CN114799600B - 熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品,该方法包括：获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。本发明提供一种熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品用于提高焊接质量、实现焊接过程中焊缝背面熔宽实时控制。
Description
技术领域
本发明涉及传感技术、非线性控制、仿真技术、焊接等技术领域，尤其涉及一种熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品。
背景技术
焊接(也称作熔接)是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料(例如塑料)的制造工艺及技术。随着科学技术的发展，为了提高焊接效率、节省人力劳动，智能化和自动化焊接应运而生。
目前，在智能化和自动化焊接中，机器人通常根据接收到的运动行为指令对焊件上的缝隙进行焊接操作。在机器人执行焊接操作的过程中，无法实时控制焊缝背面熔宽，当焊件散热条件/焊缝间隙发生变化时，焊缝背面的熔宽均一性难以保证，使得焊接质量较差，因此焊接过程的实时控制焊缝背面熔宽显得尤其重要。
发明内容
本发明提供一种熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品，用以解决现有技术中焊接质量较差的缺陷，实现提高焊接质量、在焊接过程中实时控制焊缝背面熔宽的目的。
本发明提供一种熔宽控制方法，包括：
获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；
根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；
控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
根据本发明提供的熔宽控制方法，焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽；
根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值，包括：
通过非线性控制模型，对前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽、前一时刻监测熔宽和后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值。
根据本发明提供的熔宽控制方法，非线性控制模型为：
其中，u(k)表示当前时刻控制电流值，u(k-1)表示前一时刻控制电流值，y(k)表示当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示非线性控制模型的模型参数。
根据本发明提供的熔宽控制方法，还包括：
接收后一时刻对应的背面熔池图像；背面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行背面图像采集得到的；
通过图像处理模型，对背面熔池图像进行图像计算处理，得到背面监测熔宽；
将背面监测熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
根据本发明提供的熔宽控制方法，还包括：
接收后一时刻对应的正面熔池图像；正面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行正面图像采集得到的；
通过深度学习模型，对正面熔池图像进行识别处理，得到背面识别熔宽；
将背面识别熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
本发明还提供一种熔宽控制装置，包括：
获取模块，用于获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；
确定模块，用于根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；
控制模块，用于控制焊接系统，根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
根据本发明提供的熔宽控制装置，焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽；确定模块具体用于：
通过非线性控制模型，对前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽、前一时刻监测熔宽和后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值。
根据本发明提供的熔宽控制装置，非线性控制模型为：
其中，u(k)表示当前时刻控制电流值，u(k-1)表示前一时刻控制电流值，y(k)表示当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示非线性控制模型的模型参数。
根据本发明提供的熔宽控制装置，确定模块还用于：
接收后一时刻对应的背面熔池图像；背面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行背面图像采集得到的；
通过图像处理模型，对背面熔池图像进行图像计算处理，得到背面监测熔宽；
将背面监测熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
根据本发明提供的熔宽控制装置，确定模块还用于：
接收后一时刻对应的正面熔池图像；正面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行正面图像采集得到的；
通过深度学习模型，对正面熔池图像进行识别处理，得到背面识别熔宽；
