一种旋转电弧窄间隙mag焊焊缝偏差识别装置及方法
【专利摘要】本发明公开一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置及方法，所述装置包括旋转电弧焊炬、电弧旋转位置传感器、传声器、声音调理模块、数据采集模块、电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块、多周期焊缝偏差统计模块，传声器距离电弧安置于窄间隙坡口对称面上，依次连接声音调理模块、数据采集模块；电弧旋转位置传感器安装于旋转电弧焊炬上，其输出信号连接到数据采集模块，数据采集模块依次连接电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块和多周期焊缝偏差统计模块至输出焊缝偏差。本发明获取窄间隙焊缝偏差效率高且准确可靠。
【专利说明】
一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种旋转电弧窄间隙MAG焊，更具体地说是涉及一种基于声音传感的 旋转电弧窄间隙MG焊焊缝偏差识别装置及方法，属于焊接自动化技术领域。
【背景技术】
[0002] 旋转电弧窄间隙MAG焊是实现大厚板熔化极焊接的高效焊接方法，具有焊缝截面 积小、焊接填充金属少、焊接热输入低、焊接效率高、焊接接头性能好，在造船、压力容器焊 接，以及钢结构制造中应用越来越广泛。为了保证旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝的质量，使坡 口左右侧壁都均匀熔透，需要保证旋转电弧焊炬的电弧中心与窄间隙工件的坡口中心严格 对准。为此需要对旋转电弧窄间隙MAG焊焊接过程进行实时有效的焊缝跟踪控制，其关键就 是能够实现实时可靠的焊缝偏差的识别和提取。
[0003]目前应用于焊缝偏差识别的传感器主要有:机械式传感器、电磁感应式传感器、焊 接温度场传感器、电弧传感器、CCD视觉传感器和声音传感器等。其中，声音传感器因其不受 侧壁上附着的飞溅、坡口底部变化的影响以及焊接过程中产生的烟尘、弧光、电磁的干扰， 信息量大，适用坡口形式多等优点，被认为是一种很具有发展前景的传感方法。
[0004]关于窄间隙焊接的声音传感技术的研究并不多，在文献"窄间隙MAG焊电弧声与电 弧作用位置的相关性"（兰虎等，机械工程学报，2014年，第50卷，第24期，38~43页）中，提出 窄间隙MAG焊电弧声信号与电弧中心作用位置具有相关性，该系统通过对窄间隙MAG脉冲立 焊过程中电弧声信号的提取、处理和分析，发现电弧声信号能量的频谱分布与电弧作用中 心到窄间隙工件坡口侧壁的距离具有高度的相关性，随着电弧作用中心到窄间隙工件坡口 侧壁距离的逐渐增大，电弧声信号能量在低频范围内的分布始终存在，其分布总体呈现从 断续到连续再到断续的特征，然而当电弧作用中心到窄间隙坡口侧壁的距离达到2.6mm以 上时，其电弧声信号能量在高频范围内会出现分布，其分布总体上呈现从断续到连续的特 征。所以利用窄间隙MAG脉冲立焊电弧声信号在时域和频域范围内的分布规律可以实现窄 间隙焊缝跟踪。该方法仅研究了摇动电弧窄间隙焊接电弧声信号，而且其摇动频率低，没有 对高速的旋转电弧声信号进行研究。在文献"基于电弧声信号特征分析MAG焊熔透状态在 线监测"（毕淑娟等，焊接学报，2010年，第31卷，第5期，17~20页）中，开发了一种基于MG焊 接过程的可听电弧声信号的采集和处理的焊缝熔透状态在线监测方法，采用小波降噪法和 短时加窗等预处理手段对电弧声信号进行预处理，提取特征参数，对特征向量进行PCA参数 计算融合处理，并以此作为输入参量，将四种焊缝熔透状态作为输出参量，建立了基于BP和 RBF的焊缝熔透状态的辨识网络模型，并对这两种焊缝熔透状态的辨识网络模型进行相应 的应用验证，都可以实现对焊缝熔透状态的在线识别。该方法只进行MG焊接过程的在线监 测，未见实现焊缝的同步跟踪控制。在文献"MIG焊电弧声信号与熔透状态相关性"中，对以 电弧声信号作为焊缝熔透状态监控的潜在源信号进行了研究，提取了平板对接MIG焊的射 流过渡过程中产生的非平稳的电弧声信号，采用小波变换技术对电弧声信号进行处理，再 从时域、频域和时频联合域三个角度对电弧声信号与焊缝熔透状态的相关性进行研究分 析，发现1.5~4.5kHz频率段内电弧声信号能量的变化可以准确地被检测提取出来，从而用 来表征焊接过程中焊缝熔透状态的改变。该方法仅研究了平板对接MIG焊电弧声信号，没有 研究窄间隙MG焊电弧声信号。
