CN111037056B - 一种焊接工艺性能测评方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明介绍一种焊接工艺性能测评方法及相应的测评系统。焊接工艺性能测评方法包括：获取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数；对每个运行阶段的原始运行参数进行数据处理和分析，以获取电焊机的工作特征参数及其取值；根据电焊机的工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据的对比分析结果，对电焊机的焊接工艺性能进行标准化、规范化、系统化测评；焊接工艺性能测评方法能够在电焊机的不同运行阶段进行高速数据采集、深度数据处理和特征对比分析，并获得电焊机在焊接过程中的运行状态和工作特征参数的取值，达到对电焊机的焊接工艺性能进行客观评价、量化定级、自动高效的目的。

Description

一种焊接工艺性能测评方法及系统

技术领域

本申请属于电焊机检测技术领域，尤其涉及一种焊接工艺性能测评方法及焊接工艺性能相应的测评系统。

背景技术

随着现代工业的快速发展，电焊机已经普遍地用于各个不同的工业技术领域，使用电焊机能够焊接金属部件，满足用户对金属工件永久连接的应用需求。电焊机的可控性高，使用灵活、方便，可根据用户的操作指令来完成规定的焊接任务。电焊机的焊接工艺性能对于提升金属产品的制造性能和实用价值具有重要的实际意义。

在本领域中，电焊机的焊接运行过程较为复杂，实现对于其工作状态的分析和焊接工艺性能的测评是促进电焊机技术发展的重要手段之一；传统上对电焊机的焊接工艺性能的测评大都依赖于焊接经验丰富的技术人员对其在焊接过程中的表现所获得的主观感受描述和主观评判，以及采用简单的、非专用的通用人工测量工具作为辅助手段来检测电焊机的工作过程参数。

因此，在电焊机的焊接工艺性能的测评过程中，采用传统方法和简陋的工具导致评判结果的误差大，结论模糊、客观性和一致性差；评判的成本高、效率低、周期长；提取表征电焊机工作状态的特征量的种类和数量都少，缺乏对其运行状态的深度分析和理解；现有的焊接工艺性能测评方案具有过强的主观性，导致评判工作的标准性、规范性和系统性差；评判数据少且实用价值低，不能够满足对电焊机的焊接工艺性能显著提升的实际需求。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种焊接工艺性能测评方法及相应的测评系统，旨在解决现有的技术方案评判方法和技术方案对于电焊机的工作状态的测量简单、粗糙、片面、理论基础薄弱，难以实现对于电焊机的工作性能的客观、定量、一致性、系统化、标准化和规范化的科学测评，电焊机的性能难以评价、定级和提高的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种焊接工艺性能测评方法，包括：

拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段；

对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换得到离散检测数据；

对各个运行阶段中的离散检测数据进行校准处理和滤波处理得到工作数据，并对所述工作数据进行显示；

对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值；其中，所述工作数据为当前所述原始运行参数转换得到的，或为存储的历史工作数据；

将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能。

在其中的一个实施例中，在得到所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果之后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

对所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果进行格式转换，并进行保存。

在其中的一个实施例中，所述将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的相应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能包括：

根据当前被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型；

获取已选择的评价模型对应的标准数据库；

在标准数据库中分别获取所述电焊机在各个运行阶段中对应参数的数据；

将当前被评价的电焊机在各个运行阶段中的工作特征参数的取值与对应参数的数据进行对比分析，并根据分析结果对所述电焊机各个运行阶段的焊接工艺性能进行评价。

在其中的一个实施例中，在对所述电焊机各个运行阶段的焊接工艺性能进行评价后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

根据所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能的测评结果，对所述电焊机在各个运行阶段进行焊接工艺性能的评级。

在其中的一个实施例中，在根据当前被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型之前，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

根据所述电焊机实现的工艺过程类型设置多个评价模型；

其中，所述电焊机实现的工艺过程类型包括：焊条电弧焊、钨极气体保护焊、熔化极短路过渡气体保护焊以及熔化极脉冲气体保护焊；各电焊机实现的工艺过程类型与各评价模型一一对应。

在其中的一个实施例中，所述电焊机实现的工艺过程类型为焊条电弧焊；

所述将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能，包括：

当所述电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则将所述电焊机在引弧阶段的电流上升率、电流上升峰值以及电弧功率分布值与标准数据库存储的对应参数的数据进行比较，以测评所述电焊机在引弧阶段焊条与被焊接工件粘连的几率；并根据所述电焊机在引弧阶段的电流下降幅值、电流下降速率对电弧发生瞬时熄灭的几率进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据所述电焊机在主焊接阶段的电流突变速率和电流突变幅值，对所述电焊机在主焊接阶段的飞溅数量进行测评；并根据所述电焊机输出的电弧功率分布形状、分布面积以及分布密度，对所述电焊机在主焊接阶段的电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性进行测评；根据焊机输出的电弧功率，对电焊机的焊接热输入进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机的电压波动值和电流波动值，对所述电焊机在结尾阶段的电弧灼伤母材的倾向度进行测评。