将背面识别熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
本发明还提供一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述任一种熔宽控制方法。
本发明还提供一种熔宽控制系统，包括：焊接系统、采集系统和控制设备。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种熔宽控制方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种熔宽控制方法。
本发明提供一种熔宽控制方法、设备、系统、介质及产品,该方法包括：获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。在本发明中，根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值，控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，能够实现对焊缝背面熔宽实时控制。进一步地，在实时控制的过程中，缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值，从而提高了焊接质量，实现焊接过程中焊缝背面熔宽实时控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明涉及的焊接结构的示意图；
图2为本发明提供的熔宽控制方法的流程示意图；
图3为本发明提供的闭环仿真控制系统的结构示意图；
图4为本发明提供的在不同λ值的条件下焊接电流随时间变化的示意图；
图5为本发明提供的在不同λ值的情况下焊缝背面熔宽随时间变化的示意图；
图6是本发明提供的期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中焊接电流和焊缝背面熔宽的变化示意图之一；
图7为本发明提供的焊缝轮廓示意图之一；
图8是本发明提供的期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中焊接电流和焊缝背面熔宽的变化示意图二；
图9为本发明提供的焊缝轮廓示意图之二；
图10为本发明提供的熔宽控制系统的结构示意图；
图11为本发明提供的熔宽控制装置的结构示意图；
图12为本发明提供的控制设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
首先对本发明涉及的专业术语进行说明。
焊丝，是指因电弧热熔化填充在焊件上的缝隙中的丝材。焊丝的材料通常与焊件的材料相同。
熔池，是指因电弧热而熔化成池状的母材部分，熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分叫做熔池。
焊缝，是指将焊丝和缝隙处的材料熔化连接而成的缝。
焊缝背面熔宽，焊缝的背面熔池的宽度。
熔池的熔透状态，包括未熔透状态、全熔透状态和过熔透状态。熔透状态与焊缝背面熔宽相关。焊缝背面熔宽小于0，熔透状态为未熔透状态；焊缝背面熔宽不小于0且不大于期望熔宽，熔透状态为全熔透状态；焊缝背面熔宽大于期望熔宽，熔透状态为过熔透状态。
监测熔宽，是通过图像处理模型对背面熔池图像进行处理，得到的熔宽。
识别熔宽，是通过深度学习模型对正面熔池图像进行识别处理，得到的熔宽。
预测熔宽，是通过非线性系统模型进行预测得到的熔宽。
接着结合图1对焊接结构进行示例性说明。图1为本发明涉及的焊接结构的示意图。如图1所示，焊接结构包括：焊丝、焊件、缝隙、焊缝、熔池和焊缝背面熔宽。
在相关技术中，机器人通常根据接收到的运动行为指令对焊件上的缝隙进行焊接。在机器人焊接的过程中，无法实时控制焊缝背面熔宽，使得焊接质量较差。
下面结合具体实施例对本发明提供的熔宽控制方法进行说明。
图2为本发明提供的熔宽控制方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括：
步骤S201，获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数。
可选地，本发明实施例的执行主体可以为控制设备，也可以为设置在控制设备中的熔宽控制装置，该熔宽控制装置可以通过软件和/或硬件的结合来实现。
焊接参数可以预先存储在控制设备中。焊接参数中包括多个时刻监测熔宽和多个时刻控制电流值。
监测熔宽为通过图像处理模型对采集系统采集得到的焊缝背面图像进行处理得到焊缝背面熔宽。
电流值为焊接系统对缝隙进行焊接时采用的焊接电流的电流值。
步骤S202，根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值。
在一些实施例中，在焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽的情况下；步骤S202具体包括：
通过非线性控制模型，对前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽、前一时刻监测熔宽和后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值。
步骤S203，控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
在一些实施例中，控制设备向焊接系统发送控制指令，控制指令包括当前时刻电流值；焊接系统根据控制指令，输出具有当前时刻电流值的焊接电流，并采用输出的焊接电流对缝隙进行焊接。
可选地，在焊接过程中，可以改变后一时刻期望熔宽，也可以不改变后一时刻期望熔宽。
在不改变后一时刻期望熔宽的情况下，控制设备在控制焊接系统对缝隙进行焊接的过程中，可以使得缝隙的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽相同或者相似，提高了焊接的质量。
