CN118133722B - 一种焊接保护气控制效果校验、展示方法 - Google Patents

一种焊接保护气控制效果校验、展示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种焊接保护气控制效果校验、展示方法；获取展示区间内的焊接保护气流速数据；读取外部控制系统的控制信号，获取历史气流控制的阈值点集合；接着将各阈值点按照时序与气流数据对应，生成阈值线集合；进一步基于阈值线集合进行气流控制效果校验，找出气流控制指令生效时间段，以此作为衡量外部控制效果的指标；本发明还给出了配套的数据图表绘制方法，通过设置可变竖轴，解决阈值线集合与实际气流数据相差过大的问题，将控制阈值线、气流数据和控制生效时间段标记直观展示于图表中。

Description

一种焊接保护气控制效果校验、展示方法
技术领域
本发明属于智慧焊接技术领域，特别涉及一种焊接保护气控制效果校验、展示方法。
背景技术
在在焊接工艺中，保护气的使用对于确保焊接质量和防止焊接缺陷至关重要。保护气的主要作用是在焊接过程中为熔池提供屏障，防止空气中的氧气、氮气等有害气体侵入，从而避免焊接接头的氧化和氮化，确保焊接接头的机械性能和耐腐蚀性。
随着焊接技术的不断发展，对于保护气的控制要求也越来越高。目前，一些先进的焊接设备已经配备了保护气控制系统，采用包括比例阀在内的多种外部控制系统对焊接保护气流量进行控制，可以实时监测和保护气的流量、压力等参数。然而，这些系统通常只能提供有限的反馈信息，难以直观地展示保护气的控制效果，用户难以直观判断控制系统的好坏。
发明内容
发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，可以准确检测外部控制系统在历史焊接过程中对气流的控制效果，同时将控制生效时间段直观标记出来，为用户展示外部控制系统的控制效果。
技术方案：一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取展示区间内的焊接气流数据集，基于外部控制系统获取气流控制的阈值点集合；将焊接气流数据集与阈值点集合按时序对应，生成阈值线集合lines；
步骤S2、基于lines中各阈值线段逐段校验对应焊接气流数据，找出控制生效时间段，并对控制生效时间段进行标记；
步骤S3、计算控制生效时间段占所有焊接气流数据总时长占比作为焊接保护气控制效果的表征值；
步骤S4、绘制可变纵轴式数据图表，基于阈值线集合和焊接气流数据给出纵轴轴距和最大值，将阈值线集合与焊机气流数据同时展示于图表上，并对控制生效时间段进行标记。
进一步地，所述步骤S1中生成阈值线集合lines的具体方法包括：
步骤S1.1、设置展示区间的开始时间为start，结束时间为end；将阈值点集合中所有阈值按时序升序排列，依次遍历阈值，找出最后一个不晚于start的阈值点，剔除该阈值点前的所有阈值；
步骤S1.2、比较阈值点集合中最后一个阈值点的时序位置与end，当最后一个阈值点的时序位置晚于end时，找出最后一个不晚于end的阈值点，剔除该阈值点后的所有阈值；
步骤S1.3、获取最终[start,end]对应的阈值点集合，将相邻阈值点间连接成线段，即可获得阈值线集合lines。
进一步地，所述步骤S1.2中当最后一个阈值点的控制时序早于end时，则需要追加末尾阈值点；追加的末尾阈值为阈值点集合中最后一个阈值，持续时间直至end。
进一步地，所述步骤S2中逐段校验对应焊接气流数据具体方法包括：
步骤S2.1、选择第i段阈值线，获取该段阈值线的开始时间ts和结束时间te，并截取[ts,te]间对应时序的气流数据；
步骤S2.2、设置时序指针left和right，其中left代表左侧指针，right代表右侧指针；初始状态下，left指针位于ts处，right指针依次右移一位，记left对应的气流数据为pl，right对应的气流数据为pr；找出当前阈值线对应时序的焊接数据中满足控制生效条件的时间段，并打上标记。
进一步地，所述步骤S2.2中找出当前阈值线对应时序的焊接数据中满足控制生效条件的时间段具体方法包括：
步骤S2.2.1、设置时间阈值th_time与数值阈值th_value；当且时，控制生效，此时right右移一位；其中thi代表第i段阈值线对应的控制阈值；当right溢出时，判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位；此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验；
步骤S2.2.2、当时，此时left和right分别右移一位，重复校验；
步骤S2.2.3、当且时，代表此时pr不再符合控制生效条件，此时重复判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位；此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验；
重复步骤S2.2.1-步骤S2.2.3，直至遍历lines中所有阈值线，最终获取所有满足控制生效条件的时间段，并打上标记。
进一步地，所述步骤S4中绘制可变纵轴式数据图表具体方法包括：
设置纵轴的默认轴距为x，获取展示区间内的气流数据最小值min，采集气流数据最大值和阈值点集合中的最大值，将所述气流数据最大值和阈值点集合中的最大值进行比较，较大者记为max；
（1）当min≥0且max＜th1时，纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被x整除的最小值；
