专利名称：基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法
技术领域：
本发明属于高端焊接技术领域，特别涉及到一种基于大步距标定和Newton插值 的焊接参数调节方法。
背景技术：
数字化焊机具有参数一元化、多功能集成、工艺控制灵活，控制精度高和人性化操 作界面等优点。在普通数字化焊机数据库中，为了实现输出控制的精细调节，数据库中需要 存储大量的焊接参数。这样一方面要对数以千计的焊接参数进行逐一试验，工作量巨大； 另一方面，如此庞大而精确的静态数据库，必然存在着严重的“全局风险”；即同一型号的数 字化焊机，由于每台焊机元器件和其他参数与标定试验样机有一定的差异，如电路元件参 数漂移，送丝电机或送丝导管摩擦系数差异等，会导致焊接参数与送丝速度不匹配，最终造 成焊接数据库全局失效。当出现这类问题的时候，如果继续从专家数据系统中读取任何一 组参数，都会出现送丝不匹配的现象，影响焊接稳定性。此外有些操作者喜欢偏硬的电弧和 较长的干伸长，而有的则恰好相反。假设焊接专家数据库是根据前一种焊接工作者的习惯 编写的，那么对于后者来说则不太习惯。对于某个特定的参数，也许可以通过微调送丝来改 善，但是面对的几千组数据，需要大量的调试试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大步距标定和局部Newton插值的焊接参数调节 方法，由若干焊接效果好的标定工作点参数，自动生成区间内的其它工作点的参数，从而达 到“连续调节”的效果，弥补了数字化弧焊电源离散化分段调节的缺陷。基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法，步骤包括
A:确定焊接参数专家数据库的焊接参数的初始值，所述初始值选取为参数范围内的有 限个均勻分布的参数点；
B 根据有限个均勻分布的参数点以局部Newton插值算法计算得到参数范围内的其它 参数点；
C 将参数点存储至E2PR0M中。所述步骤A中包括
Al 将焊接参数按产生属性分为三类初始化类、实际保存类和自动生成类，初始化类 是大步距标定的焊接参数；实际保存类是在使用过程中保存的良好焊接参数；自动生成类 是通过参数自调节算法生成的焊接参数；
A2 大步距标定完成后，已有焊接参数全都是初始化类，其他焊接参数存储为空，当调 节至非标定参数时，对初始化类焊接参数采用局部Newton插值算法自动生成；如果此参数 合适或者经微调后合适，将它保存为实际保存类焊接参数，如果不保存，则保留自动生成类 焊接参数；当调节至标定参数时，如果此参数合适或者经微调后合适，可以将它保存为实际 保存类焊接参数，并覆盖原来的初始化类焊接参数；A2 后续使用中，当调节至未标定焊接参数点时，按照实际保存类一初始化类一自动生 成类的优先级顺序选取计算点，采用局部Newton插值算法自动生成自动生成类焊接参数， 如果焊接参数合适或者经微调后合适，将它保存为实际保存类焊接参数；同时，当调节至已 标定初始化类、实际保存类和自动生成类焊接参数点时，可以通过保存为新的实际保存类 焊接参数，覆盖原来的属性；
A4 持续按照实际保存类一初始化类一自动生成类的优先级顺序选取计算点，采用局 部Newton插值算法自动生成自动生成类焊接参数，通过微调合理后保存为实际保存类焊 接参数。所述局部Newton插值算法为三点二次局部Newton插值算法。所述焊接参数包括焊接工艺、焊丝丝径和焊接电流。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果
1.本发明在国内首次提出一种基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法， 与常规焊接专家数据库建立方法相比，所需试验数量大大减少，数字化焊机产品的开发周 期和开发成本大大下降；