在改变后一时刻期望熔宽的情况下，可以根据需求，灵活设计期望熔宽的具体取值，使得控制设备在控制焊接系统对缝隙进行焊接的过程中，可以焊接出与后一时刻期望熔宽对应的任意焊缝背面熔宽，提高了焊接的灵活性。
可选地，预设阈值可以为0毫米(mm)、0.3mm或者0.5mm等。
需要说明的是，差值不大于预设阈值可以表示差值无限趋近于预设阈值。例如在预设阈值为0mm的情况下，差值可以无限趋近于0。
在图2实施例提供的熔宽控制方法中，根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值，控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，能够实现对控制焊缝背面熔宽的实时控制。进一步地，在实时控制的过程中，缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值，从而提高了焊接质量，进而实现焊接过程中焊缝背面熔宽实时控制。
可选地，缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽可以为后一时刻监测熔宽，也可以为后一时刻识别熔宽。
在后一时刻的焊缝背面熔宽为后一时刻监测熔宽的情况下，可以采用如下方法，得到后一时刻的焊缝背面熔宽：
接收后一时刻对应的背面熔池图像；背面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行背面图像采集得到的；
通过图像处理模型，对背面熔池图像进行图像计算处理，得到背面监测熔宽；
将背面监测熔宽，确定为后一时刻的焊缝背面熔宽。
在本发明中，通过图像处理模型，对后一时刻对应的背面熔池图像进行图像计算处理，得到后一时刻的焊缝背面熔宽，可以实现对焊缝背面熔宽的实时监测，进而实现对焊接过程对熔透状态的在线监测。
在后一时刻的焊缝背面熔宽为后一时刻识别熔宽的情况下，还可以通过如下方法得到后一时刻的焊缝背面熔宽：
接收后一时刻对应的正面熔池图像；
正面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行正面图像采集得到的；
通过深度学习模型，对正面熔池图像进行识别处理，得到背面识别熔宽；
将背面识别熔宽，确定为后一时刻的焊缝背面熔宽。
在本发明中，通过深度学习模型，对后一时刻对应的正面熔池图像进行识别处理，得到后一时刻的焊缝背面熔宽，可以实现对焊缝背面熔宽的实时识别，进而实现对焊接过程中溶透状态的在线识别。
在一些实施例中，非线性控制模型如下公式1所示：
其中，u(k)表示当前时刻控制电流值，u(k-1)表示前一时刻控制电流值，y(k)表示当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示非线性控制模型的模型参数。
下面，结合图3对得到非线性控制模型所采用的闭环仿真控制系统进行说明
图3为本发明提供的闭环仿真控制系统的结构示意图。如图3所示，闭环仿真控制系统包括：加法器、控制器和焊接仿真系统。
加法器用于计算后一时刻期望熔宽和后一时刻预测熔宽的误差。
具体的，加法器的模型为如下公式2：
e＝y(k+1)-y*(k+1) 公式2；
其中，e表示后一时刻期望熔宽和后一时刻预测熔宽的误差，y(k+1)为后一时刻预测熔宽(即焊接仿真系统的输出值)。
焊接仿真系统的非线性系统模块如下公式3所示：
y(k+1)＝a1y(k)+a2y(k-1)+b1u(k)+b2u(k-1)+c1tan-1(c2u(k-1)+c3)+c4 公式3。
需要说明的是，在本申请中，在仿真过程中，y(k)表示当前时刻预测熔宽，y(k-1)表示前一时刻预测熔宽，在实际应用中，y(k)表示当前时刻监测熔宽，y(k一1)表示前一时刻监测熔宽。
控制器V的模型如下公式4：
对公式4进行求导，得到如下公式5：
其中，表示控制器的导数，/>表示误差的导数。
另公式5中的结合公式3，可以得到上述公式1。
在一些实施例中，a1等于1.8663、a2等于-0.8882、b1等于0.0093、b2等于-0.0082、c1等于5.5260、c2等于0.2088，c3等于8.3048，c4等于-8.4166。
在a1等于1.8663、a2等于-0.8882、b1等于0.0093、b2等于-0.0082、c1等于5.5260、c2等于0.2088，c3等于8.3048，c4等于-8.4166的情况下，下面对得到λ和μ的过程进行说明。在本申请中，λ和μ的匹配设定，能够调节焊接过程的响应速度、超调量以及振荡行为。响应速度为焊接电流达到目标焊接电流的速度。超调量为焊接电流的最大值与目标焊接电流的差值。振荡行为是焊接电流的变化趋势。
图4为本发明提供的在不同λ值的条件下焊接电流随时间变化的示意图。如图4所示，在μ等于1、λ的取值较大(例如λ等于0.5)的情况下，焊接电流(为控制电流值u(k)对应的电流)的响应速度较慢、超调量较大、振荡行为较弱；在μ等于1、λ的取值较小(例如λ等于0.005)的情况下，焊接电流的响应速度较快、超调量较小、但引入了振荡行为，振荡次数较多；在μ等于1、λ的取值为0.05的情况下，焊接电流既可以具有较快的响应速度，同时还能减弱振荡行为以及减弱超调量。
图5为本发明提供的在不同λ值的情况下焊缝背面熔宽随时间变化的示意图。如图5所示，在μ等于1、λ等于0.05的情况下，焊缝背面熔宽(对应于实际应用中的缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽)可以较快地达到设定的期望熔宽(例如5mm)附近、并经历一次轻微振荡后逐渐维持到期望熔宽附近；在μ等于1、λ等于0.5的情况下，焊缝背面熔宽虽然经过一次较小振荡后向期望熔宽附近靠近，但由于调节速度过慢，因此需要较长的时间稳定到期望熔宽；在μ等于1、λ等于0.005的情况下，焊缝背面熔宽虽然可以很快的达到设定的期望熔宽，但是引入了振荡和超调问题，这些问题随着时间的增加并未快速消失。