（2）当min＜0时，将纵轴轴距设置为最近一个小于min且能被x整除的数的绝对值m，将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被m整除的最小值；
（3）当min≥0且max≤th1时，将纵轴轴距设置为，将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被整除的最小值；
其中th1为预设阈值。
本发明采用的技术方案与现有技术方案相比，具有以下有益效果：
（1）本发明从焊接气流数据和外部控制阈值角度给出了一种校验控制系统控制效果的方法，通过时序对应+逐段校验的方法给出了控制生效时间段的计算标记方法，直观准确。本发明可以实现从远程云平台直接获取边缘侧数据并进行分析，无需人工介入，无人工成本。
（2）本发明还给出了一种可变纵轴式图表绘制方法，针对阈值线与气流数据可能存在的巨大差异进行综合调整，将阈值线、气流数据和控制生效标记直观展示在同一张图上。
附图说明
图1为本发明提供的焊接保护气控制效果校验、展示方法流程图；
图2为本发明实施例中给出的焊接气流展示效果图。
具体实施方式
本发明提供了一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，应用于校验并展示保护气流速控制效果。首先获取展示区间内的焊接保护气流速数据；读取外部控制系统（如比例阀、电磁阀等）的控制信号，获取历史气流控制的阈值点集合。接着将各阈值点按照时序与气流数据对应，生成阈值线集合；进一步基于阈值线集合进行气流控制效果校验，找出气流控制指令生效时间段，以此作为衡量外部控制效果的指标。最后本发明还给出了配套的数据图表绘制方法，通过设置可变竖轴，解决阈值线集合与实际气流数据相差过大时可能存在的展示效果不佳的问题。下面结合说明书附图对本发明核心技术方案进行详细阐述。
步骤S1、通过外部传感器系统获取展示区间内的焊接气流数据，通过外部控制系统获取气流控制阈值点集合；将气流控制阈值与各焊接动作对应，形成阈值线集合。
针对展示区间内的焊接气流数据，需要根据时序顺序将控制系统获取的阈值点与其对应，根据实际情况，获取的阈值点与焊接气流数据可能存在时序无法对齐的问题，如开始时间和结束时间与阈值的准确对应问题，下面提供一种生成准确阈值线lines的方法：
步骤S1.1、设置展示区间的开始时间为start，结束时间为end。将阈值点集合中所有阈值按时序升序排列，依次遍历阈值，找出最后一个不晚于start的阈值点，剔除该阈值点前的所有阈值。
步骤S1.2、比较阈值点集合中最后一个阈值点的时序位置与end，当最后一个阈值点的时序位置晚于end时，则找出最后一个不晚于end的阈值点，剔除该阈值点后的所有阈值。特殊地，当最后一个阈值点的控制时序早于end时，则需要追加末尾阈值点；追加的末尾阈值为阈值点集合中最后一个阈值，持续时间直至end。
步骤S1.3、获取最终[start,end]对应的阈值点集合，将相邻阈值点间连接成线段，即可获得阈值线集合lines。
步骤S2、获取阈值线集合后，根据lines中的阈值线段逐段校验阈值线对应的焊接气流数据，判断外部控制是否生效，即气流稳定在阈值线附近，对生效时间段进行标记。具体地，
步骤S2.1、初始化校验序号i，选择第i段阈值线，获取该段阈值线的开始时间ts和结束时间te，并截取[ts,te]间对应时序的气流数据。
步骤S2.2、设置时序指针left和right，其中left代表左侧指针，right代表右侧指针。初始状态下，left指针位于ts处，right指针依次右移一位，记left对应的气流数据为pl，right对应的气流数据为pr；设置时间阈值th_time与数值阈值th_value。
校验的核心原理在于，针对每段阈值线，寻找稳定在阈值线附近的焊接气流数据段，同时剔除毛刺点，仅保留稳定的时间段作为最终控制生效时间段。具体校验方法如下：
步骤S2.2.1、当且时，代表当前焊接气流符合控制预期，控制生效，此时right右移一位。其中thi代表第i段阈值线对应的控制阈值。若right溢出，即超出te，代表此段阈值线遍历完毕，此时判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位。此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验。
步骤S2.2.2、当时，代表left处控制效果未能生效，此时left和right分别右移一位，重复校验。
步骤S2.2.3、当且时，代表此时pr不再符合控制生效条件，此时重复判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位。此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验。
重复步骤S2.2.1-步骤S2.2.3，直至遍历lines中所有阈值线。
步骤S3、获取所有控制生效时间段标记后，通过计算控制生效时间段占所有焊接气流数据总时长占比，即可获得保护气控制效果占比，直观反映出焊接保护气控制效果。
此外，本发明还给出了配套的可变纵轴式数据图表绘制方法，用于直观展示本发明提出的控制生效时间段标记，并且解决阈值线与气流数据相差过大时无法同时展示于图表中的问题。具体地，
如图2所示，图表中横轴代表时间，纵轴代表气流速度。设置纵轴的默认轴距为x，获取展示区间内的气流数据最小值min，采集气流数据最大值和阈值点集合中的最大值，将所述气流数据最大值和阈值点集合中的最大值进行比较，较大者记为max。
（1）当min≥0且max＜th1时，纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被x整除的最小值。
