一種a-tig焊焊縫成型的檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明一種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置及方法，屬于焊接【技術領域】，該裝置包括電壓互感器、電流互感器、質譜儀、溫度傳感器、位移傳感器、濾波電路、數據采集芯片、中央處理器和計算機，本發明首先提出對數據進行了歸一化處理，并對數據進行神經網絡處理，并對神經網絡進行改進，通過裝置進行及時改進，節省人力和物力，降低成本，并能夠更好的對焊縫的熔深進行預測，并作出調整，準確性好，能達到一級焊縫的整體要求。
【專利說明】—種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于焊接【技術領域】，具體涉及一種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置及方法?！颈尘凹夹g】
[0002]TIG焊由于采用惰性氣體進行保護，焊接接頭的質量較好，但是焊接效率較低，即焊縫的熔深較淺，為此，焊接工作者采用了活性劑來增加熔深，提高焊接效率，進而形成了A-TIG焊；關于A-TIG焊接效率提升方面的檢測方法主要還是采用實測的方法，也是就對不同工藝參數下焊縫的熔深、熔寬進行實際測量，根據測量結果計算出相應的數據；這種靠手工頻繁測試而得到的結果，很難滿足現在實際生產和科技發展的需要，需要耗費大量的人力和物力，而且測量結果的準確率和波動較大。

【發明內容】

[0003]針對現有技術的不足，本發明提出一種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置及方法，以達到更好的對焊縫的熔深進行預測并作出調整，提高預測準確性，降低成本，節省勞力的目的。
[0004]一種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置，包括用于采集焊機工作電壓的電壓互感器、用于采集焊機工作電流的電流互感器、用于測量焊條中三氧化二鉻含量的質譜儀、用于采集焊條溫度的溫度傳感器、用于測量焊機移動速度的位移傳感器、濾波電路、數據采集芯片、中央處理器和計算機，其中，
[0005]數據采集芯片:用于對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換；
[0006]中央處理器:
[0007]當對歷史數據進行處理時，用于將焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五個參數的歷史數據作為神經網絡的輸入值，進行神經網絡訓練，構建神經網絡；
[0008]當對被測焊機進行預測時，用于將被測焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五個參數送入訓練后的神經網絡中，獲得被測焊機的預測焊縫熔深；
[0009]計算機:用于對歷史數據和測量數據進行儲存，并顯示。
[0010]所述的電壓互感器輸出端連接第一濾波電路的輸入端，電流互感器輸出端連接第二濾波電路的輸入端，質譜儀的輸出端連接第三濾波電路的輸入端，溫度傳感器的輸出端連接第四濾波電路的輸入端，位移傳感器的輸出端連接第五濾波電路的輸入端，第一濾波電路的輸出端，第二濾波電路的輸出端，第三濾波電路的輸出端，第四濾波電路的輸出端和第五濾波電路的輸出端分別連接數據采集芯片的五路輸入端，數據采集芯片的輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端連接計算機的輸入端。
[0011]采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，包括以下步驟:
[0012]步驟1、采集大量歷史數據，包括焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五種參數；
[0013]步驟2、對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換；
[0014]步驟3、對轉換后的采集信號進行歸一化處理；
[0015]步驟4、將上述五種參數的一組歷史數據作為神經網絡的輸入值，進行神經網絡訓練，具體如下:
[0016]步驟4-1、根據采集參數的種類數設定神經網絡輸入層節點的個數，隨機產生神經網絡中間層節點個數，并設定輸出層為一個節點；
[0017]步驟4-2、隨機設定輸入層每個節點與中間層每個節點的連接權值、中間層每個節點的閾值，并根據采集的五個參數，確定中間層每個節點的輸出值；
[0018]步驟4-3、隨機設定中間層每個節點與輸出層節點的連接權值、輸出層節點的閾值，并根據中間層每個節點的輸出值，確定輸出層節點所輸出的預測焊縫熔深；
[0019]步驟4-4、將獲得的預測焊縫熔深與實際焊縫熔深進行比較，計算獲得焊縫熔深誤差值;
[0020]步驟4-5、根據焊縫熔深誤差值和中間層每個節點的輸出值，調整中間層每個節點與輸出層節點的連接權值；并根據焊縫熔深誤差值調整輸出層節點的閾值；
[0021]步驟4-6、根據焊縫熔深誤差值、中間層每個節點的輸出值和調整后的中間層每個節點與輸出層節點的連接權值，計算獲得中間層每個節點的輸出誤差；
[0022]步驟4-7、根據獲得的中間層輸出誤差和輸入的五個參數，調整輸入層每個節點與中間層每個節點的連接權值；并根據獲得的中間層每個節點的輸出誤差調整中間層每個節點的閾值；
[0023]步驟4-8、反復執行步驟4-1至步驟4-7，直至焊縫熔深誤差值為0，即完成神經網絡的訓練；
[0024]步驟5、采用電流互感器采集被測焊機的工作電流，采用電壓互感器采集被測焊機的工作電壓，采用位移傳感器采集焊機移動速度，采用溫度傳感器采集焊條溫度和采用質譜儀采集焊條三氧化二鉻含量；
[0025]步驟6、對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換；
[0026]步驟7、對轉換后的采集信號進行歸一化處理；
[0027]步驟8、將采集的信號作為訓練好的神經網絡的輸入值，進而獲得被測焊機的最終預測焊縫熔深；
[0028]步驟9、將最終預測焊縫熔深與期望值進行比較，若最終預測焊縫熔深大于期望值，則減小焊機工作電流或加快焊機的移動速度；否則加大焊機電流或減慢移動速度。
