[发明专利]一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法

权利要求书

1.一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在不同焊接场景下，基于当前焊接工艺规程设置的保护气流速范围进行调整，获取不同保护气体流速下对应的焊接高频时序数据，包括焊接电流、电压和送丝速度，并根据实际过程是否发生焊接异常，对每组高频时序数据进行标注；其中发生异常则标注为1，正常焊接标注为0；

步骤S2、基于步骤S1获取的数据集进行特征提取，针对焊接电压、电流和送丝速度，以预设滑动窗大小进行特征提取；以提取后的特征数据作为场景分类模型的入模数据集；

步骤S3、对步骤S2获取的入模数据集进行切分；数据集包括训练集、测试集和验证集，按照固定比例提取；

步骤S4、对各场景进行编码，并以场景分类编码作为训练目标，选取机器学习分类算法模型搭建场景分类模型进行训练，最终通过测试集进行场景分类模型精度测试，评估模型分类效果；

步骤S5、场景分类模型训练完成后，通过步骤S3留出的验证集进行模拟运行验证，并确定场景分类策略；

步骤S6、将验证后的场景分类模型部署至边缘侧，采集实际焊接高频时序数据并输入至分类模型，获取场景分类结果，并根据步骤S1中焊接实验获取的对应焊接场景下保护气流速范围，确定不发生焊接异常时的最低焊接保护气流速，基于该流速进行气流控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，所述步骤S1中针对每种焊接场景重复若干次焊接，采集不同设定流速下的各项时序数据，形成若干组用于描述该焊接场景的数据集；依次降低设定流速，直至发生焊接异常，并记录下每个场景下未发生焊接异常时的最低保护气流速值。

3.根据权利要求1所述的一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，所述步骤S2中针对焊接电压、电流和送丝速度，以预设滑动窗大小进行特征提取；提取的特征包括时域特征、频域特征和时频域特征。

4.根据权利要求1所述的一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，所述步骤S3中采用预先留出验证集的方式切分入模数据集；具体地，首先按照预设比例抽取不同焊接场景下相同保护气体流速对应的高频时序数据的特征，在抽取验证集完毕后，将剩余特征数据集随机乱序，并按比例划分出训练集和测试集。

5.根据权利要求1所述的一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，所述步骤S4中采用XGboost模型搭建场景分类模型，输入训练集数据，进行模型训练；采用网格搜索的方式进行模型参数调节。

6.根据权利要求1所述的一种基于场景匹配的焊接保护气体控制方法，其特征在于，所述步骤S5中场景分类策略包括：

设定判定窗口长度为N，不断迭代窗长；在每一窗长下，当窗口内预测场景超过50%均为连续相同场景a，则判定该窗口属于场景a；在迭代每个判定窗口长度时，分别将验证集特征数据输入模型，按照判定窗口长度截取特征数量，并基于上述匹配策略进行场景分类；不断迭代窗口长度，选择准确率最高的判定窗口长度作为场景匹配的判定依据。