在其中的一个实施例中，对工作数据进行显示，具体包括：

对所述工作数据进行保存；

将所述工作数据输出至显示屏中以波形图呈现。

在其中的一个实施例中，当将所述工作数据输出至显示屏中以波形图呈现之后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

对所述波形图的曲线斜率进行计算，以得到斜率计算值；

根据所述斜率计算值判断所述电焊机在对应的运行阶段的焊接稳定状态；

对所述波形图的曲线面积进行计算，以得到面积计算值；

根据所述面积计算值判断所述电焊机在对应的运行阶段的电弧功率的稳定状态。

在其中的一个实施例中，所述对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值，包括：

对各个运行阶段中工作数据进行数理统计分析得到工作特征参数；

在预设坐标系下绘制所述工作特征参数的取值的概率密度分布曲线；

对所述工作特征参数的取值的概率密度分布曲线进行显示。

本申请实施例的第二方面提供了一种焊接工艺性能测评系统，包括：

传感器模块，用于拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段；

模数转换模块，用于对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换得到离散检测数据；

第一计算模块，用于对各个运行阶段中的离散检测数据进行校准处理和滤波处理得到工作数据，并对所述工作数据进行显示；

第二计算模块，用于对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值，其中，所述工作数据为当前所述原始运行参数转换得到的，或为存储的历史工作数据；以及

控制模块，用于将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能。

上述焊接工艺性能测评方法通过获取电焊机在不同运行阶段中的原始运行参数，以便对电焊机的每一个运行阶段的工艺过程进行精确、单独检测；在得到电焊机的每个运行阶段的原始运行参数后，对于原始运行参数进行深度处理，以得到电焊机的焊接工作特征参数及其取值；然后根据焊接工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，达到了对于电焊机的各项焊接工艺性能系统、精准、定量、客观的测评效果，保障了电焊机的焊接工艺性能的有效评价和安全运行；本实施例通过对于电焊机的焊接工艺性能的系统化、规范化、标准化的全面测评，有效地促进了电焊机研发设计水平的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的焊接工艺性能测评方法的具体实现流程图；

图2为本申请一实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种具体实现流程图；

图3为图1所示的焊接工艺性能测评方法步骤S105的具体流程图；

图4为本申请一实施例提供的应用于电焊机的焊接工艺性能测评方法的另一种具体实现流程图；

图5为本申请一实施例提供的应用于电焊机的焊接工艺性能测评方法的另一种具体实现流程图；

图6为图5所示的焊接工艺性能测评方法步骤S509的具体流程图；

图7为图5所示的应用于电焊机的焊接工艺性能测评方法步骤S509的另一种具体流程图；

图8为图5所示的焊接工艺性能测评方法步骤S509的另一种具体流程图；

图9为图5所示的焊接工艺性能测评方法步骤S509的另一种具体流程图；

图10为图1所示的焊接工艺性能测评方法步骤S103的具体流程图；

图11为本申请一实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种具体实现流程图；

图12为图1所示的焊接工艺性能测评方法步骤S104的具体流程图；

图13为本申请一实施例提供的应用于电焊机的工艺性能测评系统的结构示意图；

图14为本申请一实施例提供的应用于电焊机的工艺性能测评系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及其优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要首先说明的是，本文中所指的“测评”是指对于物体的一方面或者多方面的运行性能进行检测和评价，其中通过对于物体进行测评后能够精确地得到物体的实际焊接工艺性能，比如判断物体是否处于优良的运行状态，因此对于物体的功能测评也是提高物体实用价值的一个重要过程。

本文中的焊接工艺性能测评方法实现对于电焊机的焊接工艺性能系统化、规范化、标准化的全面、定量、客观测评。请参阅图1，本申请实施例提供的焊接工艺性能测评方法的具体实现流程。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述焊接工艺性能测评方法包括：

步骤S101：拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段。

电焊机在不同的运行阶段呈现不同的运行状态，且在每一个运行阶段呈现相应的系统功能；因此为了能够对电焊机的焊接过程的参数实现更加全面、精确地检测，本申请实施例对电焊机的每一个运行阶段的原始运行参数进行高速、高分辨率的拾取，以提高电焊机的数据拾取的精度和实时性；本实施例中的焊接工艺性能测评方法能够对电焊机的运行过程进行全面的检测和评价，以提高焊接工艺性能测评方法的精度、置信度和效率。电焊机在多个运行阶段中可选的原始运行参数包括：焊接电压、焊接电流、送丝速度、行走速度、电弧弧光以及电弧声音，通过实时获取电焊机的各个原始运行参数，以便对电焊机进行多维度的焊接工艺性能测评，比如：根据对电焊机在多个运行阶段中采样得到的上述参数，能够对于电弧和熔滴的行为进行测评。