[0005] 已有授权的专利中，清华大学的王耀文等人在专利名称为"等离子弧焊熔池穿孔 状态的声音信号传感方法及其系统"（申请号:00105933.5)的发明专利中，提出一种针对等 离子焊接的声音传感方法，通过在等离子焊枪附近架置传声器，实时采集等离子弧焊接过 程中的声音信号s(t)并存储入计算机;再对采集的信号进行离散傅里叶变换处理，得到可 供机器识别的定量的熔池穿孔与否传感信号As;最后将As与给定阈值进行比较，以判断当 时熔池穿孔状态。该方法只研究了等离子弧焊的声音传感，离散傅里叶变换计算工作量大， 降低了时效性。北京石油化工大学的朱加雷等人在专利名称为"高压干法水下GMAW焊接电 弧声测试与分析系统"（申请号：201520393537.9)的实用新型专利中，公开了一种高压干法 水下GMAW焊接电弧声测试与分析系统，包括高压焊接实验舱、焊接实验平台、驻极体传声 器、前置放大器、信号分析仪、抗混叠滤波模块、数据采集卡与工控机。但该系统仅停留于实 验研究，还没有实际应用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对旋转电弧窄间隙MAG焊缝跟踪和焊接质量控制的需要，提出 了一种基于声音传感的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置及方法。在电弧声音传感 系统硬件组成的基础上提供一种算法效率高，可靠的焊缝偏差识别提取方法。本发明是采 用传声器(声音传感器）、声音调理模块来准确获取旋转电弧窄间隙MAG焊电弧声信号，对 电弧旋转到熔池左侧、右侧、后方位置的电弧声信号进行快速处理获得频域特征信号，将特 征信号与阈值进行比较来获取焊缝偏差。
[0007] 本发明的提出是综合考虑了旋转电弧窄间隙MG焊的特点和声音传感功率谱密度 的特点。为了快速采集和处理电弧声信号，保证旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差提取的实时 性，引入电弧旋转位置传感器来获取每个旋转电弧周期内的电弧声信号。旋转电弧窄间隙 MAG焊电弧声的声道是由电弧的两极即熔化极焊丝和熔池、窄间隙工件的左右坡口以及保 护气体所构成的一个复杂的多层面的谐振腔，电弧声的声源激励需要经过声道的调制作用 才是传声器所采集到的声音信号，其频谱特性主要取决于声道的频谱响应特性。研究发现 旋转电弧窄间隙MAG焊电弧声音经过其声道调制后，其功率谱密度的能量峰会分布在某些 特征频率附近，当存在焊缝偏差时，由熔化极焊丝和熔池、窄间隙工件的左右坡口以及保护 气体所构成的声道系统发生改变，导致电弧声信号功率谱密度的特征频率附近的能量分布 出现变化。同时，从电弧声音传感的特点来看，电弧声信号不受侧壁上附着的飞溅、坡口底 部变化以及焊接过程中产生的烟尘、弧光、电磁的干扰，包含焊接过程中的信息量大，而且 电弧声信号功率谱密度相对于其时域波形具有更好的抵抗外界干扰影响的能量，可以快速 准确的识别提取焊缝偏差。
[0008] 为了达到上述目的，本发明解决技术问题所采取的技术方案是：
[0009] -种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，包括旋转电弧焊炬、电弧旋转位置 传感器、传声器、声音调理模块、数据采集模块、电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号 提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块、多周期焊缝偏差统计模块 和焊缝偏差输出，其中所述传声器距离电弧安置于窄间隙坡口对称面上，依次连接声音调 理模块、数据采集模块，所述电弧旋转位置传感器安装于旋转电弧焊炬上，其输出信号连接 到数据采集模块，所述数据采集模块依次连接电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号 提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块和多周期焊缝偏差统计模 块至输出焊缝偏差。
[0010]上述所述的电弧旋转位置传感器分为固定部分和移动部分，其中，固定部分固定 于旋转电弧焊炬的固定部分，移动部分固定于旋转电弧焊炬的旋转部分，当电弧旋转位置 传感器移动部分旋转到特定位置，即改变电弧旋转位置传感器固定部分的传感输出状态， 从而能确定电弧的旋转位置，调整电弧旋转位置传感器的安装，使得电弧旋转到熔池前方 时，输出脉冲信号。
