一種基于mp-nbfe法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法
【專利摘要】一種基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法，它屬于一種基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法。它主要是解決現(xiàn)有的硬件濾波存在延時(shí)，小波降噪處理非平穩(wěn)信號(hào)過程中柔性不足等技術(shù)問題。其技術(shù)方案要點(diǎn)是：電弧傳感器控制電弧擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行焊縫坡口掃描，由霍爾傳感器采集原始信號(hào)，采用MP-NBFE信號(hào)提取方法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行濾波、分析和處理，提取焊縫坡口掃描的特征信號(hào)，用以導(dǎo)出焊槍相對(duì)焊縫的偏差信息。它主要是用于焊縫跟蹤系統(tǒng)的測(cè)試與評(píng)價(jià)、故障診斷。
【專利說明】一種基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種針對(duì)電弧傳感焊縫跟蹤的坡口掃描特征信號(hào)的提取，特別是一種 基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 焊接電弧是一種典型的非線性非平穩(wěn)的時(shí)變負(fù)載。隨著焊接過程的進(jìn)行，傳感器 磁性能、電弧的燃燒狀況、與之相關(guān)的熔滴過渡等均會(huì)發(fā)生變化。這些變化在焊接過程電信 號(hào)的時(shí)頻域上均有所體現(xiàn)。
[0003] 非線性非平穩(wěn)信號(hào)的分析、處理以及特征提取問題一直是學(xué)術(shù)和工程界關(guān)注的熱 點(diǎn)問題之一。采用Fourier分析處理這類數(shù)據(jù)，將會(huì)產(chǎn)生許多虛假的諧波分量，從而導(dǎo)致能 量泄漏。近年來出現(xiàn)了 STFT分析、小波分析等新的時(shí)頻分析方法對(duì)非平穩(wěn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理， 并在工程實(shí)際中獲得了一定的應(yīng)用，但仍是以Fourier分析為理論依據(jù)，顯得柔性不足。匹 配追蹤（MP)算法是在小波變換的基礎(chǔ)上提出來的一種新方法，具有更高的時(shí)頻分辨率和 客觀性，但是MP算法是一種貪婪算法，計(jì)算效率非常低。非參數(shù)基函數(shù)特征提取方法的模 板信號(hào)與實(shí)際數(shù)據(jù)逼近的程度，會(huì)直接影響最終分析結(jié)果的精度。
[0004] 文中結(jié)合非參數(shù)基函數(shù)特征提取法和匹配追蹤法各自優(yōu)點(diǎn)，提出一種基于磁控電 弧焊縫跟蹤的特征信號(hào)提取的新方法，提取出了反映掃描坡口的特征信號(hào)，該方法對(duì)焊縫 跟蹤系統(tǒng)的測(cè)試與評(píng)價(jià)、故障診斷都有很好的參考價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種的基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：電弧傳感器控制電弧擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn) 以進(jìn)行焊縫坡口掃描，由霍爾傳感器采集原始信號(hào)，采用MP-NBFE信號(hào)提取方法對(duì)原始信 號(hào)進(jìn)行濾波、分析和處理，提取焊縫坡口掃描的特征信號(hào)，用以導(dǎo)出焊槍相對(duì)焊縫的偏差信 息。
[0007] 在提取原始信號(hào)后，首先自適應(yīng)調(diào)整模板信號(hào)，使其逼近原始信號(hào)中的某一特征 成分，用非參數(shù)基函數(shù)特征波形提取方法計(jì)算出與該模板信號(hào)最匹配的信號(hào)特征成分的最 優(yōu)估計(jì)；然后，依照匹配追蹤的原理，用最優(yōu)估計(jì)值去更新對(duì)應(yīng)的信號(hào)余量，在新的信號(hào)余 量中繼續(xù)尋找計(jì)算其他特征成分的最好估計(jì)，重復(fù)執(zhí)行該過程，直到信號(hào)余量的能量小于 預(yù)先設(shè)定的閾值；最后，確定坡口掃描特征信號(hào)為幾次匹配后的波形。
[0008] 所述匹配追蹤是基于投影追蹤算法提出的逐步遞推法，是一種自適應(yīng)分解算法， 該算法對(duì)基元函數(shù){ Φ γ (t)}無正交要求，是一種從分析域D中逐步挑選一組時(shí)頻原子來 計(jì)算x(t)的一個(gè)線性展開的迭代算法，通過求解x(t)在D上的正交投影對(duì)x(t)進(jìn)行連續(xù) 逼近，從而保證了信號(hào)按選定的時(shí)頻原子分解的唯一性。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是：該方法有效的結(jié)合了匹配追蹤法的優(yōu)點(diǎn)與非參數(shù)基函數(shù)特 征波形提取方法的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)電弧傳感焊縫跟蹤原始信號(hào)的特點(diǎn)，提取出了反映掃描 坡口的特征信號(hào)，解決了硬件濾波存在延時(shí)，小波降噪處理非平穩(wěn)信號(hào)過程中柔性不足的 問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明基于匹配追蹤和非參數(shù)基函數(shù)特征提取流程圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明原始焊接電壓波形圖。
