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专利号: 2024110286140
申请人: 西安藤飞属信息科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能化焊接质量监控与调节系统,其特征在于,包括:

焊接准备模块:获取当前批次焊接工件的材料、尺寸以及形状,并执行相应地准备步骤;具体为:S1:根据焊接工件的材料、尺寸以及形状,设定焊接设备的焊接参数和单个工件预估焊接时长;

S2:在焊接设备上安装多组传感器,采集焊接过程中的相关参数;

S3:启动焊接设备,并基于设定的焊接参数对当前批次焊接工件进行焊接,在焊接过程中实时监控焊接参数的变化,并发送至焊接分析模块;

S4:基于当前批次焊接工件的需求,设定所需焊接质量等级;所需焊接质量等级包括及格等级、良好等级以及优质等级;设定不同质量等级分别对应一个参考值数据集合,参考值数据集合内包括有参考热输变值和参考质量评估指数;

焊接分析模块:接收焊接过程中相关参数的变化,并进行分析得到焊接工件在分割前时区的热输变值RS,进一步将分割前时区内分析得到的热输变值RS与当前批次焊接工件所需质量等级所对应的参考热输变值进行比对;若大于对应的参考热输变值,则生成调节信号发送至焊接调节模块;

具体为:

根据当前批次单个工件的预估焊接时长,将单个工件的预估焊接时长基于中间点分割为前时区和后时区;

提取前时区内各时间点焊接过程中的电流、电压以及焊接速度值,进一步基于各时间点焊接过程中的电流、电压以及焊接速度值,计算得到前时区内各时间点的热输入量;基于当前焊接工件前时区内各时间点的热输入量,取各时间点热输入量的均值,作为当前焊接工件前时区的热输均量;同时提取各时间点热输入量中的最高值和最低值,作为当前焊接工件前时区的热输峰量和热输谷量;

基于设定的焊接参数计算当前批次焊接工件过程中的参考热输入量,分别计算当前焊接工件前时区内热输均量、热输峰量以及热输谷量与参考热输入量之间的比值,得到均量比、峰量比以及谷量比;将当前焊接工件前时区的均量比、峰量比以及谷量比分别作为立体矩形的长度、高度以及宽度,构建当前焊接工件前时区的热输模型;

计算当前焊接工件前时区热输模型的表面积得到热输状值,并与设定的参考热输状值进行比对;若热输状值大于设定的参考值,计算两者之间的差值,作为热输超值RT1;

提取当前焊接工件前时区内各时间点的热输入量并构建折线图,绘制各时间点热输入量对应在折线图内的数值点,连接相邻数值点得到输入线,分别计算各条输入线与水平线之间的夹角,若夹角为锐角,则截取该条输入线,若夹角为钝角,则保留该条输入线,对保留得到各条输入线进行整合,作为当前焊接工件前时区内的热输折线图,计算热输折线图内各条输入线的斜率并进行累加,作为斜率总值L1,连接热输折线图中首尾数值点得到一条线段,并计算该条线段的斜率作为斜率变值L2,进一步计算热输折线图中首尾数值点之间的垂直距离,并将垂直距离的长度作为斜率垂值L3;

依据公式对RT2=(L1×g1+L2×g2+L3×g3)×0.39对斜率总值L1、斜率变值L2以及斜率垂值L3进行加权计算,得到当前焊接工件前时区的热输升值RT2;其中g1、g2以及g3分别为斜率总值L1、斜率变值L2以及斜率垂值L3的影响权重因子;

将当前焊接工 件前时区的热输超 值RT1和热输 升值RT2代入公 式

进行加权计算,得到热输变值RS;其中 为预设

的最高允许热输升值, 和 分别为热输超值RT1和热输升值RT2的影响权重因子;

焊接调节模块:接收生成的调节信号和优化信号,并执行相应地调节步骤和优化步骤;

具体为:

