[发明专利]一种判断激光焊接熔透性的方法

说明书

本发明公开了一种判断激光焊接熔透性的方法，对焊接过程进行拍摄，采集到熔池的图像，把熔池状态分成4类，分别是未熔透、初步熔透、完全熔透与过熔透，每一类状态筛选每一类11000张图片，其中10000张为测试集，1000张为训练集，一共44000张图片，40000张训练集，4000张测试集，每一张图像转换为28×28大小的灰度图。将灰度图输入卷积神经网络进行训练，得到训练模型结果。本发明的方法可以自动对激光焊接熔透性进行分类，能有效判断激光焊接熔透性。

技术领域

本发明涉及一种判断激光焊接熔透性的方法，特别涉及用于激光焊接不等厚金属材料的熔透性判断。

背景技术

目前，激光焊接因其高效、绿色、高质量、柔性好等原因，成为汽车身焊接中的重要方式之一。不等厚高强钢在汽车车身中的应用能起到减轻车身重量的作用，满足节能环保的要求。然而，由于异形高强钢的自身厚度是变化的，在激光焊接过程中若工艺参数不变则会出现未均匀焊透的现象，从而导致焊接后材料性能不稳定的情况发生，焊接质量与熔透性有直接关系。使用预设程序也会因不等厚板变化的不确定性而很难达到均匀焊透的效果。因此，研究激光焊接熔透性就显得非常重要。

现有的测量方法主要是对焊接截面进行观察，人工判断。

人工判断是焊接后使用线切割设备截取焊焊接部分的横截面，经过制样，腐蚀之后用显微镜观察，在确定待焊接区域焊好并且未出现过熔透现象之后可以确定待焊接区域已经焊透。使用此种判断方法需要花费大量时间与精力进行预处理，滞后性较长，每一个截面只能代表一个位置是否熔透，其他位置同样需要进行取截面等一系列过程。

通过观察焊缝背面是否有重熔的金属，也能判断是否熔透，因焊接是一个不稳定的动态过程，而且焊缝背面凹凸不平，所以过熔透与正常熔透很难区分，通过焊缝背面判断不准确。

发明内容

本发明旨在提供一种判断激光焊接熔透性的方法，使判断激光焊接熔透性的结果更准确有效。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种判断激光焊接熔透性的方法，包括以下步骤：

1)对焊接过程进行拍摄，采集到熔池的图像，把熔池状态分成4类，分别是未熔透、初步熔透、完全熔透与过熔透，每一类状态筛选每一类N张图片，其中M张为训练集，且M＜N，N-M张为测试集；每一张图片转换为S×S大小的灰度图；其中N大于6000，S≥28；

2)将所述训练集对应的灰度图设置为4组；

3)将步骤2)的每组灰度图输入到卷积神经网络，经过卷积层进行卷积计算，得到多个第一特征图；

4)将所述第一特征图的宽和高的尺寸池化到第一池化层的上一层的一半大小，得到多个第二特征图；

5)对所述第二特征图进行卷积计算，输出多个第三特征图；

6)将所述第三特征图的宽和高的尺寸池化到第二池化层的上一层的一半大小，得到多个第四特征图；

7)将第四特征图转为特征向量输入至第一全连接层；

8)使用激活函数对第一全连接层进行运算，达到稀疏效果；

9)将稀疏后的特征向量输出至第二全连接层；

10)将第二全连接层的特征向量输入至输出层，输出获得分类概率分布，取得最终分类结果；

11)对所有待分类图片，执行步骤3)～步骤10)，获得所有待分类图片的最终分类结果，将所有图片的最终分类结果与真实分类进行比较，得到正确预测到的正例的数量TP、正确预测到的负例的数量TN：、把负例预测成正例的数量FP、把正例预测成负例的数量FN；利用下式计算准确率＝(TP+TN)/(TP+TN+FP+FN)。