（2）当min＜0时，先将纵轴轴距设置为最近一个小于min且能被x整除的数的绝对值m，接着将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被m整除的最小值。
（3）当min≥0且max≤th1时，将纵轴轴距设置为，接着将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被整除的最小值。
其中th1为预设阈值，一般根据场景设置为焊接气流的常用上限。
本发明提供的焊接保护气控制效果展示方法主要应用于对焊接边缘侧数据的分析展示阶段。在进行历史数据盘点时，可以选取任意时间段内的气流数据进行分析，基于本发明提供的方法，首先提取待展示区间的焊接气流数据，根据阈值点集合和气流的时序关系进行对应，通过阈值补充法生成阈值线集合。接着按照阈值线逐段进行校验，获取控制生效时间段标记，并计算控制生效时间占比。此外，本发明还给出了配套的图表绘制方法，针对不同数据跨度的展示区数据给出纵轴设置方法，确保待展示区间内气流数据和阈值线同时展示于图表中。针对控制生效时间段标记，还可采用阴影标记等方式，使其直观显示于图表中。本发明提供的校验展示方法，可以从数据层面直观向用户展示出历史焊接过程中外部控制系统对气流的控制效果，不仅可以直观反映节气效果水平，而且可以校验控制系统的控制效果，帮助用户完成故障诊断、成本估算。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、获取展示区间内的焊接气流数据集，基于外部控制系统获取气流控制的阈值点集合；将焊接气流数据集与阈值点集合按时序对应，生成阈值线集合lines；所述生成阈值线集合lines的具体方法包括：
步骤S1.1、设置展示区间的开始时间为start，结束时间为end；将阈值点集合中所有阈值按时序升序排列，依次遍历阈值，找出最后一个不晚于start的阈值点，剔除该阈值点前的所有阈值；
步骤S1.2、比较阈值点集合中最后一个阈值点的时序位置与end，当最后一个阈值点的时序位置晚于end时，找出最后一个不晚于end的阈值点，剔除该阈值点后的所有阈值；
步骤S1.3、获取最终[start,end]对应的阈值点集合，将相邻阈值点间连接成线段，即可获得阈值线集合lines；
步骤S2、基于lines中各阈值线段逐段校验对应焊接气流数据，找出控制生效时间段，并对控制生效时间段进行标记；所述逐段校验对应焊接气流数据具体方法包括：
步骤S2.1、选择第i段阈值线，获取该段阈值线的开始时间ts和结束时间te，并截取[ts,te]间对应时序的气流数据；
步骤S2.2、设置时序指针left和right，其中left代表左侧指针，right代表右侧指针；初始状态下，left指针位于ts处，right指针依次右移一位，记left对应的气流数据为pl，right对应的气流数据为pr；找出当前阈值线对应时序的焊接数据中满足控制生效条件的时间段，并打上标记；具体包括：
步骤S2.2.1、设置时间阈值th_time与数值阈值th_value；当且时，控制生效，此时right右移一位；其中thi代表第i段阈值线对应的控制阈值；当right溢出时，判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位；此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验；
步骤S2.2.2、当时，此时left和right分别右移一位，重复校验；
步骤S2.2.3、当且时，代表此时pr不再符合控制生效条件，此时重复判断pr前一个气流数据点与pl的时序间隔；当时序间隔大于th_time时，将left至te区间添加控制生效时间标记，最后将left移动至right位置，right右移一位；此时若right溢出，则进入第i+1段阈值线校验；
重复步骤S2.2.1-步骤S2.2.3，直至遍历lines中所有阈值线，最终获取所有满足控制生效条件的时间段，并打上标记；
步骤S3、计算控制生效时间段占所有焊接气流数据总时长占比作为焊接保护气控制效果的表征值；
步骤S4、绘制可变纵轴式数据图表，基于阈值线集合和焊接气流数据给出纵轴轴距和最大值，将阈值线集合与焊机气流数据同时展示于图表上，并对控制生效时间段进行标记。
2.根据权利要求1所述的一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，其特征在于，所述步骤S1.2中当最后一个阈值点的控制时序早于end时，则需要追加末尾阈值点；追加的末尾阈值为阈值点集合中最后一个阈值，持续时间直至end。
3.根据权利要求1所述的一种焊接保护气控制效果校验、展示方法，其特征在于，所述步骤S4中绘制可变纵轴式数据图表具体方法包括：
设置纵轴的默认轴距为x，获取展示区间内的气流数据最小值min，分别采集气流数据最大值和阈值点集合中的最大值，将所述气流数据最大值和阈值点集合中的最大值进行比较，较大者记为max；
（1）当min≥0且max＜th1时，纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被x整除的最小值；
（2）当min＜0时，将纵轴轴距设置为最近一个小于min且能被x整除的数的绝对值m，将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被m整除的最小值；
（3）当min≥0且max≤th1时，将纵轴轴距设置为，将纵轴最大值y设置为满足y＞max且y能被整除的最小值；
其中th1为预设阈值。
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