[0011]上述所述电弧旋转位置传感器的固定部分为凹槽式光电开关，电弧旋转位置传感 器的移动部分为边缘处带有一个缺口的码盘。
[0012] 上述所述传声器距离电弧的距离为200~500mm。
[0013] 为了达到上述目的，本发明解决技术问题所采取的另一技术方案是：
[0014] -种旋转电弧窄间隙MAG焊缝偏差识别装置的识别方法，包括以下步骤：
[0015] (1)设定电弧声音传感采样率，其范围为电弧旋转频率k乘以200~10000;
[0016] (2)设定电弧旋转位置传感采样率，其值大于电弧旋转频率k乘以200;
[0017] ⑶为了避免电弧不稳定对电弧声信号采集的干扰，在窄间隙MAG焊起弧后2~5s， 启动电弧声信号数据采集；
[0018] (4)对数据采集模块采集的信号，利用电弧旋转位置传感器获得一个电弧旋转周 期的电弧声信号数据；
[0019] (5)利用"单周期电弧声信号提取模块"对步骤(4)所获得的一个电弧旋转周期内 的电弧声信号提取电弧旋转到熔池左侧、后方、右侧位置附近的电弧声信号，分别为Sl、Sb、 Sr;
[0020] (6)利用"快速傅里叶变换处理模块"对步骤(5)所得Sl、Sb、Sr进行处理，得到相应 的电弧声信号功率谱密度Pl、Pb、Pr;
[0021] (7)检测步骤(6)中获得的Pl、PB、PR在特征频率附近的能量峰值Al、Ar、Ab ;
[0022] (8)计算 Al 与 Ab 的比值 Rl，即 Rl = Al/Ab;
[0023] (9)计算Ar与Ab的比值Rr，即Rr = Ar/Ab ;
[0024] (10)计算Rl与Rr的比值R，即R = Rl/Rr;
[0025] (11)将R与不同焊缝偏差下的R阈值范围进行比较，把最匹配的阈值所对应的焊缝 偏差作为当前电弧旋转周期的焊缝偏差；
[0026] (12)计算最近连续的m个电弧旋转周期的焊缝偏差的平均值，或将它们排序取其 中值作为最终的焊缝偏差值输出，以提高算法的准确性和抗干扰能力，m取值为(η X k/10) 的值取整数，其中η为1~3之间的数，k为电弧旋转频率，若取整后m值为0则设定m的值为I;
[0027] (13)当有中止命令，即结束，当没有中止命令，即跳到步骤(4)继续运行。
[0028] 上述步骤(5)所述的利用单周期电弧声信号提取模块提取电弧旋转到熔池左侧、 后方、右侧位置附近的电弧声信号的方法是：
[0029] 1)以连续两个电弧前方位置信号所在位置为起始位置和终止位置，提取一个电弧 旋转周期内的电弧声信号数据Data;
[0030] 2)当电弧顺时针旋转，提取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋 转，提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据;该提取数据Sl即为电弧旋转到熔池左侧附近 时的电弧声信号；
[0031 ] 3)当电弧顺时针旋转，提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋 转，提取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据;该提取数据Sr即为电弧旋转到熔池右侧附近 时的电弧声信号；
[0032] 4)提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据，即获得电弧旋转到熔池后方附近的电 弧声信号Sb。
[0033] 上述步骤(11)所述的"不同焊缝偏差下的R阈值范围"的获取方法是：
[0034] 焊接实验时设置不同的焊缝偏差，按照权利要求5所述步骤（1)至步骤（10)，得到 不同焊缝偏差下的R值，然后即可得到一定范围内的焊缝偏差对应的R值范围。
[0035] 本发明的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置及方法，其特点和有益效果：
[0036] (1)电弧声信号不受飞溅、烟尘、弧光、电磁和坡口底部变化的干扰，包含焊接过程 中的信息量大，并且通过其获取焊缝偏差的效率高、准确可靠，为实现焊接自动化提供了一 种新的方法，具有广阔的应用前景。
