專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于弧焊質(zhì)量評(píng)定領(lǐng)域，特別涉及一種利用弧焊過(guò)程電弧聲信號(hào)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的定量評(píng)價(jià)方法。
背景技術(shù)：
焊接過(guò)程中產(chǎn)生的電弧聲信號(hào)蘊(yùn)涵著豐富的電弧信息，與電弧行為、熔滴過(guò)渡方式、電弧穩(wěn)定性、焊縫質(zhì)量等有著密切的相關(guān)性，是研究焊接過(guò)程穩(wěn)定性及焊接質(zhì)量監(jiān)控的重要信息源之一。穩(wěn)定的焊接過(guò)程，電弧聲柔和平穩(wěn)，飛濺較少或基本沒(méi)有。飛濺降低了焊接生產(chǎn)率，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。當(dāng)飛濺產(chǎn)生時(shí)會(huì)發(fā)出“啪”的爆破聲，使電弧聲信號(hào)的電壓增大，輸出能量增加。因此，通過(guò)分析電弧聲信號(hào)的能量變化能觀察到飛濺的發(fā)生及程度，進(jìn)一步可判斷焊接過(guò)程的穩(wěn)定性。劉立君等研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)MIG焊電弧聲信號(hào)的采集和分析平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上研究了 MIG焊電弧聲信號(hào)與熔透狀態(tài)相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)熔透狀態(tài)下的電弧聲信號(hào)能量明顯高于未熔透狀態(tài)，當(dāng)焊縫發(fā)生過(guò)熔透時(shí)，信號(hào)能量降低；蘭州理工大學(xué)馬躍洲以短路過(guò)渡C02焊接過(guò)程電弧聲信號(hào)為主要研究對(duì)象，分析了電弧聲信號(hào)與焊接狀態(tài)的相關(guān)性，認(rèn)為可采用電弧聲信號(hào)進(jìn)行焊接狀態(tài)的模式識(shí)別，不同的電弧聲信號(hào)形態(tài)表明了焊接的不同階段，并利用電弧聲頻帶能量集合建立焊接飛濺量預(yù)測(cè)的BP網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程飛濺量的預(yù)測(cè)；蘭州理工大學(xué)樊丁、石圩團(tuán)隊(duì)以鋁合金MIG焊的電弧聲為研究對(duì)象，分析了電弧聲與熔滴過(guò)渡的相關(guān)性；通過(guò)ARMA雙譜對(duì)不同熔滴過(guò)渡的電弧聲進(jìn)行分析，建立不同熔滴過(guò)渡的電弧聲模式，實(shí)現(xiàn)了基于電弧聲的熔滴過(guò)渡類(lèi)型快速識(shí)別；上海交通大學(xué)研究了 GTAW焊時(shí)氣流、焊接速度、電弧長(zhǎng)度和聲音信號(hào)采集角度對(duì)采集到的聲壓信號(hào)的影響，得到了不同參數(shù)對(duì)電弧聲影響情況的定性變化趨勢(shì)。從上述對(duì)焊接過(guò)程電弧聲的研究來(lái)看，到目前為止，關(guān)于焊接過(guò)程電弧聲的監(jiān)測(cè)和研究并不多，主要集中在電弧聲特性和焊接質(zhì)量的相關(guān)性上，尚未有利用電弧聲進(jìn)行焊接過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)的研究報(bào)道。在國(guó)內(nèi)專(zhuān)利中檢索，也尚未發(fā)現(xiàn)有利用電弧聲評(píng)價(jià)的焊接過(guò)程穩(wěn)定性的專(zhuān)利公開(kāi)。短時(shí)能量分析是語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域分析的基本方法，在語(yǔ)音信號(hào)檢測(cè)、語(yǔ)音信號(hào)能量區(qū)分、語(yǔ)音識(shí)別等方面具有廣泛應(yīng)用，利用短時(shí)能量能表征電弧聲的穩(wěn)定性，但是僅以短時(shí)能量無(wú)法實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性的定量分析。就國(guó)內(nèi)目前公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看，利用短時(shí)能量對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。綜上所述，利用電弧聲進(jìn)行焊接過(guò)程穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)還處于國(guó)內(nèi)空白階段，結(jié)合電弧聲的短時(shí)能量和統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)對(duì)焊接過(guò)程穩(wěn)定性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，是焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的新途徑
