CN115167281A - 直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质，方法包括：S1：对直流焊机的焊接参数进行实时采样；S2：计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；S3：基于差值差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断直流焊机当前所处的工作阶段，当判断直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回S2,当判断直流焊机处于稳定工作阶段时，执行S4；S4：对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算；S5：判断平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则进行告警提示，否则，返回S2。实现只在直流焊接的稳定弧段对执行的工艺参数进行阈值范围报警判断，避免焊接人员的违规操作。

Description

直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明属于焊接技术领域，更具体地，涉及一种直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质。
背景技术
在焊接制造领域，一般由工艺人员根据设计图纸制定焊接工艺。以直流氩弧焊为例，焊接工艺中会规定直流氩弧焊焊接工艺阈值范围，如电流的范围、焊接电压的范围、保护气体流量的范围等等。在正常情况下，焊工在操作时，根据工艺中规定的工艺阈值范围，调节焊机输出、气体流量输出满足工艺阈值的要求。
但由于增加焊接电流可以加快焊接速度，使焊工能够获得更好的绩效；所以在缺乏外部监视的情况下，焊工会人为地擅自调大焊接电流，使焊接电流超出工艺阈值要求进行违规操作，从而对焊接的产品带来质量隐患。
为了解决该问题，目前已经出现焊接工艺执行告警类装置，这类装置对焊接参数进行采集，然后将焊接参数简单和设定的工艺阈值进行比对，当超出焊接工艺阈值时，对焊接操作进行报警处理。
但现有方案存在以下问题：
1)直流焊机在焊接起弧的瞬间，会使用高频高压进行引弧，此时数据采集会得到高达几千伏特的电压，同时焊接电流从零值上升到设定的焊接电流，在此期间焊接电压和焊接电流均在规定的焊接工艺阈值范围外，会导致工艺阈值报警误报；
2)直流焊机在收弧阶段，焊接电流会从设定值下降到零值，在此期间焊接电流会超出焊接工艺阈值范围外，会导致工艺阈值报警误报；
3)在直流焊机正常工作状态，由于焊接过程中会遇到网压波动、电弧飞溅、夹渣、气孔等等干扰，焊接电流和焊接电压会出现较大范围的波动，导致超出焊接工艺范围外，进而导致工艺阈值报警误报。
发明内容
本发明的目的是提出一种直流氩弧焊工艺执行告警方法、装置、电子设备及介质，能够准确识别直流焊机起弧、收弧以及正常稳定弧段受到的扰动，从而只在直流焊接的稳定弧段对执行的工艺参数进行阈值范围报警判断，进而避免焊接人员的违规操作。
第一方面，本发明提出一种直流氩弧焊工艺执行告警方法，包括：
步骤S1：对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
步骤S2：计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
步骤S3：基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，当判断所述直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回步骤S2,当判断所述直流焊机处于稳定工作阶段时，执行步骤S4；
步骤S4：对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得所述设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
步骤S5：判断所述平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则进行告警提示，否则，返回步骤S2。
可选地，所述焊机参数为直流焊机的焊接电流或焊接电压。
可选地，在步骤S2中，所述基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，包括：
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于所述第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于稳定工作状态。
可选地，在步骤S4中，所述设定采样数量的窗口宽度大于1倍的采样频率值。
第二方面，本发明提出一种直流氩弧焊工艺执行告警装置，包括：数据采集模块、数据计算判断模块以及告警显示模块；
所述数据采集模块用于对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
所述数据计算判断模块用于：
计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，当判断所述直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回所述计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
当判断所述直流焊机处于稳定工作阶段时，对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得所述设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
以及，判断所述平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则向所述告警显示模块发送告警信息，否则，返回所述计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
所述告警显示模块用于显示所述告警信息。
可选地，所述焊机参数为直流焊机的焊接电流或焊接电压。
可选地，所述数据计算判断模块判断所述直流焊机当前所处的工作阶段的方法包括：
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于所述第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于稳定工作状态。
可选地，所述设定采样数量的窗口宽度大于1倍的采样频率值。
第三方面，本发明提出一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
第四方面，本发明提出一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行第一方面所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
