1.基于多传感器数据决策融合的超声焊接质量预测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:信号采集、获取数据:使用激光测振仪实时采集超声焊头的振幅数据,记为H;
通过焊接机导出焊接过程中关键参数的变换情况,其中W表示功率、P表示压力、D表示深度;
通过回路电流发生器,测量焊接样本的电阻值;
步骤二:数据预处理:将H、W、P、D四类数据用0值填充至等长,并将其转化为二维图像数据,其中H需要先经过降采样以及SE‑VMD处理;
步骤三:特征提取与电阻值预测:提取步骤二获取的数据,分别放入Mobile net V2模型中提取特征,然后将提取到的四组特征经过全连接层网络预测电阻值,对比不同传感器数据预测的结果;
步骤四:传感器数据融合:验证H、W、P、D四类数据之间的不同组合方式,在数据融合、特征融合和决策融合三种融合策略上取得的效果,选取最优的数据组合方式和对应的融合策略,所述步骤二具体包括:
步骤2.1:使用焊接过程中的四种关键数据,分别为激光传感器测得的超声焊头振幅H,通过焊接机内部导出的压力P、深度D和功率W变化曲线,并将这三类数据进行归一化处理使数据分布在[0,1]之间:式中,三类数据中任意一类数据X={x1,x2,x3,…,xn},xi表示某一类数据中第i个样本数据,n表示该类数据的长度,max(X)表示这类数据中的最大值,min(X)表示这类数据中的最小值;
步骤2.2:截取有效数据长度,并每隔100个点保留1个点进行降采样,将数据降维,并用
0值将振幅数据和步骤2.1中的三类数据填充至等长;
步骤2.3:基于SE‑VMD将振幅数据进行分解与重构,通过变分模态分解VMD来消除多模态混叠对预测效果带来的影响,采用最小样本熵(SE)准则确定最优K值,评估VMD分解后序列的复杂性,获取最优的分解层数K,引入样本熵SE,应用VMD分解振幅后,计算每个子序列的SE值,SE最小的序列为振幅数据的趋势项,趋势项SE趋于稳定的转折点的K值被视为VMD的最优分解次数;
在确定K之后,振幅数据经过VMD处理后,获得K个模态分量,在K个模态分量中,挑选出在超声工作频率范围内的模态分量,并通过累加的方式重构振幅数据,以去除噪声干扰;
步骤2.4:将步骤2.3处理后的振幅数据转化为68×68×1的三维图像。
2.根据权利要求1所述的基于多传感器数据决策融合的超声焊接质量预测方法,其特征在于:所述步骤三具体包括:步骤3.1:分别将步骤2.4获取的四类图像数据放入Mobile net V2中进一步提取数据特征,Mobile net V2设置了17层Bottleneck,每层Bottleneck包含深度可分离卷积,并通过线性瓶颈和反向残差结构优化网络,每层Bottleneck设置了不同的卷积核个数与步长,以获得不同尺度的特征向量;
步骤3.2:将步骤3.1中获得的四组特征向量,分别放入三层全连接网络进行电阻值预测,全连接网络最后一层神经元输出预测电阻值。
3.根据权利要求2所述的基于多传感器数据决策融合的超声焊接质量预测方法,其特征在于:所述步骤四具体包括:将步骤2.4获取的四组图像数据进行组合,分别验证数据融合、特征融合、决策融合这三种融合策略,在上述数据组合上取得的预测效果;
步骤4.1:在数据融合阶段,先将数据进行堆叠,堆叠后数据维度变为68×68×N,N为融合的传感器数据个数;将融合后的数据放入Mobile Net V2提取特征,再经过全连接层网络输出预测电阻值;
步骤4.2:在特征融合阶段,分别将每一类传感器数据放入Mobile Net V2中,经过网络前14层的特征提取,每类数据维度变为3×3×160,再堆叠成维度为3×3×(160×N)的图像特征,放入Mobile Net V2的后三层网络中得到三组特征,最后将特征合并放入全连接层输出电阻预测值;
步骤4.3:在决策融合阶段,将每类传感器数据放入Mobile Net V2中,经过17层网络的特征提取,振幅数据维度变为1000×1的一维向量,功率、压力和深度数据变为512×1的一维向量,再拼接成长度为一维特征,将拼接后的特征放入全连接层输出电阻预测值。