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)當(dāng)前焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的不足，提供一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，將短時(shí)能量和統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性的定量評(píng)價(jià)。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法是指將去噪后的電弧聲信號(hào)進(jìn)行短時(shí)能量計(jì)算，利用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)繪制概率累積分布圖和概率分布直方圖，計(jì)算概率累計(jì)分布曲線的階段斜率與能量的概率分布最大值，最后通過(guò)自行設(shè)計(jì)的電弧聲評(píng)價(jià)指標(biāo)ASST (Arc Sound Statistics)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。具體包括如下步驟(I)利用測(cè)試平臺(tái)采集焊接過(guò)程的電弧聲信號(hào)；(2)對(duì)所采集的電弧聲數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)小波包濾波算法實(shí)現(xiàn)信噪分離，得到特征值明顯的電弧聲信號(hào)；(3)通過(guò)加窗，計(jì)算電弧聲信號(hào)的短時(shí)能量；(4)計(jì)算短時(shí)能量概率累積分布(Cumulative Distribution Function, CDF),并繪制相應(yīng)曲線；(5)計(jì)算短時(shí)能量概率分布，并繪制概率分布直方圖；(6)設(shè)置邊界條件，利用微變等效思想，求解步驟(4)求出的概率累積分布曲線的階段斜率Enmp ；(7)對(duì)步驟(5)所得概率分布直方圖，求取穩(wěn)定條件下某個(gè)電流最大能量分布概率對(duì)應(yīng)的能量點(diǎn)的概率值Enp ；(8)求解自行設(shè)計(jì)的焊接過(guò)程電弧聲穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)ASST。所述步驟(3)中的短時(shí)能量定義為下式
權(quán)利要求
1.一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于將去噪后的電弧聲信號(hào)進(jìn)行短時(shí)能量計(jì)算，利用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)繪制概率累積分布圖和概率分布直方圖，計(jì)算概率累計(jì)分布曲線的階段斜率與能量的概率分布最大值，最后通過(guò)自行設(shè)計(jì)的電弧聲評(píng)價(jià)指標(biāo)ASST (Arc Sound Statistics)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià),具體包括如下步驟 (1)利用測(cè)試平臺(tái)采集焊接過(guò)程的電弧聲信號(hào)； (2)對(duì)所采集的電弧聲數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)小波包濾波算法實(shí)現(xiàn)信噪分離，得到特征值明顯的電弧聲信號(hào)； (3)通過(guò)加窗，計(jì)算電弧聲信號(hào)的短時(shí)能量； (4)計(jì)算短時(shí)能量概率累積分布，并繪制相應(yīng)曲線； (5)計(jì)算短時(shí)能量概率分布，并繪制概率分布直方圖； (6)設(shè)置邊界條件，利用微變等效思想，求解步驟(4)求出的概率累積分布曲線的階段斜率EnCDF ； (7)對(duì)步驟(5)所得概率分布直方圖，求取穩(wěn)定條件下某個(gè)電流最大能量分布概率對(duì)應(yīng)的能量點(diǎn)的概率值Enp; (8)求解自行設(shè)計(jì)的焊接過(guò)程電弧聲穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)ASST。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟(6)中的Enmp按以下公式計(jì)算
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟(7)中的Enp按以下公式計(jì)算EnP = P[w ⑴]
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，其特征在于，步驟(8)中的ASST按以下公式計(jì)算 ASST = EnCDFX Enp
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電弧聲的弧焊過(guò)程穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)方法，具體是指將去噪后的電弧聲信號(hào)進(jìn)行短時(shí)能量計(jì)算，利用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)繪制概率累積分布圖和概率分布直方圖，計(jì)算概率累計(jì)分布曲線的階段斜率與能量的概率分布最大值，最后通過(guò)自行設(shè)計(jì)的電弧聲評(píng)價(jià)指標(biāo)ASST實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。本發(fā)明將短時(shí)能量和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)了電弧聲的焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)體系，綜合考慮電弧聲能量的分布和變化趨勢(shì)這兩種情況，自行設(shè)計(jì)了基于短時(shí)能量的焊接過(guò)程穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，本發(fā)明所述方法能利用電弧聲有效地量化弧焊過(guò)程的穩(wěn)定性程度。
文檔編號(hào)B23K9/095GK102744493SQ20121022762
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者姚屏 申請(qǐng)人:廣東技術(shù)師范學(xué)院