[0037] (2)声音传感包含电弧传感、视觉传感等难以检测的信息，如可以检测工件的除锈 状态、保护气状态，该专利也易于与基于声音传感的焊接质量监控相结合，具有更广阔的应 用前景。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明的一种旋转电弧窄间隙MAG焊缝偏差识别装置的构造示意框图。
[0039] 图2为电弧旋转位置信号检测模块算法流程框图。
[0040] 图3为每个旋转周期电弧声信号提取模块算法流程框图。
[0041] 图4为电弧声信号在不同电弧旋转位置时的功率谱密度图，其中图a)为熔池左侧 位置附近功率谱，图b)为熔池右侧位置附近功率谱，图c)为熔池后方位置附近功率谱。
【具体实施方式】
[0042]为了加深对本发明的理解，下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细 阐述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0043]如图1所示，为本发明的一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，包括旋转 电弧焊炬1、电弧旋转位置传感器2、传声器3、声音调理模块4、数据采集模块5、电弧旋转位 置检测模块6,单周期电弧声信号提取模块7、快速傅里叶变换处理模块8、单周期焊缝偏差 提取模块9、多周期焊缝偏差统计模块10和焊缝偏差输出11。其中所述的传声器3安置于窄 间隙坡口 12对称面上，距离电弧200~500mm的距离。电弧声信号依次经所述的传声器3、声 音调理模块4后再输入到所述的数据采集模块5。所述的电弧旋转位置传感器2安装于旋转 电弧焊炬1上，其输出信号连接到所述的数据采集模块5。所述的数据采集模块5依次连接所 述的电弧旋转位置检测模块6、单周期电弧声信号提取模块7、快速傅里叶变换处理模块8、 单周期焊缝偏差提取模块9和多周期焊缝偏差统计模块10,最后完成焊缝偏差输出11。
[0044] 所述的传声器3位于窄间隙坡口 12对称面上，在工件上方距电弧300mm，以避免焊 接时电弧热和飞溅对传声器的影响。
[0045] 所述的电弧旋转位置传感器2分为固定和移动两部分。其中固定部分为凹槽式光 电开关，移动部分为边缘处带一个缺口的码盘。所述的电弧旋转位置传感器2的固定部分固 定于旋转电弧焊炬1的固定部分，电弧旋转位置传感器2的移动部分固定于旋转电弧焊炬1 的旋转部分。当所述的电弧旋转位置传感器2移动部分旋转到特定位置，即改变电弧旋转位 置传感器2固定部分的传感输出状态，从而能确定电弧的旋转位置，调整电弧旋转位置传感 器2的安装，使得电弧旋转到熔池前方时，输出脉冲信号。
[0046] 所述的声音调理模块4用于对传声器3所采集的声音信号进行放大、隔离、去噪等 处理，提尚其质量。
[0047] 所述的电弧旋转位置传感器2采集得到的电弧旋转位置信号传输进入所述的数据 采集模块5;所述的数据采集模块5将电弧旋转位置信号传输给所述的电弧旋转位置检测模 块6,使用所述的电弧旋转位置检测模块6对所获得的电弧位置信号数据进行处理，如图2， 提取出当电弧旋转到熔池前方位置时的脉冲触发信号，传输给所述的单周期电弧声信号提 取模块7。
[0048]所述的传声器3采集得到的电弧声信号经过所述的声音调理模块4传输进入数据 采集模块5;所述的数据采集模块5将电弧声信号传输给所述的单周期电弧声信号提取模块 7,所述的单周期电弧声信号提取模块7根据前方位置的脉冲触发信号提取出当前一个旋转 电弧周期内电弧旋转到熔池左侧、右侧、后方位置时的电弧声信号数据，经所述的快速傅里 叶变换处理模块8,获得电弧旋转到左右坡口位置以及熔池后方位置时的电弧声信号的功 率谱密度，经所述的单周期焊缝偏差提取模块9获取当前旋转电弧周期焊缝的偏差，并更新 最近连续的3个电弧旋转周期焊缝偏差，经多周期焊缝偏差统计模块12,输出焊缝偏差结 果。
[0049] 本发明的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置的识别方法，包括以下步骤：
[0050] (1)设定电弧声音传感采样率为250000。
[0051 ] (2)设定电弧旋转位置传感采样率为250000。
[0052] (3)为了避免电弧不稳定对电弧声信号采集的干扰，在窄间隙MAG焊起弧后3s，启 动电弧声信号数据采集。
[0053] (4)对数据采集模块5采集的信号，利用电弧旋转位置传感器2获得一个电弧旋转 周期的电弧声信号数据。
