[发明专利]一种用于汽车焊接的焊缝偏差及熔透状态监测方法

说明书

本发明属于汽车焊接设备自动化技术领域，具体为一种用于汽车焊接的焊缝偏差及熔透状态监测方法，包括以下步骤：S1：获取熔池图像，并截取待处理的区域；S2：从待处理的区域中提取信息；S3：以信息中的熔池灰度重心C、外熔池宽度W、内熔池宽度N及焊接电流I作为焊接过程特性参量，输入到焊缝偏差及熔透状态一体神经网络模型，计算得出焊缝偏差e以及熔透状态p；S4：通过焊缝偏差e以及熔透状态p对焊接过程进行预测。本发明目的是以获取的熔池图像的信息为引导，构建出集焊接偏差及熔透状态预测于一体的焊缝偏差及熔透状态一体神经网络模型，保证焊接过程中实现电弧对准焊缝，以及实现焊缝熔透的效果，对整个焊接过程进行预测和监控，实现汽车焊接过程自动化。

技术领域

本发明属于汽车焊接设备自动化技术领域，具体为一种用于汽车焊接的焊缝偏差及熔透状态监测方法。

背景技术

汽车已经成为当前国内人民生活一种不可缺少的交通工具，其车身、底盘、后桥、副车架等关键部件均是靠焊接连接在一起的受力零部件。这些零件主要是冲压焊接件，板厚为1.5mm～4mm的薄板，焊缝拼接紧密。焊接结构以搭接、角接接头为主。焊接质量的好坏，直接关系整车的质量乃至行车安全。

焊接是依靠外加的热源(例如激光、等离子、电弧)等手段将外部的介质(例如焊丝、焊条或者焊接件本身)融化，来实现工件的连接。对于汽车焊接件而言，要得到良好的效果，对焊接过程的控制是关键。焊接过程控制包括了焊缝跟踪以及最终的焊缝成形控制两大方面。

焊缝跟踪，即焊缝偏差跟踪，主要是要确保在焊接过程中，热源即电弧能够始终对准焊缝。而焊缝跟踪目前使用较多的是焊前示教法以及传感器跟踪法，对于焊前示教法，由于焊接前的焊件夹装存在误差和焊接过程中的焊件存在热变形，热源如果仍按照预先固定的路径运动，就往往会偏离焊缝，该方法无法克服焊接热变形所产生的跟踪误差。而对于传感器跟踪法，主要是通过外加传感器(例如机械探针、超声波、电弧传感器等)实现焊缝跟踪，机械探针式跟踪法中，探针容易磨损；而超声波及电弧传感器法受焊接工艺影响较大。对于一些新兴的焊接工艺，例如激光焊接，热源非常的小(最小可达160m)，激光束与焊缝之间的偏差超过0.2mm时即可导致工件报废。而传统的跟踪法的效果更无能为力。其中视觉跟踪法因其获取信息量大、非接触等优点，在焊缝跟踪领域得到广泛应用，但其往往需要经过一系列复杂的算法运算，实时性有待提高。

焊缝成形，主要反映了焊缝的熔透状态情况，直接关系到焊缝以及周边焊接热影响区的金属组织与性能，进而决定了最终焊接件的受力特性，对最终产品的可靠性影响巨大。对于焊缝成形目前还是依靠焊工的经验、通过观察焊接区域的X光图像，或者对焊接件进行抽样，剖开焊接区域进行控制。控制方法不便捷。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种用于汽车焊接的焊缝偏差及熔透状态监测方法，以获取的熔池图像的信息为引导，形成多信息融合的针对焊接过程监测的方法。通过视觉传感器和电流传感器采集到的信息，提取影响焊缝偏差以及熔透状态的焊接过程特性参量，并提取整个焊接过程的焊接状态测量量，构建出集焊接偏差及熔透状态预测于一体的焊缝偏差及熔透状态一体神经网络模型，保证焊接过程中实现电弧对准焊缝，以及实现焊缝熔透的效果，对整个焊接过程进行预测和监控，实现汽车焊接过程自动化。

本发明的技术方案如下：一种用于汽车焊接的焊缝偏差及熔透状态监测方法，包括以下步骤：

S1：获取熔池图像，并截取待处理的区域；

S2：从待处理的区域中提取信息；

S3：以信息中的熔池灰度重心C、外熔池宽度W、内熔池宽度N及焊接电流I作为焊接过程特性参量，输入到焊缝偏差及熔透状态一体神经网络模型，计算得出焊缝偏差e以及熔透状态p；

S4：通过焊缝偏差e以及熔透状态p对焊接过程进行预测。

进一步的，焊缝偏差及熔透状态一体神经网络模型的获取方法具体为：