【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及激光焊接，具體涉及一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測方法和系統(tǒng)。
技術介紹
1、在新能源電池中，極耳作為電池的外部連接端子，負責將集流體所收集的電流引出并與外部電路連接。激光焊接技術憑借其高精度、高速度、小熱影響區(qū)和強靈活性等優(yōu)勢，在新能源領域得到廣泛應用，尤其適合薄材料的焊接。然而，多層極耳的激光焊接是一項挑戰(zhàn)性工藝，需要在最小化激光能量輸入與防止虛焊之間找到平衡點。極耳焊縫的虛焊缺陷會嚴重影響電池的內(nèi)阻、電容量、發(fā)熱、循環(huán)壽命和安全性，進而降低電池性能并增加安全隱患。
2、激光焊接過程的實時監(jiān)測對于調(diào)整焊接參數(shù)、保障焊接質(zhì)量和一致性至關重要。當前，虛焊檢測仍依賴如拉力測試、金相分析和工業(yè)ct等傳統(tǒng)離線方法，這些方法往往具有破壞性，且需要昂貴復雜設備，無法實現(xiàn)焊縫虛焊的即時診斷，存在明顯局限性。研究顯示，激光焊接過程中的光輻射信號能反映等離子體狀態(tài)、激光吸收效率及熔池溫度等關鍵參數(shù)，與焊接質(zhì)量密切相關。因此，采用多波段光電傳感技術捕捉分析這些光輻射信號，可以作為實現(xiàn)虛焊缺陷實時檢測的關鍵途徑。
3、目前，光電傳感技術憑借高采樣頻率和靈敏度的光電二極管及適配的光學元件，能夠?qū)崟r多波段采集激光焊接過程中的光輻射信號，該技術不僅成本效益顯著，還具備適應各類焊接場景的靈活性。然而，現(xiàn)有技術所測得的信號僅指示光輻射強度變化，無法直接識別虛焊缺陷，對焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化與質(zhì)量控制存在局限性。對于虛焊缺陷的判斷，目前仍然主要通過大量工藝試驗確定信號閾值或人為主觀判斷虛焊缺陷，這不僅耗時耗力，還易導致虛
技術實現(xiàn)思路
1、針對
技術介紹
中存在的技術問題，本專利技術提供了一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測方法和系統(tǒng)，利用高靈敏度光電傳感技術獲取的多波段光輻射信息構建虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集，并構建基于支持小波散射網(wǎng)絡(wavelet?scattering?network,wsn)和長短期記憶(long?short-term?memory,lstm)網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，無需人工干預，實現(xiàn)對虛焊缺陷的快速準確預測。
2、根據(jù)本申請的一個方面，本專利技術提供了一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測方法，包括：將預先獲取的不同激光能量下動力電池極耳激光焊接過程中實時采集的多個波段完整光電信號分別分成多個子光電信號，根據(jù)焊縫有無虛焊的情況對各所述子光電信號進行區(qū)分并標識有虛焊或無虛焊標簽，基于標識的光電信號數(shù)據(jù)構建虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集，將所述虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集按設定比例隨機分成訓練集、驗證集和測試集；構建小波散射網(wǎng)絡并利用小波散射網(wǎng)絡從所述訓練集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維；構建長短期記憶網(wǎng)絡并利用小波散射網(wǎng)絡提取的特征數(shù)據(jù)進行訓練，得到訓練后的長短期記憶網(wǎng)絡；將所述訓練后的長短期記憶網(wǎng)絡對所述測試集樣品數(shù)據(jù)進行預測并輸出預測結果。
3、進一步地，所述多個波段完整光電信號至少包括波長300-700nm的可見光信號、波長為1064nm的激光反射信號和波長為1100-1800nm的近紅外光信號。
4、進一步地，所述虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集按6：2：2隨機分成訓練集、驗證集和測試集。
5、進一步地，所述利用小波散射網(wǎng)絡從所述訓練集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)，包括：從所述訓練集樣本數(shù)據(jù)提取出多尺度特征向量；通過小波濾波器進行小波變換，將輸入數(shù)據(jù)在不同尺度上進行分解；對每個尺度的小波系數(shù)進行取模運算，即計算系數(shù)的絕對值，得到非線性化的結果；對所述得到非線性化的結果進行平均池化處理，以減少特征的維度；通過多層小波變換和多次非線性操作，生成散射系數(shù)，并對得到的散射系數(shù)進行平均池化處理；組合所有層的散射系數(shù)，構建出對應的特征向量。
6、進一步地，所述通過小波濾波器進行小波變換，將輸入數(shù)據(jù)在不同尺度上進行分解時，對輸入信號x(t)執(zhí)行小波變換的計算公式如下：
7、wj,k(x)＝∫x(t)ψj,k(t)dt
8、其中，wj,k(x)是小波系數(shù)，ψj,k(t)是小波基函數(shù)，j和k分別表示尺度和平移參數(shù)；
9、所述對每個尺度的小波系數(shù)進行取模運算，得到非線性化的結果，計算公式如下：
10、u1＝|wj,k(x)|
11、對所述得到非線性化的結果進行平均池化處理，以減少特征的維度，其公式如下：
12、s1＝u1*φ
13、其中，φ是一個低通濾波器，*表示卷積操作；
14、所述通過多層小波變換和多次非線性操作，生成散射系數(shù)，并對得到的散射系數(shù)進行平均池化處理時，設m層為設定需達到的層次，第m層的輸出可以表示為：
15、
16、進一步地，所述構建長短期記憶網(wǎng)絡并利用小波散射網(wǎng)絡提取的特征數(shù)據(jù)進行訓練時，結合小波散射網(wǎng)絡提取的特征數(shù)據(jù)和長短期記憶網(wǎng)絡的動態(tài)時間序列處理能力，實現(xiàn)更精細的特征學習和時間動態(tài)建模，所述長短期記憶網(wǎng)絡通過遺忘門、輸入門、候選記憶單元和輸出門來控制信息流動與更新，具體操作如下：