其中在引弧阶段，作为电极的焊接材料(如焊条、焊丝等)和工件之间的气体必须电离形成气体导电通道后，才能够建立形成用于金属焊接的高温电弧。在主焊接阶段，电焊机执行相应的控制指令来完成焊接操作步骤，通过保持高温电弧的能量输入以维持其电离，并使工件金属熔化和熔合，实现工件的焊接。在结尾阶段，电焊机根据相应的控制指令减少输入到电弧的功率，填满弧坑，并适时熄灭电弧，完成结尾段的焊接。

步骤S101中原始运行参数是利用传感器检测得到。

步骤S102：对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换得到离散检测数据。

经过步骤S101后，拾取得到的原始运行参数都属于模拟量，经过对于原始运行参数进行模数转换后得到相应的数字量；采用各个运行阶段内的以数字量形式表达的离散检测数据能够实现量化测评功能，使焊接工艺性能测评方法具有更高的测评精度。

步骤S103：对各个运行阶段中的离散检测数据进行校准处理和滤波处理得到工作数据，并对工作数据进行显示。

由于所得到的原始运行参数是没有经过去除干扰处理，因而转换得到的离散检测数据仍然包含干扰噪声，这种噪声会影响电焊机的焊接工艺性能测评的精确性，因此本实施例通过对数字量的校准和滤波得到各个运行阶段中的实际工作数据，以提高电焊机的焊接工艺性能测评的精度；本步骤中采用数字滤波的方法滤除干扰，相比于模拟滤波，数字滤波只是一个程序计算过程，无需复杂的硬件支持，因此可靠性高，成本低。并且不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。另外，对工作数据进行实时显示，以便直观地呈现焊接工艺性能的测评过程，使用户能够直接感观焊接工艺性能测评的参数变化，并获取良好的人机交互体验。工作数据显示的显示方式可以是表格，也可以是波形图。

步骤S104：对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值。

通过对工作数据进行数理统计分析得到工作特征参数，利用工作特征参数与焊接工艺性能的关联性，以评价焊接工艺性能的好坏。具体地，数理统计分析比如为：

单波形特征参数分析：通过对波形数据进行统计分析，可计算出平均值、方差、变异系数、变化率和概率密度分布等值。

多波形组合特征参数分析：通过统计焊接工作点的分布，结合焊接工艺的特点，判断焊机的焊接性能。

分段分析：将波形分段处理，如引弧阶段，主焊接阶段和结尾阶段等。

分类分析：按焊接过程中状态不同进行分类，如短路和燃弧阶段等。

然后基于各个具体时刻或阶段的工作特征参数进行取值，得到具体数据用作对比分析。比如，工作特征参数为电压，对具体时刻或阶段的电压进行取值后，则得到该时刻或阶段的工作电压值，进一步计算还可以得到电压的平均值、方差、变异系数、变化率和概率密度分布等。

其中，各个运行阶段中的工作数据可以是当前步骤S101拾取的原始运行参数，经过步骤S102转换，并经过步骤S103校准处理和滤波处理而得到。各个运行阶段中的工作数据也可以是存储的历史工作数据。

步骤S105：将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价电焊机的焊接工艺性能。

利用工作特征参数与焊接工艺性能的关联性，通过对电焊机不同的时刻或运行阶段的工作特征参数的取值，并将取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，可以根据分析结果评价焊接工艺性能测评结果。

其中标准数据库为预先设定的各个运行阶段或时刻的工作特征参数的标准数据集合，比如主焊接过程中燃弧期间电流和电压及其相应数值，可用于评估焊接过程中电弧的集中度、挺度、跟随性。

在图1所示出的焊接工艺性能测评方法的具体流程中，通过对电焊机的原始运行参数进行数据转换和分析，得到工作特征参数及其取值，根据电焊机的工作特征参数的取值与标准数据库中对应参数的数据的比较，以定量地得到焊接工艺性能的测评结果，实现了对焊接工艺性能的客观、高效、科学的测评效果；从而有效地弥补了现有技术对于电焊机的焊接工艺性能依靠人工手工和简陋工具进行测评的不足之处。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种实现流程，其中图2中的步骤S201～步骤S205与图1中的步骤S101～步骤S105相同。因此，关于图2中步骤S201～步骤S205的具体实施方式，此处将不再赘述，下面将论述步骤S206，其中，在将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价电焊机的焊接工艺性能，以得到电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果之后，焊接工艺性能测评方法还包括：

步骤S206：对电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果进行格式转换，并进行保存。

具体地，经过步骤S205后，精确地得到了电焊机在不同运行阶段的焊接工艺性能的测评结果，通过对焊接工艺性能测评结果的格式转换，实现了工艺性能测评结果的标准化处理，同时用户能够随时获取保存的测评结果查看实际焊接工艺性能状态；示例性的，对于焊接工艺性能测评结果按照预先定制的输出格式进行格式转换，以使得格式转换后的焊接工艺性能测评结果能够以表格形式或者文档形式被保存。可订制测评结果的输出格式，以适应测评报告的撰写，缩短焊接工艺性能测评工作的周期。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的图1中焊接工艺性能测评方法步骤S105的具体实现流程，请参阅图3，步骤S105具体包括：

