[发明专利]CO2电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法

权利要求书

1.CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法，采用以工控机和弧焊过程检测仪为主体的测试平台，所述弧焊过程检测仪包括电压传感器和电流传感器，其特征在于包括以下步骤： 

1)通过电压传感器和电流传感器采集一个CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的电弧电压信号和焊接电流信号，信号经过滤波后输入数据采集卡，在工控机中输出，获取电弧电压值和焊接电流量值，并存储为一个信号样本； 

2)对信号样本中第一个信号点的电压值进行判断，若大于燃弧短路电压分界值，标记为燃弧阶段；否则，标记为短路阶段； 

3)顺序对信号样本中的第二个信号点以及第二个信号点以后的每一个信号点电压值进行判断，若大于燃弧电压阈值，标记为燃弧阶段，若小于短路电压阈值，标记为短路阶段；否则，即大于或等于短路电压阈值且小于或等于燃弧电压阈值时，继承前一个信号点的阶段标记； 

4)统计信号样本中所标记的每一个短路阶段所占的时间长度，作为一个短路时间； 

5)取所有短路时间中的最小值与最大值，将最小值至最大值的范围切分成5～10000个小区间，依次编号，累计落入每个小区间内的短路时间个数，把每个小区间的短路时间个数除以短路时间总个数，得到短路时间频数分布值； 

6)从短路时间大于瞬时短路阈值的第一个小区间开始，沿短路时间由小到大的方向探寻短路时间频数分布最大值，记下其所处区间的序号； 

7)设定3～1000个频数分布累计值p，将设定的频数分布累计值p读入； 

8)对读入的每一个频数分布累计值p，以短路时间频数分布最大值所处小区间为中心，两向同时逐步扩展所覆盖的时间范围，直到此范围内频数分布值之和大于或等于频数分布累计值p时，停止扩展，记下所覆盖的小区间个数，换算为时间范围w； 

9)以正态概率密度函数拟合频数分布累计值p和时间范围w，求取正态分布标准差σ； 

10)令函数的x＝μ，根据正态分布标准差σ求出正态概率密度函数的峰值h，如下： 

其中，x为未知变量，μ表示短路时间频数分布最大值所在位置对应的时间值； 

11)判断是否处理完所有的频数分布累计值p？若是转向步骤12)；否则，转向步骤8)； 

12)求全部正态概率密度函数的峰值h的平均值，将该平均值作为稳定性指标； 

13)若稳定性指标小于稳定性阈值，则通过工控机发出警报信号。 

2.根据权利要求1所述的CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法，其特征在于：步骤9)所述正态分布标准差σ的求取具体如下： 

9.1)以短路时间频数分布最大值为中心，在时间范围w内，概率等于p，有以下方程： 

9.2)通过平移变换，消去μ： 

9.3)根据该函数的对称性，方程可等价为： 

9.4)令y＝x/σ，通过代换可得： 

9.5)对函数 

建立自变量c与函数值f(c)的对应表格； 

9.6)根据式(4)变换得到的f(c)＝0.5+p/2，在自变量c与函数值f(c)的对应表格中查找c的值，继而求得正态分布标准差σ＝w/(2c)。 

3.根据权利要求1所述的CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法，其特征在于：步骤13)所述稳定性阈值的求解过程如下： 

13.1)根据焊接过程的现场表现因素，采集至少3个稳定性评定为中等的CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的电压电流信号样本； 

13.2)通过步骤1)～步骤12)，求出每一个样本的稳定性指标； 

13.3)求取所有样本的稳定性指标的中值，作为稳定性阈值。 

4.根据权利要求3所述的CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法，其特征在于：所述焊接过程的现场表现因素包括弧光闪烁变化程度、电弧声柔和程度、飞溅大小和焊缝光洁程度。 

5.根据权利要求3所述的CO₂电弧焊短路过渡焊接过程的稳定性自动检测方法，其特征在于：步骤13.3)所计算的稳定性阈值范围是0.1～0.8。