本发明的有益效果在于：
本发明的方法同时实时采集焊接参数，计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值，基于差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，以此能够准确的判断出直流焊机处于起弧阶段、收弧阶段或稳定工作阶段，从而有效避免起弧阶段、收弧阶段由于焊接参数超出阈值导致的误告警，当判断直流焊机处于稳定工作阶段时，通过对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值，当平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，进行告警提示，本发明通过滑动平均值计算，能够有效过滤掉由于夹渣、气孔等干扰造成的焊接参数扰动，避免网压波动、电弧飞溅、夹渣、气孔等非人为因素造成的焊接参数波动导致的误报警，从而实现了只在直流焊接的稳定弧段，对执行的工艺参数进行阈值范围报警判断，能够有效识别出人为调整焊接参数，识别焊接人员的违规操作并告警，进而保证焊接工艺质量。
本发明的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了典型的直流氩弧焊焊接电流图形。
图2示出了直流氩弧焊焊接受到外部扰动后的焊接电流图。
图3示出了实施例1的一种直流氩弧焊工艺执行告警方法的步骤流程图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种直流氩弧焊工艺执行告警装置的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
如图3所示，本实施例提出一种直流氩弧焊工艺执行告警方法，包括：
步骤S1：对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
其中，焊机参数可以为直流焊机的焊接电流或焊接电压。本实施例中以焊接电流为例进行说明。
步骤S2：计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
其中，判断直流焊机当前所处的工作阶段，包括：
若焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于第二设定阈值，则判断直流焊机当前处于稳定工作状态。
本实施例中，第一设定数量可以根据实际需要设置，一般设置为3-5个，第二设定阈值可以根据焊机在起弧或收弧阶段的电流值变化率进行自定义设置。
步骤S3：基于差值差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断直流焊机当前所处的工作阶段，当判断直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回步骤S2,当判断直流焊机处于稳定工作阶段时，执行步骤S4；
具体地，如图1所示，图中t0段为焊接起弧段，t1段为焊接收弧段，Is为稳定阶段焊机的电流设定阈值(该值为范围值)，可以看出起弧、收弧阶段与稳定弧段相比，三者之间斜率有明显差别。对焊接起弧段和收弧段的焊接电流进行采样，能够实现对起弧段和收弧段的判断：
1)起弧阶段判定：Sn-Sn-1>Ith，其中Sn为当前采样值，Sn-1为前一时刻采样值，当二者的差值连续数个采样周期均大于某一个设定阈值Ith时，可以判定为起弧阶段；
2)收弧阶段判定：Sn-Sn-1<-Ith，式中算子的定义与起弧阶段相同，当二者的差值连续数个采样周期均小于某一个设定阈值-Ith时，可以判定为收弧阶段。
对比两个算式，可以统一为Abs(Sn-Sn-1)>Ith，即前后采样值的差值绝对值，连续数个采样周期大于某一个阈值时，判定为起弧或收弧阶段。
步骤S4：对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
步骤S5：判断平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则进行告警提示，否则，返回步骤S2。
具体地，本步骤用于对于稳定弧段的扰动干扰进行处理。如图2所示，可以看出稳定弧段在受到外部扰动影响时，局部片段呈现出锯齿形。如当受到网压波动、电弧飞溅等影响时，焊接电流或焊接电压会有一个较大的瞬时变化；当外部扰动消失后，焊接电流或焊接电压会恢复到正常值。
由于该扰动引起的焊接电流或焊接电压变化一般只能维持时间小于100ms，但由于扰动引起的焊接参数变化的持续时间在实际操作中非常难以识别，因此本发明为消除扰动影响引起的误报警，对稳定弧段进行数据采样后，再进行滑动平均，进行滤波处理，进而将扰动造成的参数波动去除。具体为，采用将固定宽度的滑动窗口内的采样点逐段进行均值计算的方式，获得滑动窗口宽度内每段采用点的均值，滑动平均值计算的公式为：
Figure BDA0003703268290000071
其中n为滑动平均值计算的窗口宽度，n对应为每次进行滑动平均值计算的采样点的数量，n和采样频率有关，考虑扰动一般小于100ms，本实施例中n值对应的采样点数量应大于或等于1倍的采样频率值。
例如，采样频率f＝1kHz,即1秒采集1000个采样点，采样周期为1s，由于扰动出现的时长一般小于100ms，在具体实施过程中，由于需要数量足够的采样点以便于对扰动造成的焊接电流波动干扰进行去除，因此窗口宽度n值不能过小，窗口宽度应覆盖完整的扰动时长窗口，且要保证窗口内有足够多的采样点才能保证对扰动进行准确识别，因此窗口宽度n应大于100ms对应的采样点数量，因此n值优选应大于或等于1倍的采样频率，即n≥1000。
以n＝1000为例，当其中5个点数据超过设定的电流阈值范围，则在经过滑动平均值处理后，整个采用周期内的采样点均值仍在设定的阈值范围之内，而当人为调大焊接电流时，会使采样点真正的超过设定的电流阈值范围，如滑动窗口宽度范围内采集的1000个点，基本上每个点都会超越阈值。因此，可以准确的识别出在焊接过程中是否存在人为违规操作增大电流，并及时进行告警。
实施例2
如图4所示，本实施例提出一种直流氩弧焊工艺执行告警装置，包括：数据采集模块1、数据计算判断模块2以及告警显示模块3；
数据采集模块1用于对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
数据计算2判断模块用于：
计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
基于差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断直流焊机当前所处的工作阶段，当判断直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
当判断直流焊机处于稳定工作阶段时，对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