[0054] (5)如图3,利用"单周期电弧声信号提取模块7"对步骤(4)所获得的一个电弧旋转 周期内的电弧声信号提取电弧旋转到熔池左侧、后方、右侧位置附近的电弧声信号，分别为 Sl、Sb、Sr 〇
[0055] (6)利用"快速傅里叶变换处理模块8"对步骤(5)所得Sl、Sb、Sr进行处理，得到相应 的电弧声信号功率谱密度Pl、Pb、Pr。
[0056] (7)如图4，检测步骤(6)中获得的Pl、PB、Pr在特征频率2500Hz附近的能量峰值Al = 8.98X10-5、Ar = 4.36X10-5、Αβ = 3·88Χ10-5。
[0057] (8)计算Al与 Ab 的比值Rl，即 Rl = Al/Ab = 2 · 31。
[0058] (9)计算 Ar 与 Ab 的比值 Rr，即 Rr = Ar/Ab = 1 · 12。
[0059] (10)计算Rl与Rr的比值R，即R = Rl/Rr = 2.06。
[0060] (11)将R与之前检测的各个焊缝偏差下的阈值进行比较，把最匹配的阈值所对应 的焊缝偏差作为当前电弧旋转周期的焊缝偏差。表1是在焊缝偏差检测前，通过设置不同焊 缝偏差进行焊接实验，确定不同焊缝偏差对应的R的范围而得到的。
[0061 ]表1:旋转电弧窄间隙MAG焊不同焊缝偏差下的阈值范围
[0063] (12)计算最近连续的m=3个电弧旋转周期的焊缝偏差的平均值，或将它们排序取 其中值作为最终的焊缝偏差值输出，以提高算法的准确性和抗干扰能力。
[0064] (13)当有中止命令，即结束，当没有中止命令，即跳到步骤(4)继续运行。
[0065] 根据步骤（5)所述的利用"单周期电弧声信号提取模块7提取电弧旋转到熔池左 侦叭右侧、后方位置附近的电弧声信号"，其具体方法是：
[0066] 1)以连续两个电弧前方位置信号所在位置为起始位置和终止位置，提取一个电弧 旋转周期内的电弧声信号数据Data。
[0067] 2)当电弧顺时针旋转，提取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋 转，提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据。该提取数据Sl即为电弧旋转到熔池左侧附近 时的电弧声信号。
[0068] 3)当电弧顺时针旋转，提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋 转，提取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据。该提取数据Sr即为电弧旋转到熔池右侧附近 时的电弧声信号。
[0069] 4)提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据，即获得电弧旋转到熔池后方附近的电 弧声信号Sb。
[0070] 步骤(11)所述的"不同焊缝偏差下的R阈值范围"，其获取的方法是:焊接实验时设 置不同的焊缝偏差，如±2111111，±1 111111，〇111111，按照权利要求5所述步骤（1)至步骤（10)，得到不 同焊缝偏差下的R值，然后即可得到一定范围内的焊缝偏差对应的R值范围。
[0071] 上述实施案例不以任何形式限定本发明，凡采用等同替换或等效变换的形式所获 得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，其特征在于，包括旋转电弧焊炬、电 弧旋转位置传感器、传声器、声音调理模块、数据采集模块、电弧旋转位置检测模块、单周期 电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块、多周期焊缝偏 差统计模块和焊缝偏差输出，其中所述传声器距离电弧安置于窄间隙坡口对称面上，依次 连接声音调理模块、数据采集模块，所述电弧旋转位置传感器安装于旋转电弧焊炬上，其输 出信号连接到数据采集模块，所述数据采集模块依次连接电弧旋转位置检测模块、单周期 电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块和多周期焊缝 偏差统计模块至输出焊缝偏差。2. 根据权利要求1所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，其特征在于，所述 电弧旋转位置传感器分为固定部分和移动部分，其中，固定部分固定于旋转电弧焊炬的固 定部分，移动部分固定于旋转电弧焊炬的旋转部分，当电弧旋转位置传感器移动部分旋转 到特定位置，即改变电弧旋转位置传感器固定部分的传感输出状态，从而能确定电弧的旋 转位置，调整电弧旋转位置传感器的安装，使得电弧旋转到熔池前方时，输出脉冲信号。