[0029]步驟4-1所述的隨機產生神經網絡中間層節點個數，該節點個數不等于輸入層節點個數，且不等于輸出層節點個數。
[0030]步驟4-2所述的確定中間層每個節點的輸出值，公式如下:
【權利要求】
1.一種A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置，其特征在于，包括用于采集焊機工作電壓的電壓互感器、用于采集焊機工作電流的電流互感器、用于測量焊條中三氧化二鉻含量的質譜儀、用于采集焊條溫度的溫度傳感器、用于測量焊機移動速度的位移傳感器、濾波電路、數據采集芯片、中央處理器和計算機，其中， 數據采集芯片:用于對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換； 中央處理器: 當對歷史數據進行處理時，用于將焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五個參數的歷史數據作為神經網絡的輸入值，進行神經網絡訓練，構建神經網絡； 當對被測焊機進行預測時，用于將被測焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五個參數送入訓練后的神經網絡中，獲得被測焊機的預測焊縫熔深； 計算機:用于對歷史數據和測量數據進行儲存，并顯示。
2.根據權利要求1所述的A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置，其特征在于，所述的電壓互感器輸出端連接第一濾波電路的輸入端，電流互感器輸出端連接第二濾波電路的輸入端，質譜儀的輸出端連接第三濾波電路的輸入端，溫度傳感器的輸出端連接第四濾波電路的輸入端，位移傳感器的輸出端連接第五濾波電路的輸入端，第一濾波電路的輸出端，第二濾波電路的輸出端，第三濾波電路的輸出端，第四濾波電路的輸出端和第五濾波電路的輸出端分別連接數據采集芯片的五路輸入端，數據采集芯片的輸出端連接中央處理器的輸入端，中央處理器的輸出端連接計算機的輸入端。
3.采用權利要求1所述的A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟:` 步驟1、采集大量歷史數據，包括焊機的工作電流、工作電壓、焊機移動速度、焊條溫度和焊條三氧化二鉻含量五種參數； 步驟2、對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換； 步驟3、對轉換后的采集信號進行歸一化處理； 步驟4、將上述五種參數的一組歷史數據作為神經網絡的輸入值，進行神經網絡訓練，具體如下: 步驟4-1、根據采集參數的種類數設定神經網絡輸入層節點的個數，隨機產生神經網絡中間層節點個數，并設定輸出層為一個節點； 步驟4-2、隨機設定輸入層每個節點與中間層每個節點的連接權值、中間層每個節點的閾值，并根據采集的五個參數，確定中間層每個節點的輸出值； 步驟4-3、隨機設定中間層每個節點與輸出層節點的連接權值、輸出層節點的閾值，并根據中間層每個節點的輸出值，確定輸出層節點所輸出的預測焊縫熔深； 步驟4-4、將獲得的預測焊縫熔深與實際焊縫熔深進行比較，計算獲得焊縫熔深誤差值； 步驟4-5、根據焊縫熔深誤差值和中間層每個節點的輸出值，調整中間層每個節點與輸出層節點的連接權值；并根據焊縫熔深誤差值調整輸出層節點的閾值； 步驟4-6、根據焊縫熔深誤差值、中間層每個節點的輸出值和調整后的中間層每個節點與輸出層節點的連接權值，計算獲得中間層每個節點的輸出誤差； 步驟4-7、根據獲得的中間層輸出誤差和輸入的五個參數，調整輸入層每個節點與中間層每個節點的連接權值；并根據獲得的中間層每個節點的輸出誤差調整中間層每個節點的閾值； 步驟4-8、反復執行步驟4-1至步驟4-7，直至焊縫熔深誤差值為O，即完成神經網絡的訓練; 步驟5、采用電流互感器采集被測焊機的工作電流，采用電壓互感器采集被測焊機的工作電壓，采用位移傳感器采集焊機移動速度，采用溫度傳感器采集焊條溫度和采用質譜儀采集焊條三氧化二鉻含量； 步驟6、對采集的信號進行濾波處理，并進行模數轉換； 步驟7、對轉換后的采集信號進行歸一化處理； 步驟8、將采集的信號作為訓練好的神經網絡的輸入值，進而獲得被測焊機的最終預測焊縫溶深； 步驟9、將最終預測焊縫熔深與期望值進行比較，若最終預測焊縫熔深大于期望值，則減小焊機工作電流或加快焊 機的移動速度；否則加大焊機電流或減慢移動速度。
4.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-1所述的隨機產生神經網絡中間層節點個數，該節點個數不等于輸入層節點個數，且不等于輸出層節點個數。
5.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-2所述的確定中間層每個節點的輸出值，公式如下:
6.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-3所述的確定輸出層節點所輸出的預測焊縫熔深，公式如下:
7.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-4所述的計算獲得焊縫熔深誤差值，公式如下: d!=y(l-y) (y*-y)(3) 其中，Cl1表示焊縫熔深誤差值；y表示輸出層的輸出值，即預測焊縫熔深；y*表示實際焊縫熔深。
8.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-5所述的調整中間層每個節點與輸出層節點的連接權值和調整輸出層節點的閾值，具體調整方法如下: 公式如下:
9.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-6所述的計算獲得中間層每個節點的輸出誤差，公式如下:
10.根據權利要求3所述的采用A-TIG焊焊縫成型的檢測裝置進行的檢測方法，其特征在于，步驟4-7所述的調整輸入層每個節點與中間層每個節點的連接權值和調整中間層每個節點的閾值，具體調整方法如下: 公式如下:
【文檔編號】B23K9/16GK103551709SQ201310578639
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月16日 優先權日:2013年11月16日
【發明者】蘇允海, 林金梁, 張桂清, 回茜, 馬大海, 陸璐, 劉正軍 申請人:沈陽工業大學