【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于涉及自動化焊接，具體涉及一種自動焊缺陷診斷裝置及方法。
技術介紹
1、隨著自動化焊接技術的發展，自動焊接機器人的路徑規劃控制系統日益成熟、精準，但是焊縫的焊接質量依然需要人工進行檢測，常見的焊縫質量無損檢測方法包括超聲波檢測、射線檢測、渦流檢測等，用于對焊接零件在無損狀態下進行質量評估。但是上述無損檢測方法對檢測設備儀器要求較高，且檢測成本不低。
2、自動焊系統焊接零件生成的焊縫常見缺陷包括氣孔、咬邊、未焊透、未熔合、焊瘤等；其形成原因如下：
3、氣孔形成原因：在焊接過程中，因氣體來不及及時逸出而在焊縫金屬內部或表面所形成的空穴。氣孔的產生可能是由于焊接工藝不夠穩定導致，如電弧電壓偏高、電弧過長、運條速度不當、電弧熱量過高等。
4、咬邊形成原因：電弧將焊縫邊緣的母材熔化后，沒有得到焊縫金屬的補充而留下缺口。咬邊可能是由于電流過大、電弧過長、運條速度不當、電弧熱量過高，埋弧焊的電壓過低、焊速過高，焊條、焊絲的傾斜角度不正確等原因造成的。
5、未焊透形成原因：母材之間或母材與熔敷金屬之間存在局部未熔合現象。未焊透可能是由于坡口設計不良、焊條、焊絲角度不正確，電流過小、電壓過低、焊速過快、有磁偏吹等原因造成。
6、未熔合形成原因：電流過大等原因使焊縫的金屬熔池過大或位置不正確，導致熔化的金屬外溢或與母材熔合不良。
7、焊瘤形成原因：焊接電流過大或焊接速度過慢等原因造成。
8、由上述常見因素可知，送絲速度、焊接速度、施焊電流和施焊電壓于焊縫
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的第一目的在于提供一種自動焊缺陷診斷方法，本專利技術的第二目的在于提供一種自動焊缺陷診斷裝置。
2、技術方案：本專利技術公開了一種自動焊缺陷診斷方法，該方法包括步驟如下：
3、(1)采集焊縫無缺陷時的自動焊健康標準施焊狀態曲線，采集焊縫存在不同缺陷時的自動焊缺陷狀態施焊狀態曲線，并對施焊狀態曲線數據進行預處理；
4、(2)根據焊縫的施焊過程，將對施焊狀態曲線進行分段，并進行特征提取；
5、(3)利用彈性網絡對步驟(2)中提取的特征進行篩選獲得焊縫狀態特征集；
6、(4)設定檢測窗口長度n，連續獲取n條待檢測焊縫的施焊狀態數據，并計算待檢測焊縫的施焊狀態數據的待檢測特征集，結合健康標準施焊狀態特征數據，對待檢測焊縫的施焊狀態數據進行聚類分析，完成待檢測焊縫中是否存在缺陷焊縫的檢測。
7、優選的，步驟(1)中焊縫無缺陷時的自動焊健康標準施焊狀態曲線包括健康狀態下施焊過程的送絲速度、焊接速度、焊接電流和焊接電壓四條施焊狀態曲線，健康標準數據由多次正常施焊獲取的多組數據抽樣混合而成。
8、優選的，步驟(1)中焊縫存在不同缺陷時的自動焊缺陷狀態施焊狀態曲線包括焊縫存在不同缺陷狀態對應施焊過程的送絲速度、焊接速度、施焊電流和施焊電壓四條施焊狀態曲線。
9、優選的，步驟(2)中當焊縫為單一焊縫時，按照起弧階段、平穩焊接階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段；當焊縫為多條焊縫拼接相連時，按照起弧階段、平穩焊接階段、過度階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段。
10、優選的，對施焊狀態曲線進行特征提取時，分別對分離出的每個時段的曲線數據以及整體曲線數據進行提取特征。
11、優選的，步驟(3)中從施焊狀態曲線中提取全部特征并形成矩陣fo，利用彈性網絡對施焊狀態特征矩陣fo進行降維，得到降維后的施焊狀態特征矩陣f1，完成特征篩選。
12、優選的，對施焊狀態特征矩陣fo進行降維的彈性網絡的損失函數如下：
13、
14、式中，y為訓練數據的實際值，樣本i為缺陷數據時取0，樣本i為健康數據時取1；m為特征數量，θj為第j個特征的權重；n為樣本數量；x為歸一化后的施焊狀態特征矩陣，x為x中的元素；θt為算法賦予各個特征的權重，θtx(i)為擬合函數，λ、ρ是調整參數。
15、優選的，將待檢測焊縫的施焊狀態數據的特征數據，結合健康標準施焊狀態數據的特征數據利用dpc聚類算法進行聚類分析，如果健康標準施焊狀態數據和待檢測焊縫的施焊狀態數據的聚類分析結果為被分為不同的兩類，則判定待檢測焊縫存在缺陷；如果聚類分析結果無法選出兩個聚類中心，則認為待檢測焊縫不存在缺陷。
16、優選的，利用dpc對待檢測焊縫的施焊狀態數據進行聚類分析的步驟如下：
17、將待檢測焊縫的施焊狀態數據的特征集與健康標準施焊狀態數據的特征集存為一個特征矩陣，計算每個樣本i的局部密度ρi和樣本i到局部密度比它大且距離它最近的樣本j的距離δi，計算公式為：
18、ρi＝∑χ(dij-dc
19、
20、式中，dij為數據點i和j的歐氏距離，dc為事先指定的截斷距離；χ為判別函數，當(dij-dc)>0時，χ＝1，反之χ＝0；依據計算出的ρi和δi，以δi為橫軸，ρi為縱軸，繪制決策圖；并利用決策圖進行聚類中心的選取。
21、進一步的，該種利用聚類分析法構建的自動焊缺陷診斷模型能夠用于多種常見的焊縫缺陷，包括氣孔、咬邊、未焊透、未熔合、焊瘤等焊縫缺陷的狀態數據，均可以通過該診斷模型完成診斷、篩選，該診斷模型需要確保施焊前的預熱處理等焊接前處理工作按質量完成，使導致焊縫存在缺陷的前處理、后處理工序問題不在本方案的解決范圍內。
22、在自動焊的施焊過程中，送絲速度、焊接速度、焊接電流和焊接電壓是影響焊縫質量的關鍵性因素，因此后續的特征提取就以上上述四條施焊狀態曲線為數據基礎。
23、進一步的，對采集到的數據進行預處理，將采集的施焊狀態數據進行校正、進行數據的對齊和劣點數據的剔除，包括采樣點個數明顯不在正常范圍內的數據，以及曲線形態高度偏離正常狀態的數據。