步骤S1051：根据当前被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型。

由于电焊机的种类较多，每种电焊机的运行方式都不相同，为了实现对于不同种类的电焊机焊接工艺性能评测，本实施例根据当前需要评测的电焊机的种类，选择对应的评价模型对电焊机焊接工艺性能进行测评。

步骤S1052：获取已选择的评价模型对应的标准数据库。

其中每一种评价模型与每一个标准数据库具有对应关系，每一个标准数据库包括相应的工作特征参数的数据匹配关系，获取已选择的评价模型实现对参数的映射，以对多个工作特征参数的取值进行对比分析。

步骤S1053：在标准数据库中分别获取电焊机在各个运行阶段中的对应参数的数据。

标准数据库包含多项工作特征参数及其取值，以实现对电焊机的各运行阶段的性能的全面测评功能。因此，在步骤S1053中，实时地获取标准数据库中工作特征参数所对应的数据，达到对电焊机在多个运行阶段中焊接工艺性能的定量测评。

步骤S1054：将当前被评价的电焊机在各个运行阶段中的工作特征参数的取值与对应参数的数据进行对比分析，并根据分析结果对电焊机各个运行阶段的焊接工艺性能进行评价。

在经过步骤S1053之后，每一个运行阶段中的焊接工作特征参数与标准数据库中的参数之间形成对应关系。本实施例根据电焊机在各个运行阶段的工作特征参数的取值与标准数据库中对应参数的数据之间的差值，按照当前接受评价的电焊机实现的工艺过程类型对应的工艺性能测评标准，比如：不同差值区间对应不同的工艺性能级别，以完成对电焊机的焊接工艺性能的客观性和一致性的测评功能。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种具体实现流程，请结合图1和图3，图4中的步骤S401～步骤S408与图1中的步骤S101～步骤S105以及图3中的步骤S1061～步骤S1064相同，此处将不再赘述。在图4中，在得到电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果之后，本实施例中的焊接工艺性能测评方法还包括：

步骤S409：根据电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能的测评结果，对电焊机在各个运行阶段进行焊接工艺性能评级。

可选地，可以在焊接工艺性能评测系统中设定多个测评结果级别，比如根据不同的运行阶段中的不同评测项目设定有不及格、及格、良好、优秀、非常优秀等级别，以对该焊机的焊接工艺性能进行评级。其后，在应用的过程中，每次都将各个运行阶段的测评结果按预设规则进行评级，以简单、直接地表示该次焊接过程的工艺性能。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种实现流程，请结合图1和图3，图5中的步骤S501～步骤S504和步骤S506～步骤S509，与图1中的步骤S101～步骤S104以及图3中的步骤S1051～步骤S1054相同，此处将不再赘述。在图5中，在根据被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型之前，本实施例中的焊接工艺性能测评方法还包括：

步骤S505：根据电焊机实现的工艺过程类型设置多个评价模型；其中，电焊机实现的工艺过程类型包括：焊条电弧焊、钨极气体保护焊、熔化极短路过渡气体保护焊以及熔化极脉冲气体保护焊。各电焊机工艺过程类型与各评价模型一一对应。

焊条电弧焊利用焊条和焊件之间产生的电弧来熔化焊条和母材金属，实现焊接过程；钨极气体保护焊利用钨电极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝；熔化极短路过渡气体保护焊和熔化极脉冲气体保护焊均利用可熔化的焊丝与焊件之间的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属，完成焊接。

因此，本实施例根据电焊机实现的工艺过程类型按选定的评价模型和焊接工艺性能测评标准，实现对各种工艺过程类型电焊机的焊接工艺性能的测评功能。示例性地，根据焊条电弧焊设置第一评价模型，根据钨极气体保护焊设置第二评价模型，根据熔化极短路过渡气体保护焊设置第三评价模型，根据熔化极脉冲气体保护焊设置第四评价模型；使电焊机实现的工艺过程类型与评价模型相匹配。

示例性地，在步骤S506中，当在焊条电弧焊的焊接工艺性能测评过程中，将第一评价模型作为目标评价模型；当对在钨极气体保护焊的焊接工艺性能测评过程中，将第二评价模型作为目标评价模型；当在熔化极短路过渡气体保护焊的焊接工艺性能测评过程中，将第三评价模型作为目标评价模型；当在熔化极脉冲气体保护焊的焊接工艺性能测评过程中，将第四评价模型作为目标评价模型；进而在目标评价模型对应的标准数据库中，根据工作特征参数的取值与标准数据库中对应参数的数据之间的差值，对相应工艺过程类型的电焊机的焊接工艺性能进行精确测评。