接收生成的调节信号,对热输变值RS与当前批次焊接工件所需质量等级所对应的参考热输变值进行差值的计算,将计算的差值作为参数调节匹配值;

基于当前批次焊接工件的焊接参数,从建立的Kriging模型提取当前批次焊接工件焊接参数的各调节匹配取值范围,并将当前焊接工件前时区计算的参数调节匹配值与提取的各调节匹配取值范围进行匹配,各调节匹配取值范围分别对应一个焊接参数的调节范围区间,得到当前焊接工件对应后时区的焊接参数调节范围区间;

基于当前分割时间点将当前焊接工件对应后时区的电流、电压以及焊接速度调节至匹配的范围区间内,并记录后时区的焊接过程;

接收生成的调节信号,停止当前批次焊接工件的焊接工作,并将当前时间点生成的优化信号和焊接评估指数 发送至技术人员的移动终端上,同时提取Kriging模型内当前批次焊接工件使用的焊接参数,技术人员调取X件完成焊接工件的焊接过程视频,同时基于分析得到的焊接评估指数 对Kriging模型内当前批次焊接工件使用的焊接参数进行优化,并将优化的焊接参数输入Kriging模型内进行替换,将优化的焊接参数作为Kriging模型内更新后的焊接参数;

焊接评估模块:用于在当前批次焊接工件完成焊接X件后;X≥5;并对完成的焊接工件进行质量检测,得到各完成焊接工件的质量评估指数PG;进一步对各完成焊接工件的质量评估指数PG进行分析,得到当前X件完成焊接的焊接评估指数 ,基于得到的焊接评估指数生成优化信号,并发送至焊接调节模块。

2.根据权利要求1所述的一种智能化焊接质量监控与调节系统,其特征在于,得到各完成焊接工件的质量评估指数PG,具体为:对完成的焊接工件进行预处理;预处理完成后获取焊接工件的图像信息;

基于焊接工件的图像信息,识别焊接工件的缺陷信息;将识别出得到缺陷分为主要类型,类型包括裂纹、未熔合、气孔以及夹杂;并测量缺陷的尺寸;同时记录缺陷对应在焊接工件的具体位置,位置包括焊缝中心、焊缝边缘以及热影响区;设定各位置分别对应一个预设权重系数;

预设不同缺陷类型的各尺寸取值范围,设定不同缺陷类型对应各尺寸取值范围分别对应一个严重性评分;将上述各缺陷尺寸分别与对应各尺寸取值范围进行匹配,得到焊接工件各缺陷的严重性评分;基于各缺陷的具体位置,将各缺陷的严重性评分与对应的预设权重系数相乘,作为焊接工件各缺陷的缺陷评值;

基于各缺陷的类型,将属于同一缺陷类型的缺陷评值进行累加,作为焊接工件对应当前缺陷类型的缺陷指数,记为HSj,其中j=1,2,3或4,HS1、HS2、HS3以及HS4分别对应裂纹缺陷指数、未熔合缺陷指数、气孔缺陷指数以及夹杂缺陷指数;

将焊接工件各缺陷指数HSj代入公式 进行加权计算,得到

当前完成焊接工件的质量评估指数PG;其中 表示各缺陷所允许的最高缺陷指数;

表示各缺陷指数的影响权重因子。

3.根据权利要求2所述的一种智能化焊接质量监控与调节系统,其特征在于,得到当前X件完成焊接的焊接评估指数 ,具体为:将各完成焊接工件的质量评估指数PG与当前批次焊接工件所对应的参考质量评估指数进行比对;

若大于对应的参考质量评估指数,则标记为不合格工件,统计X件完成焊接工件中的不合格数量,并计算不合格数量与X之间的比值,得到不合格占比BE1,同时计算各不合格工件质量评估指数与参考质量评估指数之间的差值,取各组差值的均值作为不合格均值BE2;依据公式 进行加权计算,得到当前X件完成焊接工件的焊接评估指数 ;其中 和 分别为不合格占比BE1和不合格均值BE2的影响权重因子。