[0012] 圖3是本發(fā)明原始焊接電壓頻譜圖。
[0013] 圖4是本發(fā)明基于MP-NBFE方法對(duì)原始信號(hào)的提取結(jié)果。
[0014] 圖5是本發(fā)明原始信號(hào)提取結(jié)果對(duì)應(yīng)的頻譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016] 實(shí)施例1，本發(fā)明提供一種基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法，電弧傳 感器控制電弧擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行焊縫坡口掃描，由霍爾傳感器采集原始信號(hào)，采用MP-NBFE 信號(hào)提取方法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行濾波、分析和處理，提取焊縫坡口掃描的特征信號(hào)，用以導(dǎo)出 焊槍相對(duì)焊縫的偏差信息。參閱圖1至圖5。
[0017] 實(shí)施例2,在提取原始信號(hào)后，首先自適應(yīng)調(diào)整模板信號(hào)，使其逼近原始信號(hào)中的 某一特征成分，用非參數(shù)基函數(shù)特征波形提取方法計(jì)算出與該模板信號(hào)最匹配的信號(hào)特征 成分的最優(yōu)估計(jì)；然后，依照匹配追蹤的原理，用最優(yōu)估計(jì)值去更新對(duì)應(yīng)的信號(hào)余量，在新 的信號(hào)余量中繼續(xù)尋找計(jì)算其他特征成分的最好估計(jì)，重復(fù)執(zhí)行該過程，直到信號(hào)余量的 能量小于預(yù)先設(shè)定的閾值；最后，確定坡口掃描特征信號(hào)為幾次匹配后的波形。參閱圖1至 圖5,其余同實(shí)施例1。
[0018] 實(shí)施例3,所述匹配追蹤是基于投影追蹤算法提出的逐步遞推法，是一種自適應(yīng)分 解算法，該算法對(duì)基元函數(shù){ Φ γ (t)}無正交要求，是一種從分析域D中逐步挑選一組時(shí)頻 原子來計(jì)算x(t)的一個(gè)線性展開的迭代算法，通過求解x(t)在D上的正交投影對(duì)x(t)進(jìn) 行連續(xù)逼近，從而保證了信號(hào)按選定的時(shí)頻原子分解的唯一性。參閱圖1至5,其余同上述 實(shí)施例。
[0019] 設(shè)選取的字典原子集合{φη}是完備的，且每個(gè)字典原子具有單位能量，即范數(shù)
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法，其特征是：電弧傳感器控制電 弧擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行焊縫坡口掃描，由霍爾傳感器采集原始信號(hào)，采用MP-NBFE信號(hào)提取 方法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行濾波、分析和處理，提取焊縫坡口掃描的特征信號(hào)，用以導(dǎo)出焊槍相對(duì) 焊縫的偏差信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法，其特征是： 在提取原始信號(hào)后，首先自適應(yīng)調(diào)整模板信號(hào)，使其逼近原始信號(hào)中的某一特征成分，用非 參數(shù)基函數(shù)特征波形提取方法計(jì)算出與該模板信號(hào)最匹配的信號(hào)特征成分的最優(yōu)估計(jì)；然 后，依照匹配追蹤的原理，用最優(yōu)估計(jì)值去更新對(duì)應(yīng)的信號(hào)余量，在新的信號(hào)余量中繼續(xù)尋 找計(jì)算其他特征成分的最好估計(jì)，重復(fù)執(zhí)行該過程，直到信號(hào)余量的能量小于預(yù)先設(shè)定的 閾值；最后，確定坡口掃描特征信號(hào)為幾次匹配后的波形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于MP-NBFE法的焊縫跟蹤特征信號(hào)提取方法，其特征是： 所述匹配追蹤是基于投影追蹤算法提出的逐步遞推法，是一種自適應(yīng)分解算法，該算法對(duì) 基元函數(shù){ Φ γ (t)}無正交要求，是一種從分析域D中逐步挑選一組時(shí)頻原子來計(jì)算X (t) 的一個(gè)線性展開的迭代算法，通過求解x(t)在D上的正交投影對(duì)x(t)進(jìn)行連續(xù)逼近，從而 保證了信號(hào)按選定的時(shí)頻原子分解的唯一性。
【文檔編號(hào)】G06K9/46GK104091323SQ201410221431
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】洪波, 柳健, 李湘文, 劉龍 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)