根据上述图4和图5可知，在μ等于1、λ等于0.05的情况下，焊接系统的反馈调节能够实时控制设备得到较好的控制结果。
在上述实施例的基础上，在a1等于1.8663、a2等于-0.8882、b1等于0.0093、b2等于-0.0082、c1等于5.5260、c2等于0.2088，c3等于8.3048，c4等于-8.4166、μ等于1、λ等于0.005的情况下，结合图6-图9验证在期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中非线性系统模型的有效性以及非线性控制模型的可行性。
首先结合图6基于背面熔池图像验证非线性系统模型的有效性以及非线性控制模型的可行性。
图6是本发明提供的期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中焊接电流和焊缝背面熔宽的变化示意图之一。如图6所示，包括：焊接电流、期望熔宽和监测熔宽。在图6中，0-30s是期望熔宽为5mm的控制阶段，30-60s是期望熔宽为3mm的控制阶段。
焊接开始前(即图6中0s之前)依然采用8s以及50A的定点焊预热处理。
在0-30s之间，监测熔宽在向上和向下各存在一次较小的超调量之后，逐渐稳定在5mm左右。
在30-60s之间，期望熔宽为3mm，焊接电流减小，监测熔宽下降，当下降到3mm之后有微小的超调量，随后稳定在3mm左右。
根据图6所示的曲线可知，当向图3中的加法器反馈基于背面熔池图像得到的焊缝背面熔宽时，试验验证了非线性系统模型的有效性以及非线性控制模型的可行性。
图7为本发明提供的焊缝轮廓示意图之一。图7为期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中反馈监测熔宽时，基于公式1的非线性控制模型在控制焊接系统进行焊接之后的焊缝背面熔宽的轮廓示意图。
图8是本发明提供的期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中焊接电流和焊缝背面熔宽的变化示意图二。如图8所示，包括：识别熔宽、监测熔宽、焊接电流和期望熔宽。
在图8中，0-30s是期望熔宽为5mm的控制阶段，30-60s是期望熔宽为3mm的控制阶段。焊接开始前(即图6中0s之前)依然采用8s以及50A的定点焊预热处理。
根据图8中可以看出，识别熔宽与监测熔宽之间存在一定的监测误差。该监测误差为深度学习模型的识别导致的。
需要说明的是，正面熔池图像包括主动视觉图像和被动视觉图像，在本发明中，基于大量的主动视觉图像和被动视觉图像，通过训练、验证和测试验证了本发明提供的焊接控制方法的可行性，并且在非熔化极气体保护焊(Gas Tungsten Arc Welding，GTAW)定点焊实验中通过回归模型得以验证。验证结果表明，在测试集中，基于主动视觉图像得到的识别熔宽与监测熔宽的误差为0.354mm，基于被动视觉图像得到的识别熔宽与监测熔宽的误差为0.525mm。
图9为本发明提供的焊缝轮廓示意图之二。需要说明的是，图9为在图8的基础上，期望熔宽从5mm切换至3mm的过程中反馈识别熔宽时，基于公式1的非线性控制模型在控制焊接系统进行焊接之后，焊缝背面熔宽的轮廓示意图。
图10为本发明提供的熔宽控制系统的结构示意图。如图10所示，熔宽控制系统包括：焊接系统、采集系统和控制设备。
控制设备，用于执行图2实施例中所示的方法，此处不再赘述。
采集系统，用于对缝隙进行正面图像采集得到正面熔池图像，和/或，对缝隙进行背面图像采集得到背面熔池图像；并向控制设备发送正面熔池图像和/或背面熔池图像。
焊接系统，用于基于控制设备提供u(k)对缝隙进行焊接。
图11为本发明提供的熔宽控制装置的结构示意图。如图11所示，熔宽控制装置包括：
获取模块110，用于获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；
确定模块120，用于根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；
控制模块130，用于控制焊接系统，根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
本发明提供的熔宽控制装置与上述熔宽控制方法具有相同的有益效果，此处不再赘述。
根据本发明提供的熔宽控制装置，焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽；确定模块120具体用于：
通过非线性控制模型，对前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽、前一时刻监测熔宽和后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值。
根据本发明提供的熔宽控制装置，非线性控制模型为：
其中，u(k)表示当前时刻控制电流值，u(k-1)表示前一时刻控制电流值，y(k)表示当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示非线性控制模型的模型参数。
根据本发明提供的熔宽控制装置，确定模块120还用于：
接收后一时刻对应的背面熔池图像；背面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行背面图像采集得到的；
通过图像处理模型，对背面熔池图像进行图像计算处理，得到背面监测熔宽；
将背面监测熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
根据本发明提供的熔宽控制装置，确定模块120还用于：
接收后一时刻对应的正面熔池图像；正面熔池图像为采集系统在后一时刻对缝隙进行正面图像采集得到的；
通过深度学习模型，对正面熔池图像进行识别处理，得到背面识别熔宽；
将背面识别熔宽，确定为缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
