本发明涉及热塑性聚合物复合材料超声波焊接，尤其涉及一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法。
背景技术：
1、随着国民经济的快速发展，汽车产量和保有量的爆炸式增长，已导致能源、环保、安全等一系列问题。汽车轻量化是降低能耗、减少排放最有效措施之一。与其它轻量化材料相比，碳纤维增强热塑性聚合物复合材料具有优异的综合力学性能、良好的抗疲劳性、耐腐蚀性和零件使用寿命高的优点，是最理想的结构轻量化材料。超声波焊接具有高效、清洁、成本低、操作灵活等特点，成为汽车轻量化中热塑性聚合物材料构件连接的理想技术。但是，在热塑性聚合物材料构件实际超声波焊接过程中，在待焊接件局部区域容易产生较大的板间隙，导致待焊接工件之间的不良接触，引起焊接接头的焊核较分散，在中心焊核周边随机分布不同形状、不同大小边缘焊核，不同程度上降低了焊接接头的强度，从而导致焊接质量的较大波动，不利于大规模自动化生产制造。因此，从成批产品中辨别出存在质量问题的焊接件，保证产品质量，一种高效的焊接质量无损检测技术，对热塑性聚合物材料超声波焊接工件的高质量生产非常重要。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过超声振动信号和机器学习算法的新的超声波焊接质量在线原位无损检测技术。
2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
3、一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，包括以下步骤：
4、s1、构建超声振动信号采集系统，所述超声振动信号采集系统包括振动信号传感器、前置放大器、数据采集卡和计算机；
5、s2、将振动信号传感器放置在上、下焊接板材表面；
6、s3、振动传感器拾取非焊接区的振动信号，经前置放大器放大后，由数据采集卡中的a/d转换器转换为数字信号，然后传输至pc端保存；
7、s4、对信号进行频谱分析，提取其频谱特征，利用机器学习算法构建焊接质量分类模型，实现对超声焊接质量的分类，从而检测出不合格的产品。
8、进一步地，所述s2中振动信号传感器与上、下焊接板材之间采用凡士林作为耦合剂。
9、进一步地，所述s1中的前置放大器对传感器拾取的原始微弱的超声振动电信号进行调理、放大、滤波、频率响应与阻抗匹配，提高其信噪比，输出合适信号。
10、进一步地，所述s3中的数据采集卡提供差分模式、无参考地单端模式和有参考地单端模式三种接入方式，选取两路差分模式，每路最大采样频率达250khz。
11、进一步地，所述s4中信号进行频谱分析，具体包括以下步骤，
12、s41、将采集的振动信号进行快速傅里叶变换fft，分析基频与谐波分量；
13、s42、通过皮尔逊互相关性分析得知超声波焊接过程中的振动信号频谱幅值与焊接能量、接头强度存在相关关系，将其作为特征参数对焊接质量进行预测评估；
14、s43、构建基于超声振动信号的pso-bp神经网络质量分类模型，将粒子群优化算法pso和bp神经网络采用梯度下降算法相结合，pso算法优化bp神经网络的权重和偏置过程，将神经网络所有权重利用矩阵编码，构成一个粒子群体，从而将bp神经网络权重优化转换为pso寻优问题。
15、进一步地，所述s1中的超声振动信号采集系统的振动信号传感器与前置放大器信号连接，所述前置放大器通过数据采集卡与计算机信号连接。
16、本发明与现有技术相比的优点在于：
17、通过分析振动信号频谱特征与焊接质量之间的非线性对应关系，构建了基于超声振动信号的pso-bp神经网络质量分类模型，验证了基于超声振动信号的热塑性聚合物材料超声波焊接质量在线原位检测技术的可行性，表明基于振动信号和机器学习算法的热塑性聚合物材料超声波焊接质量评估方法是一种极具应用前景的超声波焊接质量在线原位无损检测技术，为超声焊接质量无损检测的改进、完善和优化提供全新思路，有利于超声焊接质量无损检测的进一步发展。
1.一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于：所述s2中振动信号传感器与上、下焊接板材之间采用凡士林作为耦合剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于：所述s1中的前置放大器对传感器拾取的原始微弱的超声振动电信号进行调理、放大、滤波、频率响应与阻抗匹配，提高其信噪比，输出合适信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于：所述s3中的数据采集卡提供差分模式、无参考地单端模式和有参考地单端模式三种接入方式，选取两路差分模式，每路最大采样频率达250khz。
5.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于：所述s4中信号进行频谱分析，具体包括以下步骤，
6.根据权利要求1所述的一种基于振动信号的聚合物超声波焊接质量无损检测方法，其特征在于：所述s1中的超声振动信号采集系统的振动信号传感器与前置放大器信号连接，所述前置放大器通过数据采集卡与计算机信号连接。