作为一种可选的实施方式，电焊机实现的工艺过程类型为焊条电弧焊时，其焊接工艺性能包括：在引弧阶段，焊条与被焊接工件粘连的几率，电弧发生瞬时熄灭的几率；在主焊接阶段的飞溅数量、电弧集中度、焊接热输入、电弧挺度、电弧跟随性；在结尾阶段电弧灼伤母材的倾向度。

图6示出了图5中焊接工艺性能测评方法的步骤S509的具体实现流程，包括：

步骤S5091：当电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则将其在引弧阶段的电流上升率、电流上升峰值以及电弧功率分布值与标准数据库存储的对应参数的数据进行比较，以测评电焊机在引弧阶段焊条与被焊接工件粘连的几率；并根据电焊机在引弧阶段的电流下降幅值、电流下降速率对发生电弧瞬时熄灭的几率进行测评。

电焊机在引弧阶段响应速度可能会达不到电弧引燃的要求，而导致出现引弧不成功；因此，本实施例根据电焊机在引弧过程中的电流下降参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行差异分析，实现对电焊机引弧不成功的概率的精确评估。

步骤S5092：当电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据其在主焊接阶段的电流变化速率和电流变化幅值与标准数据库中的工艺参数进行比较的结果，对电焊机在主焊接阶段的飞溅数量进行测评，并根据电焊机输出的电弧功率分布形状、分布面积以及分布密度，对其在主焊接阶段的电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性进行测评；根据焊机输出的电弧功率，对工件的焊接热输入进行测评。

在金属材料的焊接过程中，当发生电极与工件短路时，电焊机的输出端因短路而造成电流过冲，较大的过冲速度和过冲幅值会导致飞溅增加和焊接质量降低；因此本实施例根据电焊机在主焊接阶段的电流变化情况间接测评电焊机的飞溅。

需要说明的是，电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性分别作为电焊机在主焊接阶段的焊接工艺性能指标；其中，电弧集中度为电弧热量的集中性的度量，电焊机在主焊接阶段的电弧集中度越高，则通过电弧加热而在工件上形成的熔池的越深，焊接效果越佳；电弧挺度为在热收缩和磁收缩的作用下，电弧沿电极轴向挺直的程度。因此本实施例根据电焊机输出的电弧功率分布参数与标准数据库中对应的电弧功率参数的取值进行差异对比，对其在主焊接阶段的电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性进行精确的测评。

步骤S5093：当电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机的电压波动值和电流波动值，对电焊机在结尾阶段的电弧灼伤母材的倾向度进行测评。

电焊机处于结尾阶段时需要熄灭电弧，并根据电弧灼伤母材的倾向度间接得到结尾处的焊接质量；示例性地，对在结尾阶段的电压突变值与标准数据库中预设的相应标准值做比较，电压突变值越高，则电弧在结尾阶段越不稳定。与此类似，根据电焊机的电流大小可以得到电焊机在结尾阶段的电弧熄灭的时刻；以实施对结尾阶段的焊接质量进行间接的测评。

作为一种可选的实施方式，电焊机实现的工艺过程类型为钨极气体保护焊。具体地，图7示出了图5中焊接工艺性能测评方法步骤S509的对钨极气体保护焊的焊接工艺性能测评过程，包括：

步骤S701：当电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则用引弧接触瞬间能量的大小来测评此时是否已产生熔池；若测评结果是已产生熔池，则根据电焊机在短路阶段的电流大小和持续时间，测评是否发生粘钨，并根据在引弧阶段提起钨极时电流跌落的幅值、速率，测评电弧熄灭的几率；高频引弧时，高频结束后电流上升的速度，可用于评估电弧通道是否建立和钨极烧损程度。

步骤S702：当电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据焊接过程中燃弧期间电流和电压的分布情况(形状、面积、密度)，可用于评估焊接过程中电弧的集中度、挺度以及跟随性等。

步骤S703：当电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电弧熄灭前的电压波动情况及电流波动情况，可用于评估结尾时电弧灼伤母材的倾向。

作为一种可选的实施方式，电焊机实现的工艺过程类型为熔化极短路过渡气体保护焊，请参阅图8，图8示出了图5中焊接工艺性能测评方法的步骤S509的对熔化极短路过渡气体保护焊的焊接工艺性能测评过程，具体包括：

步骤S801：当电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则根据引弧初期短路电流上升峰值所持续的时间，可用于评估短路初期电流上升率和能量是否足够；引弧初期短路电流结束后的电压值，可判断引弧过程中是否发生顶丝爆断；引弧初期短路电流结束后电流的跌落幅值和速率，可用于评估电弧建立后能否仍然维持。

