[发明专利]一种基于MP-NBFE法的焊缝跟踪特征信号提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种针对电弧传感焊缝跟踪的坡口扫描特征信号的提取，特别是一种基于MP-NBFE法的焊缝跟踪特征信号提取方法。 

背景技术

焊接电弧是一种典型的非线性非平稳的时变负载。随着焊接过程的进行，传感器磁性能、电弧的燃烧状况、与之相关的熔滴过渡等均会发生变化。这些变化在焊接过程电信号的时频域上均有所体现。 

非线性非平稳信号的分析、处理以及特征提取问题一直是学术和工程界关注的热点问题之一。采用Fourier分析处理这类数据，将会产生许多虚假的谐波分量，从而导致能量泄漏。近年来出现了STFT分析、小波分析等新的时频分析方法对非平稳数据进行处理，并在工程实际中获得了一定的应用，但仍是以Fourier分析为理论依据，显得柔性不足。匹配追踪(MP)算法是在小波变换的基础上提出来的一种新方法，具有更高的时频分辨率和客观性，但是MP算法是一种贪婪算法，计算效率非常低。非参数基函数特征提取方法的模板信号与实际数据逼近的程度，会直接影响最终分析结果的精度。 

文中结合非参数基函数特征提取法和匹配追踪法各自优点，提出一种基于磁控电弧焊缝跟踪的特征信号提取的新方法，提取出了反映扫描坡口的特征信号，该方法对焊缝跟踪系统的测试与评价、故障诊断都有很好的参考价值。 

发明内容

本发明的目的是提供一种的基于MP-NBFE法的焊缝跟踪特征信号提取方法。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：电弧传感器控制电弧摆动或旋转以进行焊缝坡口扫描，由霍尔传感器采集原始信号，采用MP-NBFE信号提取方法对原始信号进行滤波、分析和处理，提取焊缝坡口扫描的特征信号，用以导出焊枪相对焊缝的偏差信息。 

在提取原始信号后，首先自适应调整模板信号，使其逼近原始信号中的某一特征成分，用非参数基函数特征波形提取方法计算出与该模板信号最匹配的信号特征成分的最优估计；然后，依照匹配追踪的原理，用最优估计值去更新对应的信号余量，在新的信号余量中继续寻找计算其他特征成分的最好估计，重复执行该过程，直到信号余量的能量小于预先设定的阈值；最后，确定坡口扫描特征信号为几次匹配后的波形。 

所述匹配追踪是基于投影追踪算法提出的逐步递推法，是一种自适应分解算法，该算 法对基元函数{φ_γ(t)}无正交要求，是一种从分析域D中逐步挑选一组时频原子来计算x(t)的一个线性展开的迭代算法，通过求解x(t)在D上的正交投影对x(t)进行连续逼近，从而保证了信号按选定的时频原子分解的唯一性。 

本发明的有益效果是：该方法有效的结合了匹配追踪法的优点与非参数基函数特征波形提取方法的优点，同时针对电弧传感焊缝跟踪原始信号的特点，提取出了反映扫描坡口的特征信号，解决了硬件滤波存在延时，小波降噪处理非平稳信号过程中柔性不足的问题。 

附图说明

图1是本发明基于匹配追踪和非参数基函数特征提取流程图。 

图2是本发明原始焊接电压波形图。 

图3是本发明原始焊接电压频谱图。 

图4是本发明基于MP-NBFE方法对原始信号的提取结果。 

图5是本发明原始信号提取结果对应的频谱图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。 

实施例1，本发明提供一种基于MP-NBFE法的焊缝跟踪特征信号提取方法，电弧传感器控制电弧摆动或旋转以进行焊缝坡口扫描，由霍尔传感器采集原始信号，采用MP-NBFE信号提取方法对原始信号进行滤波、分析和处理，提取焊缝坡口扫描的特征信号，用以导出焊枪相对焊缝的偏差信息。参阅图1至图5。 

实施例2，在提取原始信号后，首先自适应调整模板信号，使其逼近原始信号中的某一特征成分，用非参数基函数特征波形提取方法计算出与该模板信号最匹配的信号特征成分的最优估计；然后，依照匹配追踪的原理，用最优估计值去更新对应的信号余量，在新的信号余量中继续寻找计算其他特征成分的最好估计，重复执行该过程，直到信号余量的能量小于预先设定的阈值；最后，确定坡口扫描特征信号为几次匹配后的波形。参阅图1至图5，其余同实施例1。