以及，判断平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则向告警显示模块3发送告警信息，否则，返回计算焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
告警显示模块3用于显示告警信息。
本实施例中，焊机参数为直流焊机的焊接电流或焊接电压。
本实施例中，数据计算判断模块判断直流焊机当前所处的工作阶段的方法包括：
若焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于第二设定阈值，则判断直流焊机当前处于稳定工作状态。
本实施例中，设定采样数量的窗口宽度大于1倍的采样频率值。
实施例3
本实施例提出一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行实施例1所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器，该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
该处理器可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。
本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
实施例4
本实施例提出一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行实施例1所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。
上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质(例如：CD－ROM和DVD)、磁光存储介质(例如：MO)、磁存储介质(例如：磁带或移动硬盘)、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体(例如：存储卡)和具有内置ROM的媒体(例如：ROM盒)。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种直流氩弧焊工艺执行告警方法，其特征在于，包括：
步骤S1：对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
步骤S2：计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
步骤S3：基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，当判断所述直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回步骤S2,当判断所述直流焊机处于稳定工作阶段时，执行步骤S4；
步骤S4：对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得所述设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
步骤S5：判断所述平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则进行告警提示，否则，返回步骤S2。
2.根据权利要求1所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法，其特征在于，所述焊机参数为直流焊机的焊接电流或焊接电压。
3.根据权利要求1所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法，其特征在于，在步骤S2中，所述基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，包括：
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于所述第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于稳定工作状态。
4.根据权利要求1所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法，其特征在于，在步骤S4中，所述设定采样数量的窗口宽度大于1倍的采样频率值。
5.一种直流氩弧焊工艺执行告警装置，其特征在于，包括：数据采集模块、数据计算判断模块以及告警显示模块；
所述数据采集模块用于对直流焊机的焊接参数进行实时采样；
所述数据计算判断模块用于：
计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值；
基于所述差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内的变化，判断所述直流焊机当前所处的工作阶段，当判断所述直流焊机处于起弧阶段或收弧阶段时，返回所述计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
当判断所述直流焊机处于稳定工作阶段时，对稳定阶段的采样值以设定采样数量的窗口宽度进行滑动平均值计算，获得所述设定采样数量的窗口宽度内所有采样值的平均值；
以及，判断所述平均值是否超出稳定阶段的第一设定阈值范围，若是，则向所述告警显示模块发送告警信息，否则，返回所述计算所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值的步骤；
所述告警显示模块用于显示所述告警信息。
6.根据权利要求5所述的直流氩弧焊工艺执行告警装置，其特征在于，所述焊机参数为直流焊机的焊接电流或焊接电压。
7.根据权利要求5所述的直流氩弧焊工艺执行告警装置，其特征在于，所述数据计算判断模块判断所述直流焊机当前所处的工作阶段的方法包括：
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终大于第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于起弧阶段或收弧阶段；
若所述焊接参数当前时刻的采样值与前一相邻时刻的采样值的差值的绝对值在连续第一设定数量的采样周期内始终小于所述第二设定阈值，则判断所述直流焊机当前处于稳定工作状态。
8.根据权利要求5所述的直流氩弧焊工艺执行告警装置，其特征在于，所述设定采样数量的窗口宽度大于或等于1倍的采样频率值。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-4任一所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，该非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行权利要求1-4任一所述的直流氩弧焊工艺执行告警方法。
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