步骤S802：当电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据电焊机在焊接过程中短路周期的概率分布，可评估焊接过程中熔滴过渡的均匀性和等效熔滴尺寸；焊接过程中燃弧时间与短路时间的比值，可用于评估焊缝的平整度、能量输入大小、快速焊接的能力以及产生气孔的倾向性；焊接过程中燃弧能量与短路过渡能量峰平均值的比值，可用于评估熔池温度。

步骤S803：当电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机在最后一次短路过渡后的能量决定焊接结束后焊丝端部小球的大小。

作为一种可选的实施方式，电焊机实现的工艺过程类型为熔化极脉冲气体保护焊，请参阅图9，图9示出了图5中焊接工艺性能测评方法的步骤S509的对熔化极脉冲气体保护焊的焊接工艺性能测评过程，具体包括：

步骤S901：当电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则根据引弧初期短路电流上升峰值所持续的时间，可用于评估短路初期电流上升率和能量是否足够；引弧初期短路电流结束后的电压值，判断引弧过程中是否发生顶丝爆断；引弧初期短路电流结束后电流的跌落幅值和速率，可用于评估电弧建立后能否仍然维持。

步骤S902：当电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据电焊机在焊接过程中脉冲频率的概率分布，可评估焊接过程中熔滴过渡的均匀性；电焊机输出的能量脉冲频率的大小，可用于评估焊接过程中过渡熔滴的尺寸。

步骤S903：当电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机在最后一次脉冲峰值结束后的能量决定焊接结束后焊丝端部小球的大小。

进一步地，可以根据各个评测结果按图4示出的实施例进行分类。另外，需要说明的是，图7至图9中示出的步骤S509的具体操作流程与图6示出的步骤S509的具体实现流程存在相似之处，因此关于图7至图9中步骤S509各个具体步骤的实施方式可参照图6的实施例，此处不再赘述。

本实施例中的焊接工艺性能测评方法能够适用于各个不同工艺过程类型的电焊机，并根据每一种工艺过程类型的电焊机的运行特性，对电焊机的多个运行阶段的原始运行参数分别进行转换和分析后，得到待评价的多个工作特征参数及其取值，按照预先设定的电焊机的工艺性能测评标准对每一个运行阶段的各项焊接工艺性能指标进行定量分析，保证了电焊机的焊接工艺性能的测评结果的客观性和一致性。

作为一种可选的实施方式，图10示出了本实施例提供的图1的焊接工艺性能测评方法，在步骤S103中，对工作数据进行显示，具体包括：

步骤S1001：对工作数据进行保存。

通过对电焊机的离散检测数据进行校准和滤波，可提高测评工作的精确度。根据工作数据，能够客观地评价和得出电焊机的各项焊接工艺性能指标的波动情况；本实施例通过对工作数据的实时保存，可防止数据丢失和后期处理应用。比如：直接读取上述在步骤S103之前保存的工作数据并进行后期处理和显示。

步骤S1002：将工作数据输出至显示屏中以波形图呈现。

当显示屏接收工作数据时，可对电焊机的功率、阻抗和线能量选择同步或分布显示。另外，还能对工作数据进行数据的协同计算和波形时序分析和显示。协同计算和波形时序分析指的是：可计算选择区域的相应的数据变化率，可对选择区域的数据进行对比分析，可对波形数据进行重复回放操作等。

示例性地，在步骤S1002中，通过显示屏将工作数据以波形图呈现，根据控制指令对波形图进行缩放、回放以及移动等操作，以细致观察所得结果。

图11示出了本实施例提供的焊接工艺性能测评方法的另一种实现方式，请结合图1和图10，图11中的步骤S1101～步骤S1105和步骤S1110～步骤S1111，与图1中的101～步骤S105以及图10中的步骤S1001～步骤S1002相同，此将不再赘述。在图11中，在步骤S1105之后，焊接工艺性能测评方法还包括：

步骤S1106：对波形图的曲线斜率进行计算，以得到斜率计算值。

工作数据的波形图是连续变化的，其对应着电焊机的不同运行阶段的焊接工艺性能的变化，故可通过对波形图的曲线斜率进行计算而预估电焊机的实际焊接工艺性能的变化趋势，以实现对电焊机的原始运行参数的深度处理和分析功能；可选地，通过波形图中焊接电流、焊接电压、焊接功率、电阻、线能量、电弧声音以及行走速度等物理量的斜率计算值可预估焊接工艺性能动态变化。

步骤S1107：根据斜率计算值判断电焊机在对应的运行阶段的焊接稳定状态。

根据斜率计算值能够得到电焊机的运行状态的实际焊接性能波动情况；因此，本实施例通过波形图的曲线斜率变化情况能精确地判断电焊机在每一个运行阶段的工作稳定性。

步骤S1108：对波形图的曲线面积进行计算，以得到面积计算值。

面积计算值代表电焊机的焊接能量及其分布和波动情况。示例性地，采用显示屏在预设的二维坐标系内显示工作数据的波形图，根据波形图与二维坐标系的横轴围成的面积而得到面积计算值。

