的焊接电弧电信号进行预处理； (4)将上述预处理后的信号与不同焊缝偏差下的波形模板函数匹配，计算相关性，并选择最匹配模板对应焊缝偏差值为当前电弧旋转周期焊缝偏差值； (5)将当前电弧旋转周期焊缝偏差值和之前n个电弧旋转周期焊缝偏差值，经过统计模块，选择其算术平均值或权重平均值或出现频率最高的焊缝偏差预测值作为当前电弧旋转周期的最终焊缝偏差值输出；其中n为大于1的自然数； 其特征在于：步骤(4)所述波形模板函数，其建立采用以下两种方式： 方式1：采用仿真建模模式建立波形模板函数，包括以下步骤： 1)置模式选择器接通仿真建模模式，置模板函数选择器接通仿真建模模式； 2)简化旋转电弧气保焊模型，通过将发生焊缝偏差的短时间内熔池居中、外形不变、焊丝干伸长不变化来简化旋转电弧气保焊模型； 3)从可能的焊缝偏差范围内等距取有限个值，仿真计算这些焊缝偏差值下每个电弧旋转周期内的焊接电弧电信号或与焊接电弧电信号相关度较大的电弧长度的波形变化； 4)采用多项式拟合模块对不同焊缝偏差下计算所得波形信号进行多项式拟合； 5)以获得的不同焊缝偏差下的多项式拟合函数作为对应焊缝偏差下的波形模板函数； 方式2：采用实验建模模式建立波形模板函数，包括以下步骤： a)置模式选择器为进入实验建模模式，模板函数选择器接通实验建模模式； b)预设典型焊缝偏差值，即从可能的焊缝偏差范围内等距取有限个值，然后采用步骤(1)采集正常燃弧阶段焊接电弧电信号和焊接电弧位置信号； e)利用数据预处理模块提取多个电弧旋转周期内的焊接电弧电信号，进行滤波、去除直流分量、归一化的处理； d)分别对不同焊缝偏差值下的多个电弧旋转周期电信号波形求取平均值波形； e)采用多项式拟合模块对不同焊缝偏差值下焊接电弧电信号平均值波形进行多项式拟合； f)以获得的不同焊缝偏差下的多项式拟合函数作为对应焊缝偏差下的波形模板函数。