2.本发明专利采用大步距标定和局部Newton插值的参数自调节算法生成的焊接参数 可以实现(X)2焊和P-GMAW焊等焊接工艺，该算法的具有普适性，可以满足多种焊接工艺的 大容量专家数据库的需求。试验证明采用生成的新参数进行焊接，焊缝成形良好。3.本发明采用不同的参数生成方式，提出了不同属性优先级的焊接参数存储模 式，可以使焊接参数实现最优化。4.本发明利用大步距标定和局部Newton插值的参数自调节算法，可实现焊接参 数覆盖；实现数字化焊机的自学习功能，使得焊接参数“越用越好用”，满足人们对于数字 化焊机“智能化”的要求。
图1是本发明的基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法的一个实施 例的调节原理图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的实施方法 和要求保护的范围并不局限于此。1.大步距标定原理大步距标定的目标是确定专家数据库的方向和骨架，为智能 焊机确定参数的初始值，细化的专家数据是通过自调节产生的。大步距标定，是指数字化焊 机数据库在初始化时，改变其精细标定的策略，只对若干典型参数进行标定。如以1.2mm碳 钢焊丝的P-GMAW焊为例，假设焊接电流调节范围为80A到350A，那么可以设定步距为20A， 也就是说对80A到350A每隔20A的电流所对应焊接参数进行标定。2.局部Newton插值算法参数自调节算法描述中提到的局部Newton插值算法， 是参数自调节的基础核心问题。Newton插值中引入了均差的概念，它是一种自适应算法，同 时也便于估算误差。为了避免高次插值多项的龙格(Runge)振荡现象，通常采用分段局部 低阶插值方法，如局部线性插值、局部二次插值、三次插值等。在本发明的智能焊机参数自动生成中，需要在插值有效性和生成速度间权衡考虑。本发明采用三点二次局部Newton插 值，可以获得较高的参数有效度，同时在处理器上计算的速度非常迅速。3. 一元化插值参数的存储。为了保证存储参数掉电不丢失，本设计将焊接参数全 部保存在E2PR0M中。根据不同的焊接工艺、不同的丝径和不同的焊接电流输出，将一元化 参数进行相应的地址映射。在本发明焊接参数的调节过程中，不能像模拟式焊机那样连续 调节，但是可以通过阶梯的精确划分，使参数调节尽量精确。如图1所示为本发明的一具体实施例的大步距标定原理图。大步距标定的目标是 确定专家数据库的方向和骨架，为智能焊机确定参数的初始值，细化的专家数据是通过自 调节产生的。下面介绍本方法的实现过程
(1)将全部的焊接参数按产生属性分为三类初始化类(0类)、实际保存类(1类)、自动 生成类(2类)。初始化类就是大步距标定的参数；实际保存类是在使用过程中保存的良好 焊接参数；自动生成类是通过参数自调节算法生成的参数。(2)大步距标定完成后，已有参数全都是0类参数，其他参数存储为空。当调节至 非标定参数(如155A)时，对0类参数采用局部Newton插值算法自动生成，如果此参数合适 或者经微调后合适，可以将它保存为1类参数，如果不保存，则保留2类参数属性。当调节 至标定参数(如120A)时，如果此参数合适或者经微调后合适，可以将它保存为1类参数，并 覆盖原来的O类参数。(3)后续使用中，当调节至未标定参数点时，按照“1类一O类一2类”的优先级顺 序选取计算点，采用局部Newton插值算法自动生成2类参数，如果参数合适或者经微调后 合适，可将它保存为1类参数。同时，当调节至已标定1类、O类、2类参数点时，可以通过保 存为新的1类参数，覆盖原来的属性。(4)持续按照“1类一O类一2类”的优先级顺序选取计算点，采用局部Newton插 值算法自动生成2类参数，通过微调合理后保存为1类参数，使专家数据库保持动态最佳状 态。本发明中局部Newton插值算法是基础核心问题。Newton插值中引入了均差的概 念，它是一种自适应算法，同时也便于估算误差。为了避免高次插值多项的龙格(Rimge)振 荡现象，通常采用分段局部低阶插值方法，如局部线性插值、局部二次插值、三次插值等。在 本发明的智能焊机参数自动生成中，需要在插值有效性和生成速度间权衡考虑。本发明采 用三点二次局部Newton插值，可以获得较高的参数有效度，同时在微理器上计算的速度非 常迅速。在软件编程中，Newton插值算法通过迭代实现，假设已经知道， ( , ),…0 ，7 ) 个点的值，要求某^r对应的.ν值，可用图ι所示的流程图来描述。在