17、遺忘門的計算：其計算公式為：
18、ft＝σ(wf·[ht-1,xt]+bf)
19、其中，ft是遺忘門的輸出；σ是sigmoid激活函數(shù)；wf是權重矩陣；[ht-1,xt]是上一個時刻的隱藏狀態(tài)和當前輸入的連接；bf是偏置項；
20、輸入門及候選狀態(tài)計算：所述輸入門控制新信息的加入程度，其包括兩個部分：一個sigmoid層決定需要更新的信息，另一個tanh層生成新的候選記憶單元，其計算公式為：
21、it＝σ(wi·[ht-1,xt]+bi)
22、
23、其中，it是輸入門的輸出；是新的候選記憶單元；wi和wc是權重矩陣；bi和bc是偏置項；
24、記憶單元狀態(tài)更新：通過遺忘門和輸入門的作用，更新當前的記憶單元狀態(tài)，其計算公式為：
25、
26、其中，ct是當前時刻的記憶單元狀態(tài)；ct-1是上一個時刻的記憶單元狀態(tài)；
27、輸出門計算：其計算公式如下：
28、ot＝σ(wo·[ht-1,xt]+bo)ht
29、ht＝ot·tanh(ct)
30、其中，ot是輸出門的輸出；ht是當前時刻的隱藏狀態(tài)；wo是權重矩陣；bo是偏置項；
31、全連接層計算：在長短期記憶網(wǎng)絡的輸出之后添加一個全連接層，并應用softmax激活函數(shù)實現(xiàn)分類任務，其計算公式如下：
32、
33、其中，xi是輸入特征，e是自然常數(shù)。
34、進一步地，還包括：利用小波散射網(wǎng)絡從所述驗證集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維；所述構建長短期記憶網(wǎng)絡包括對網(wǎng)絡參數(shù)的初始化；利用小波散射網(wǎng)絡提取的驗證集樣本數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)進行驗證，并根據(jù)驗證結果調(diào)整所述網(wǎng)絡參數(shù)，獲得驗證后的所述長短期記憶本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個波段完整光電信號至少包括波長300-700nm的可見光信號、波長為1064nm的激光反射信號和波長為1100-1800nm的近紅外光信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集按6：2：2隨機分成訓練集、驗證集和測試集。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用小波散射網(wǎng)絡從所述訓練集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)，包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述通過小波濾波器進行小波變換，將輸入數(shù)據(jù)在不同尺度上進行分解時，對輸入信號x(t)執(zhí)行小波變換的計算公式如下：
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述構建長短期記憶網(wǎng)絡并利用小波散射網(wǎng)絡提取的特征數(shù)據(jù)進行訓練時，結合小波散射網(wǎng)絡提取的特征數(shù)據(jù)和長短期記憶網(wǎng)絡的動態(tài)時間序列處理能力，實現(xiàn)更精細的特征學習和時間動態(tài)建模，所述長短期記憶網(wǎng)絡通過遺忘門、輸入門、候選記憶單元和輸出門來控制信息流動與更新，具體操作
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括：利用小波散射網(wǎng)絡從所述驗證集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)并實現(xiàn)數(shù)據(jù)降維；
8.一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測系統(tǒng)，其特征在于：包括：
9.一種電子設備，包括存儲器和處理器，其中，所述存儲器用于存儲一條或多條計算機指令，其中，所述一條或多條計算機指令被所述處理器執(zhí)行以實現(xiàn)權利要求1至7任一項所述的方法。
10.一種可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機指令，其中，該計算機指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至7任一項所述的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種動力電池極耳激光焊接的虛焊實時檢測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個波段完整光電信號至少包括波長300-700nm的可見光信號、波長為1064nm的激光反射信號和波長為1100-1800nm的近紅外光信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述虛焊缺陷樣本數(shù)據(jù)集按6：2：2隨機分成訓練集、驗證集和測試集。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用小波散射網(wǎng)絡從所述訓練集樣本數(shù)據(jù)提取特征數(shù)據(jù)，包括：
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述通過小波濾波器進行小波變換，將輸入數(shù)據(jù)在不同尺度上進行分解時，對輸入信號x(t)執(zhí)行小波變換的計算公式如下：
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述構建長短期記憶網(wǎng)絡并利...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：邰紫鵬，彭彪，吳頔，張培磊，曾達，
申請(專利權)人：泰爾智慧上海激光科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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