步骤S1109：根据面积计算值判断电焊机在对应的运行阶段的电弧功率的稳定状态。

面积计算值反映了电焊机在对应的运行阶段的电弧功率的波动情况；因此，本实施例用面积计算值对电焊机的电弧功率及其稳定性进行测评。

作为一种可选的实施方式，请参阅图12，图12示出了本实施例提供的图1中焊接工艺性能测评方法步骤S104的实现流程，具体包括：

步骤S1041：对各个运行阶段中工作数据进行数理统计分析得到工作特征参数。

通过对电焊机在每个运行阶段的工作数据的数据统计分析，得到工作数据所代表的实际物理特性，并获得工作特征参数；进而通过工作特征参数能够对电焊机的每个焊接工艺性能进行测评。

步骤S1042：在预设坐标系下绘制工作特征参数的取值的概率密度分布曲线。

其中，每一个运行阶段中工作特征参数的取值能够代表数据的规律性变化，以及根据工作特征参数的取值的概率密度分布曲线实现对电焊机的各项焊接工艺性能的测评功能；示例性地，工作特征参数包括：电焊机的焊接电压、焊接电流、焊接功率、电阻、线能量、电弧声音、短路时间、燃弧时间以及熔滴过渡周期等，实时显示电焊机在每一运行阶段中工作特征参数的取值的概率分布密度曲线，可直观地表示这些工作特征参数的取值在每一个运行阶段的变化规律和特性。

步骤S1043：对工作特征参数的取值的概率密度分布曲线进行显示。

可选地，对工作特征参数的取值的概率密度分布曲线进行缩放显示，以方便技术人员对焊接工艺性能测评结果的观察和理解。

图13示出了本实施例提供的应用于电焊机的工艺性能测评系统120的结构示意，其中，焊接工艺性能测评系统120包括：传感器模块1201、模数转换模块1202、第一计算模块1203、第二计算模块1204以及控制模块1205。

传感器模块1201用于拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段。

模数转换模块1202用于对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换以得到离散、量化的检测数据。

第一计算模块1203用于对各个运行阶段中的离散、量化的检测数据进行校准处理和滤波处理以得到工作数据，并对其进行显示。

第二计算模块1204用于对各个运行阶段中的工作数据进行分析，以得到工作特征参数并对其取值，其中，工作数据为当前原始运行参数转换而得到，或为存储的历史工作数据。

控制模块1205用于将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据该分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能。

需要说明的是，图13中的焊接工艺性能测评系统120与图1～图12中的焊接工艺性能测评方法相对应，因此，关于图13中的工艺性能测评系统120的具体实施方式可参照图1～图12的实施例，此处不再赘述。

作为一种可选的实施方式，请参阅图14，图14示出了本实施例提供的焊接工艺性能测评系统120的另一种结构示意，相比于图13中焊接工艺性能测评系统120的结构示意，图14中的焊接工艺性能测评系统120还包括：初始化模块1206和自检模块1207，其中，初始化模块1206与传感器模块1201连接，初始化模块1206用于对传感器模块1201进行初始化处理，以使得传感器模块1201能够更加精确地获取电焊机的原始运行参数。

自检模块1207与传感器模块1201连接，自检模块1207用于检测传感器模块1201的故障状态。

本实施例中的焊接工艺性能测评系统120能够对电焊机的各项原始运行参数进行采集，并且依次根据电焊机在每一个运行阶段的运行特性，对不同的数据之间的关联性进行深度挖掘和分析后得到标准的工作特征参数；根据电焊机的工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行比较后，得到精确地焊接工艺性能测评结果，完成对电焊机的焊接工艺性能的自动化、标准化、规范化的测评功能，适用范围极广。因此，本实施例中的焊接工艺性能测评系统120实现了对电焊机的焊接工艺性能的客观、一致测评的功能，测评结果的精度较高，本申请实施例中的工艺性能测评系统120具有新颖、先进、实用的优点；该系统有效地解决了现有技术对电焊机的焊接工艺性能测评存在的较高的主观性和模糊性，运行状态的描述较差的问题。

本文描述了器件、电路、装置、系统和(或)方法及它们的各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而，本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以被理解。本领域中的技术人员将理解，本文所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接(或)耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种焊接工艺性能测评方法，其特征在于，包括：

拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段；

对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换得到离散检测数据；

对各个运行阶段中的离散检测数据进行校准处理和滤波处理得到工作数据，并对所述工作数据进行显示；

对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值；其中，所述工作数据为当前所述原始运行参数转换得到的，或为存储的历史工作数据；

将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能；

其中，所述电焊机实现的工艺过程类型为焊条电弧焊，所述将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能，包括：