图12为本发明提供的控制设备的实体结构示意图。如图12所示，该控制设备可以包括：处理器(processor)210、通信接口(Communications Interface)220、存储器(memory)230和通信总线240，其中，处理器210，通信接口220，存储器230通过通信总线240完成相互间的通信。处理器210可以调用存储器230中的逻辑指令，以执行熔宽控制方法，该方法包括：获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
此外，上述的存储器230中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的熔宽控制方法，该方法包括：获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的熔宽控制方法，该方法包括：获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；根据焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；控制焊接系统根据当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种熔宽控制方法，其特征在于，包括：
获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；
根据所述焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；
控制焊接系统根据所述当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使所述缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与所述后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值；
所述焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽；
所述根据所述焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值，包括：
通过非线性控制模型，对所述前一时刻控制电流值、所述当前时刻监测熔宽、所述前一时刻监测熔宽和所述后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值；
所述非线性控制模型为：
其中，u(k)表示所述当前时刻控制电流值，u(k-1)表示所述前一时刻控制电流值，y(k)表示所述当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示所述前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示所述后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示所述非线性控制模型的模型参数。
2.根据权利要求1所述的熔宽控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述后一时刻对应的背面熔池图像；所述背面熔池图像为采集系统在所述后一时刻对所述缝隙进行背面图像采集得到的；
通过图像处理模型，对所述背面熔池图像进行图像计算处理，得到背面监测熔宽；
将所述背面监测熔宽，确定为所述缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
3.根据权利要求1所述的熔宽控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收所述后一时刻对应的正面熔池图像；所述正面熔池图像为采集系统在所述后一时刻对所述缝隙进行正面图像采集得到的；
通过深度学习模型，对所述正面熔池图像进行识别处理，得到背面识别熔宽；
将所述背面识别熔宽，确定为所述缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽。
4.一种熔宽控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预先存储的当前时刻对应的焊接参数；
确定模块，用于根据所述焊接参数和预先存储的后一时刻期望熔宽，确定当前时刻控制电流值；
控制模块，用于控制焊接系统，根据所述当前时刻控制电流值对缝隙进行焊接，以使所述缝隙在后一时刻的焊缝背面熔宽与所述后一时刻期望熔宽的差值不大于预设阈值
所述焊接参数包括前一时刻控制电流值、当前时刻监测熔宽和前一时刻监测熔宽；
所述确定模块具体用于：
通过非线性控制模型，对所述前一时刻控制电流值、所述当前时刻监测熔宽、所述前一时刻监测熔宽和所述后一时刻期望熔宽进行处理，得到当前时刻控制电流值；
所述非线性控制模型为：
其中，u(k)表示所述当前时刻控制电流值，u(k-1)表示所述前一时刻控制电流值，y(k)表示所述当前时刻监测熔宽，y(k-1)表示所述前一时刻监测熔宽，y*(k+1)表示所述后一时刻期望熔宽，tan-1表示反正切函数，λ、μ、a1、a2、b1、b2、c1、c2、c3、c4表示所述非线性控制模型的模型参数。
5.一种控制设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3任一项所述熔宽控制方法。
6.一种熔宽控制系统，其特征在于，包括：焊接系统、采集系统和权利要求5中所述的控制设备。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述熔宽控制方法。
8.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述熔宽控制方法。
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