Λ
本发明的应用中，采用三点二次插值。值得注意的问题是，在局部插值过程中插值参考点的 选择。根据焊接参数的相关性，在选择局部插值参考点的时候采用就近原则和优选原则。(1)就近原则。对于某插值点X，选择的局部插值参考点应该是能搜索到的离它最 近的有效点，因为这些点和X的相关性最强。(2)优选原则。选择的局部插值参考点优先考虑1类属性参数，如果没有1类属性 的参数点则选择O类参数，最后考虑2类参数。因为1类参数包含的有效信息最多，2类参 数是自动生成的，包含的有效信息是未经确认的，如果再用它来作参考点，会将这种未经确认的信息繁衍下去，降低插值点的有效性。
权利要求
1.基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法，其特征在于步骤包括A:确定焊接参数专家数据库的焊接参数的初始值，所述初始值选取为参数范围内的有 限个均勻分布的参数点；B 根据有限个均勻分布的参数点以局部Newton插值算法计算得到参数范围内的其它 参数点；C 将参数点存储至E2PR0M中。
2.根据权利要求1所述的基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法，其特征 在于所述步骤A中包括Al 将焊接参数按产生属性分为三类初始化类、实际保存类和自动生成类，初始化类 是大步距标定的焊接参数；实际保存类是在使用过程中保存的良好焊接参数；自动生成类 是通过参数自调节算法生成的焊接参数；A2 大步距标定完成后，已有焊接参数全都是初始化类，其他焊接参数存储为空，当调 节至非标定参数时，对初始化类焊接参数采用局部Newton插值算法自动生成；如果此参数 合适或者经微调后合适，将它保存为实际保存类焊接参数，如果不保存，则保留自动生成类 焊接参数；当调节至标定参数时，如果此参数合适或者经微调后合适，可以将它保存为实际 保存类焊接参数，并覆盖原来的初始化类焊接参数；A3 后续使用中，当调节至未标定焊接参数点时，按照实际保存类一初始化类一自动生 成类的优先级顺序选取计算点，采用局部Newton插值算法自动生成自动生成类焊接参数， 如果焊接参数合适或者经微调后合适，将它保存为实际保存类焊接参数；同时，当调节至已 标定初始化类、实际保存类和自动生成类焊接参数点时，可以通过保存为新的实际保存类 焊接参数，覆盖原来的属性；A4 持续按照实际保存类一初始化类一自动生成类的优先级顺序选取计算点，采用局 部Newton插值算法自动生成自动生成类焊接参数，通过微调合理后保存为实际保存类焊 接参数。
3.根据权利要求1所述的基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法，其特征 在于所述局部Newton插值算法为三点二次局部Newton插值算法。
4.根据权利要求1所述的基于大步距标定和Newton插值的焊接参数调节方法，其特征 在于所述焊接参数包括焊接工艺、焊丝丝径和焊接电流。
全文摘要
基于大步距标定和局部Newton插值的焊接参数调节方法，步骤包括将若干焊接效果好的标定工作点参数，通过Newton插值自动生成区间内的其它工作点的参数，从而达到“连续调节”的效果，弥补了数字化弧焊电源离散化分段调节的缺陷；针对不同的参数生成方式，提出不同属性优先级的焊接参数存储模式，使焊接参数实现最优化。本发明实现了多种焊接工艺，包括CO2焊、P-GMAW焊等参数的自动生成，采用所生成的参数进行焊接，其过程稳定，焊缝成形良好；利用该方法可实现焊接参数覆盖，实现数字化焊机的自学习功能，使得焊接参数“越用越好用”，满足人们对于数字化焊机“智能化”的要求。
文档编号B23K9/095GK102079001SQ20101061835
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者崔龙彬, 徐海波, 林放, 薛家祥, 陈小峰 申请人:广东易事特电源股份有限公司