【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及焊接領(lǐng)域，具體涉及背面焊縫寬度預(yù)測和控制領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、為了保證焊接產(chǎn)品的使用安全，需要焊后對焊縫的外觀質(zhì)量進行一定的檢測與評估。目前，該類檢測仍主要依賴于有檢測經(jīng)驗的專業(yè)人員通過目測或使用焊縫檢測尺等測量工具來實現(xiàn)。但因人工檢測的滯后性，對焊縫的實際成型難以實時把控，若再進行返修，將造成一定的人工成本與經(jīng)濟損失。此外，在焊接實施過程中，焊縫寬度與余高對于焊接的質(zhì)量和強度有著重要的影響，焊接背面的熔寬就是熔透狀態(tài)的直觀表現(xiàn)之一。對接焊中背面焊縫由正面焊縫滲透工件對接縫隙形成，其與正面焊縫的成形息息相關(guān)。
2、焊縫背面寬度是判斷焊接質(zhì)量的重要依據(jù)，如何準確實時監(jiān)測并調(diào)節(jié)背面焊縫寬度是一種有效提高焊接質(zhì)量的方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的一個目的是提供一種對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法。
2、為實現(xiàn)上述目的的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法包括如下步驟：采集同坡口角度下熔池圖像數(shù)據(jù)和焊接時的音頻數(shù)據(jù)，以及所述熔池圖像數(shù)據(jù)和所述音頻數(shù)據(jù)對應(yīng)時刻的背面焊縫寬度；將采集的音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為二維數(shù)據(jù)，使所述熔池圖像數(shù)據(jù)和背面焊縫寬度共同作輸入值，構(gòu)建關(guān)于使用熔池圖像、音頻預(yù)測背面焊縫寬度的回歸模型。
3、在一個或多個實施例中，將采集的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過短時傅里葉變換，生成聲譜圖。
4、在一個或多個實施例中，使用三維掃描儀獲得背面焊縫；將垂直于工件底部方向的高度值作為灰度值，將三維掃描儀獲得的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二維灰度圖像；使用閾值分割獲取背面焊縫
5、在一個或多個實施例中，計算出每張圖像對應(yīng)時刻背面焊縫的長度，根據(jù)所述長度-寬度曲線求出每張圖像中正面熔池對應(yīng)的背面焊縫寬度。。
6、在一個或多個實施例中，構(gòu)建回歸模型的步驟為：將圖像數(shù)據(jù)在patch?partition模塊中進行分塊，在通道維度上展平；經(jīng)過多個連續(xù)的層次化結(jié)構(gòu)逐層提取圖像的特征；對特征數(shù)據(jù)進行歸一化處理和池化處理，通過全連接層獲得背面熔寬預(yù)測值。
7、本專利技術(shù)的再一個目的是提供一種對接焊背面焊縫寬度控制方法，使用上述對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法獲得回歸模型，將所述回歸模型的輸出值作為pid算法的輸入值，使用pid算法調(diào)控焊接過程的焊接電流。
8、在一個或多個實施例中，使用所述回歸模型獲得多組背面焊縫寬度預(yù)測值，使用所述多組背面焊縫寬度預(yù)測值的平均值作為pid算法的輸入值。
9、在一個或多個實施例中，通過調(diào)控pid算法的控制系數(shù)調(diào)節(jié)焊接電流。
10、本專利技術(shù)的另一個目的是提供一種對接焊背面焊縫寬度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括圖像采集系統(tǒng)、音頻采集系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)以及控制模塊，圖像采集系統(tǒng)包括熔池相機；音頻采集系統(tǒng)包括麥克風和采集卡；焊接系統(tǒng)包括焊槍和焊接機器人，所述焊接機器人與所述焊槍連接，所述熔池相機和所述麥克風設(shè)置在所述焊槍上并跟隨所述焊槍一起運動；控制模塊，所述控制模塊調(diào)控用于通過上述方法向所述焊接系統(tǒng)發(fā)出焊接電流信號。
11、所述焊槍與焊接方向成60°角。
12、上述預(yù)測、控制方法分別基于熔池相機與麥克風獲得的圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)作為雙輸入，構(gòu)建出關(guān)于對接焊背面焊縫寬度預(yù)測值的回歸模型，特別是通過增加音頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成的二維數(shù)據(jù)，與圖像數(shù)據(jù)共同作為輸入值，并通過分別處理和融合，獲得準確的回歸模型，能夠顯著提高模型的抗干擾能力和精度，避免因圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差而影響準確性的問題，實現(xiàn)對接焊背面焊縫寬度的實時、準確預(yù)測；并進一步基于該預(yù)測值，通過pid控制算法調(diào)節(jié)焊接電流，實現(xiàn)對背面焊縫寬度的實時控制，保證對接焊的焊接質(zhì)量。
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1.對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，將采集的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過短時傅里葉變換，生成聲譜圖。
3.如權(quán)利要求1所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，使用三維掃描儀獲得背面焊縫；將垂直于工件底部方向的高度值作為灰度值，將三維掃描儀獲得的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二維灰度圖像；使用閾值分割獲取背面焊縫的輪廓；擬合獲得連續(xù)的背面焊縫長度-寬度曲線。
4.如權(quán)利要求3所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，計算出每張圖像對應(yīng)時刻背面焊縫的長度，根據(jù)所述長度-寬度曲線求出每張圖像中正面熔池對應(yīng)的背面焊縫寬度。
5.如權(quán)利要求1所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，構(gòu)建回歸模型的步驟為；
6.對接焊背面焊縫寬度控制方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1-5所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法獲得回歸模型，
7.如權(quán)利要求6所述的對接焊背面焊縫寬度控制方法，其特征在于，使用所述回歸模型獲得多組背面焊縫寬度預(yù)測值，使用所述多組背面焊縫寬度預(yù)測值的
8.如權(quán)利要求7所述的對接焊背面焊縫寬度控制方法，其特征在于，通過調(diào)控PID算法的控制系數(shù)調(diào)節(jié)焊接電流。
9.對接焊背面焊縫寬度控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：
10.如權(quán)利要求9所述的對接焊背面焊縫寬度控制系統(tǒng)，所述焊槍與焊接方向成60°角。
...【技術(shù)特征摘要】
1.對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，將采集的音頻數(shù)據(jù)經(jīng)過短時傅里葉變換，生成聲譜圖。
3.如權(quán)利要求1所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，使用三維掃描儀獲得背面焊縫；將垂直于工件底部方向的高度值作為灰度值，將三維掃描儀獲得的三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二維灰度圖像；使用閾值分割獲取背面焊縫的輪廓；擬合獲得連續(xù)的背面焊縫長度-寬度曲線。
4.如權(quán)利要求3所述的對接焊背面焊縫寬度預(yù)測方法，其特征在于，計算出每張圖像對應(yīng)時刻背面焊縫的長度，根據(jù)所述長度-寬度曲線求出每張圖像中正面熔池對應(yīng)的背面焊縫寬度。
5.如權(quán)利要求1所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳月峰，劉衛(wèi)華，趙海麗，王樹昂，楊慶，李佳鑫，鄭皓勻，陳金強，張毅，游利彬，
申請(專利權(quán))人：中國核工業(yè)第五建設(shè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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