[发明专利]一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置及方法

权利要求书

1.一种旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置，其特征在于，包括旋转电弧焊炬、电弧旋转位置传感器、传声器、声音调理模块、数据采集模块、电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块、多周期焊缝偏差统计模块和焊缝偏差输出，其中所述传声器距离电弧安置于窄间隙坡口对称面上，依次连接声音调理模块、数据采集模块，所述电弧旋转位置传感器安装于旋转电弧焊炬上，其输出信号连接到数据采集模块，所述数据采集模块依次连接电弧旋转位置检测模块、单周期电弧声信号提取模块、快速傅里叶变换处理模块、单周期焊缝偏差提取模块和多周期焊缝偏差统计模块至输出焊缝偏差；其中，所述电弧旋转位置传感器分为固定部分和移动部分，其中，固定部分固定于旋转电弧焊炬的固定部分，移动部分固定于旋转电弧焊炬的旋转部分，当电弧旋转位置传感器移动部分旋转到特定位置，即改变电弧旋转位置传感器固定部分的传感输出状态，从而能确定电弧的旋转位置，调整电弧旋转位置传感器的安装，使得电弧旋转到熔池前方时，输出脉冲信号；所述电弧旋转位置传感器的固定部分为凹槽式光电开关，所述电弧旋转位置传感器的移动部分为边缘处带有一个缺口的码盘；所述的电弧旋转位置检测模块用于对数据采集过程所获取的电弧旋转位置传感器信号数据进行处理；所述传声器距离电弧的距离为200～500mm。

2.一种根据权利要求1所述的旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝偏差识别装置的识别方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设定电弧声音传感采样率，其范围为电弧旋转频率k乘以200～10000；

(2)设定电弧旋转位置传感采样率，其值大于电弧旋转频率k乘以200；

(3)为了避免电弧不稳定对电弧声信号采集的干扰，在窄间隙MAG焊起弧后2～5s，启动电弧声信号数据采集；

(4)对数据采集模块采集的信号，利用电弧旋转位置传感器获得一个电弧旋转周期的电弧声信号数据；

(5)利用“单周期电弧声信号提取模块”对步骤(4)所获得的一个电弧旋转周期内的电弧声信号提取电弧旋转到熔池左侧、后方、右侧位置附近的电弧声信号，分别为S_L、S_B、S_R；

(6)利用“快速傅里叶变换处理模块”对步骤(5)所得S_L、S_B、S_R进行处理，得到相应的电弧声信号功率谱密度P_L、P_B、P_R；

(7)检测步骤(6)中获得的P_L、P_B、P_R在特征频率附近的能量峰值A_L、A_R、A_B；

(8)计算A_L与A_B的比值R_L，即R_L＝A_L/A_B；

(9)计算A_R与A_B的比值R_R，即R_R＝A_R/A_B；

(10)计算R_L与R_R的比值R，即R＝R_L/R_R；

(11)将R与不同焊缝偏差下的R阈值范围进行比较，把最匹配的阈值所对应的焊缝偏差作为当前电弧旋转周期的焊缝偏差；

(12)计算最近连续的m个电弧旋转周期的焊缝偏差的平均值，或将它们排序取其中值作为最终的焊缝偏差值输出，以提高算法的准确性和抗干扰能力，m取值为(n×k/10)的值取整数，其中n为1～3之间的数，k为电弧旋转频率，若取整后m值为0则设定m的值为1；

(13)当有中止命令，即结束，当没有中止命令，即跳到步骤(4)继续运行。