[发明专利]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

权利要求书

1.一种基于波形匹配的旋转电弧气保焊焊缝偏差识别方法，其特征在于，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，选择其算数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。 

2.根据权利要求1所述的基于波形匹配的旋转电弧气保焊焊缝偏差识别方法，其特征在于：在步骤（4）所述波形模板函数，其建立可以采用以下两种方式： 

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，例如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； 

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信号，例如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版函数； 

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； 

c）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版函数。 

3.根据权利要求1所述的基于波形匹配的旋转电弧气保焊焊缝偏差识别方法，其特征在于：步骤（4）中所述的预处理后的信号与不同焊缝偏差下的波形模板函数匹配的具体步骤如下： 

i）输入通过数据预处理模块处理的当前电弧旋转周期的焊接电弧电信号； 

ii）根据当前电弧旋转周期焊接电弧电信号的采样数，采用模版函数等距产生相同数目的模版信号； 

iii）使用相关函数计算当前电弧旋转周期下焊接电弧电信号波形与各焊缝偏差下模版波形的相关度，选择最匹配模版对应焊缝偏差值进行输出。