24、進一步的，針對施焊狀態數據進行特征提取前，首先需要對自動施焊的焊縫進行分析，不同施焊階段的送絲速度、焊接速度、焊接電流和焊接電壓特征不同，因此，結合焊縫形成的物理特點，需要將焊縫的施焊階段進行預先分離，對目標焊縫進行自動焊接時，當焊縫為單一焊縫時，按照起弧階段、焊接階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段；當焊縫為多條焊縫拼接相連時，由于不同焊縫在焊接時工藝參數不同，因此連接處需要過渡處理，按照起弧階段、第一焊接階段、第一過度階段、第二焊接階段、第二過度階段、···、第n焊接階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段。
25、針對施焊狀態曲線的固有形態和特點，對施焊狀態數據整體和各時段取件分別進行特征提取，包括但不限于施焊時長、各施焊狀態曲線的最大值、最小值、平均值、標準差、峰值、偏斜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：該方法包括步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(1)中焊縫無缺陷時的自動焊健康標準施焊狀態曲線包括健康狀態下施焊過程的送絲速度、焊接速度、焊接電流和焊接電壓四條施焊狀態曲線，健康標準數據由多次正常施焊獲取的多組數據抽樣混合而成。
3.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(1)中焊縫存在不同缺陷時的自動焊缺陷狀態施焊狀態曲線包括焊縫存在不同缺陷狀態對應施焊過程的送絲速度、焊接速度、施焊電流和施焊電壓四條施焊狀態曲線。
4.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(2)中當焊縫為單一焊縫時，按照起弧階段、平穩焊接階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段；當焊縫為多條焊縫拼接相連時，按照起弧階段、平穩焊接階段、過度階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段。
5.根據權利要求4所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：對施焊狀態曲線進行特征提取時，分別對分離出的每個時段的曲線數據以及整體曲線數據進行提
6.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(3)中從施焊狀態曲線中提取全部特征并形成矩陣Fo，利用彈性網絡對施焊狀態特征矩陣Fo進行降維，得到降維后的施焊狀態特征矩陣F1，完成特征篩選。
7.根據權利要求6所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的對施焊狀態特征矩陣Fo進行降維的彈性網絡的損失函數如下：
8.根據權利要求6所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：將待檢測焊縫的施焊狀態數據的特征數據，結合健康標準施焊狀態數據的特征數據利用DPC聚類算法進行聚類分析，如果健康標準施焊狀態數據和待檢測焊縫的施焊狀態數據的聚類分析結果為被分為不同的兩類則判定待檢測焊縫存在缺陷；如果聚類分析結果無法選出兩個聚類中心，則認為待檢測焊縫不存在缺陷。
9.根據權利要求8所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：利用DPC對待檢測焊縫的施焊狀態數據進行聚類分析的步驟如下：
10.一種自動焊缺陷診斷裝置，其特征在于：包括處理器以及存儲有計算機程序指令的存儲器；
...【技術特征摘要】
1.一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：該方法包括步驟如下：
2.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(1)中焊縫無缺陷時的自動焊健康標準施焊狀態曲線包括健康狀態下施焊過程的送絲速度、焊接速度、焊接電流和焊接電壓四條施焊狀態曲線，健康標準數據由多次正常施焊獲取的多組數據抽樣混合而成。
3.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(1)中焊縫存在不同缺陷時的自動焊缺陷狀態施焊狀態曲線包括焊縫存在不同缺陷狀態對應施焊過程的送絲速度、焊接速度、施焊電流和施焊電壓四條施焊狀態曲線。
4.根據權利要求1所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：所述的步驟(2)中當焊縫為單一焊縫時，按照起弧階段、平穩焊接階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段；當焊縫為多條焊縫拼接相連時，按照起弧階段、平穩焊接階段、過度階段、熄弧階段將施焊狀態曲線分為不同時段。
5.根據權利要求4所述的一種自動焊缺陷診斷方法，其特征在于：對施焊狀態曲線進行特征提取時，分別對分離出的每個時段的曲線數據以及...
【專利技術屬性】
技術研發人員：汪春民，段永軍，王洪福，王城坡，安迪，黎軍，
申請(專利權)人：中建五洲工程裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：
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