3. 根据权利要求1所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，其特征在于，所述 电弧旋转位置传感器的固定部分为凹槽式光电开关，所述电弧旋转位置传感器的移动部分 为边缘处带有一个缺口的码盘。4. 根据权利要求1所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，其特征在于，所述 传声器距离电弧的距离为200~500mm。5. -种根据权利要求1所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置的识别方法，其 特征在于包括以下步骤： (1) 设定电弧声音传感采样率，其范围为电弧旋转频率k乘以200~10000; (2) 设定电弧旋转位置传感采样率，其值大于电弧旋转频率k乘以200; (3) 为了避免电弧不稳定对电弧声信号采集的干扰，在窄间隙MAG焊起弧后2~5s，启动 电弧声信号数据采集； (4) 对数据采集模块采集的信号，利用电弧旋转位置传感器获得一个电弧旋转周期的 电弧声信号数据； (5) 利用"单周期电弧声信号提取模块"对步骤(4)所获得的一个电弧旋转周期内的电 弧声信号提取电弧旋转到熔池左侧、后方、右侧位置附近的电弧声信号，分别为S L、Sb、Sr; (6) 利用"快速傅里叶变换处理模块"对步骤(5)所得Sl、Sb、Sr进行处理，得到相应的电 弧声信号功率谱密度Pl、Pb、Pr; (7) 检测步骤(6)中获得的a、Pb、Pr在特征频率附近的能量峰值Al、Ar、Ab ; (8) 计算Al与Ab的比值Rl，即Rl=Al/Ab; (9) 计算Ar与Ab的比值Rr，即Rr=Ar/Ab; (10) 计算Rl与Rr的比值R，即R=Rl/Rr; (11) 将R与不同焊缝偏差下的R阈值范围进行比较，把最匹配的阈值所对应的焊缝偏差 作为当前电弧旋转周期的焊缝偏差； (12) 计算最近连续的m个电弧旋转周期的焊缝偏差的平均值，或将它们排序取其中值 作为最终的焊缝偏差值输出，以提高算法的准确性和抗干扰能力，m取值为(nXk/ΙΟ)的值 取整数，其中η为1~3之间的数，k为电弧旋转频率，若取整后m值为0则设定m的值为1; (13)当有中止命令，即结束，当没有中止命令，即跳到步骤(4)继续运行。6. 根据权利要求5所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置的识别方法，其特征 在于，步骤(5)所述的利用单周期电弧声信号提取模块提取电弧旋转到熔池左侧、后方、右 侧位置附近的电弧声信号的方法是： 1) 以连续两个电弧前方位置信号所在位置为起始位置和终止位置，提取一个电弧旋转 周期内的电弧声信号数据Data; 2) 当电弧顺时针旋转，提取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋转，提 取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据;该提取数据Sl即为电弧旋转到熔池左侧附近时的电 弧声信号； 3) 当电弧顺时针旋转，提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据；当电弧逆时针旋转，提 取Data的1/8~3/8的电弧声信号数据;该提取数据Sr即为电弧旋转到熔池右侧附近时的电 弧声信号； 4) 提取Data的5/8~7/8的电弧声信号数据，即获得电弧旋转到熔池后方附近的电弧声 信号Sb 〇7. 根据权利要求5所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置的识别方法，其特征 在于，步骤(11)所述的"不同焊缝偏差下的R阈值范围"的获取方法是:焊接实验时设置不同 的焊缝偏差，按照权利要求5所述步骤（1)至步骤（10)，得到不同焊缝偏差下的R值，然后即 可得到一定范围内的焊缝偏差对应的R值范围。
【文档编号】B23K9/095GK105921854SQ201610298408
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月4日
【发明人】黎文航, 王杰龙, 王加友, 王俭辛, 朱杰, 杨峰
【申请人】江苏科技大学