当所述电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则将所述电焊机在引弧阶段的电流上升率、电流上升峰值以及电弧功率分布值与标准数据库存储的对应参数的数据进行比较，以测评所述电焊机在引弧阶段焊条与被焊接工件粘连的几率；并根据所述电焊机在引弧阶段的电流下降幅值、电流下降速率对电弧发生瞬时熄灭的几率进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据所述电焊机在主焊接阶段的电流突变速率和电流突变幅值，对所述电焊机在主焊接阶段的飞溅数量进行测评；并根据所述电焊机输出的电弧功率分布形状、分布面积以及分布密度，对所述电焊机在主焊接阶段的电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性进行测评；根据焊机输出的电弧功率，对电焊机的焊接热输入进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机的电压波动值和电流波动值，对所述电焊机在结尾阶段的电弧灼伤母材的倾向度进行测评。

2.根据权利要求1所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，在得到所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果之后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

对所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能测评结果进行格式转换，并进行保存。

3.根据权利要求1所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，所述将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能包括：

根据当前被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型；

获取已选择的评价模型对应的标准数据库；

在标准数据库中分别获取所述电焊机在各个运行阶段中对应参数的数据；

将当前被评价的电焊机在各个运行阶段中的工作特征参数的取值与对应参数的数据进行对比分析，并根据分析结果对所述电焊机各个运行阶段的焊接工艺性能进行评价。

4.根据权利要求3所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，在对所述电焊机各个运行阶段的焊接工艺性能进行评价后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

根据所述电焊机在各个运行阶段的焊接工艺性能的测评结果，对所述电焊机在各个运行阶段进行焊接工艺性能的评级。

5.根据权利要求3所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，在根据当前被评价的电焊机实现的工艺过程类型选择对应的评价模型之前，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

根据所述电焊机实现的工艺过程类型设置多个评价模型；

其中，所述电焊机实现的工艺过程类型还包括：钨极气体保护焊、熔化极短路过渡气体保护焊以及熔化极脉冲气体保护焊；电焊机实现的各工艺过程类型与各评价模型一一对应。

6.根据权利要求1所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，对工作数据进行显示，具体包括：

对所述工作数据进行保存；

将所述工作数据输出至显示屏中以波形图呈现。

7.根据权利要求6所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，当将所述工作数据输出至显示屏中以波形图呈现之后，所述焊接工艺性能测评方法还包括：

对所述波形图的曲线斜率进行计算，以得到斜率计算值；

根据所述斜率计算值判断所述电焊机在对应的运行阶段的焊接稳定状态；

对所述波形图的曲线面积进行计算，以得到面积计算值；

根据所述面积计算值判断所述电焊机在对应的运行阶段的电弧功率的稳定状态。

8.根据权利要求1所述的焊接工艺性能测评方法，其特征在于，所述对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值，包括：

对各个运行阶段中工作数据进行数理统计分析得到工作特征参数；

在预设坐标系下绘制所述工作特征参数的取值的概率密度分布曲线；

对所述工作特征参数的取值的概率密度分布曲线进行显示。

9.一种焊接工艺性能测评系统，其特征在于，包括：

传感器模块，用于拾取电焊机在多个运行阶段中的原始运行参数，多个运行阶段包括引弧阶段、主焊接阶段以及结尾阶段；

模数转换模块，用于对各个运行阶段中的原始运行参数进行模数转换得到离散检测数据；

第一计算模块，用于对各个运行阶段中的离散检测数据进行校准处理和滤波处理得到工作数据，并对所述工作数据进行显示；

第二计算模块，用于对各个运行阶段中的工作数据进行分析，得到工作特征参数并对其取值，其中，所述工作数据为当前所述原始运行参数转换得到的，或为存储的历史工作数据；以及

控制模块，用于将多个工作特征参数的取值与标准数据库存储的对应参数的数据进行对比分析，根据分析结果评价所述电焊机的焊接工艺性能；

其中，所述电焊机实现的工艺过程类型为焊条电弧焊，所述控制模块具体用于当所述电焊机的运行阶段为引弧阶段时，则将所述电焊机在引弧阶段的电流上升率、电流上升峰值以及电弧功率分布值与标准数据库存储的对应参数的数据进行比较，以测评所述电焊机在引弧阶段焊条与被焊接工件粘连的几率；并根据所述电焊机在引弧阶段的电流下降幅值、电流下降速率对电弧发生瞬时熄灭的几率进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为主焊接阶段时，则根据所述电焊机在主焊接阶段的电流突变速率和电流突变幅值，对所述电焊机在主焊接阶段的飞溅数量进行测评；并根据所述电焊机输出的电弧功率分布形状、分布面积以及分布密度，对所述电焊机在主焊接阶段的电弧集中度、电弧挺度以及电弧跟随性进行测评；根据焊机输出的电弧功率，对电焊机的焊接热输入进行测评；

当所述电焊机的运行阶段为结尾阶段时，则根据电焊机的电压波动值和电流波动值，对所述电焊机在结尾阶段的电弧灼伤母材的倾向度进行测评。

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