本發(fā)明涉及自動(dòng)化與數(shù)據(jù)分析處理，具體為基于數(shù)據(jù)分析的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢分析系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在電動(dòng)車架的加工制造過程中，質(zhì)量控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到車架的強(qiáng)度和安全性。傳統(tǒng)的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢主要依賴于人工目視檢測(cè)和簡單的物理測(cè)試，這種方法不僅效率低下，而且容易受人為因素影響，導(dǎo)致質(zhì)檢結(jié)果不夠準(zhǔn)確和可靠。隨著電動(dòng)車行業(yè)的快速發(fā)展和消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的日益提高，傳統(tǒng)質(zhì)檢方法已難以滿足現(xiàn)代電動(dòng)車架加工的需求。

2、特別是針對(duì)車架中的焊接部分，裂縫、氣孔等缺陷的存在會(huì)嚴(yán)重影響車架的整體強(qiáng)度和耐久性。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法通常是通過人工敲擊、目視觀察或使用簡單的檢測(cè)儀器來發(fā)現(xiàn)這些缺陷，但這些方法往往難以發(fā)現(xiàn)微小或隱蔽的缺陷，且檢測(cè)效率較低。

3、此外，焊接線能量的控制也是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。焊接線能量過高或過低都會(huì)導(dǎo)致焊縫質(zhì)量不佳，如焊縫過寬、過窄、深度不足等，進(jìn)而影響車架的整體性能。傳統(tǒng)的焊接線能量通常依賴于人工憑經(jīng)驗(yàn)估測(cè)，難以實(shí)現(xiàn)精確質(zhì)檢把控。因此，設(shè)計(jì)高效精準(zhǔn)和智能化控制的基于數(shù)據(jù)分析的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢分析系統(tǒng)是很有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于數(shù)據(jù)分析的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢分析系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：基于數(shù)據(jù)分析的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢分析系統(tǒng)，包括焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊、焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K、焊縫質(zhì)檢分析模塊和質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊，所述焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊用于監(jiān)測(cè)采集焊接過程中的焊接設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，所述焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊與焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K網(wǎng)絡(luò)連接，所述焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K用于對(duì)所述焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊采集的焊接數(shù)據(jù)進(jìn)行焊接標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，所述焊縫質(zhì)檢分析模塊用于識(shí)別分析焊縫中的缺陷判斷焊縫是否合格，所述質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊用于對(duì)焊縫的質(zhì)檢分析結(jié)果進(jìn)行導(dǎo)出顯示，所述焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊、焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K和質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊均與焊縫質(zhì)檢分析模塊網(wǎng)絡(luò)連接。

3、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述焊接過程數(shù)據(jù)采集模塊包括焊接電流監(jiān)測(cè)模塊、焊接電壓監(jiān)測(cè)模塊和焊接速度監(jiān)測(cè)模塊，所述焊接電流監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)焊接過程中通過焊條的電流大小，所述焊接電壓監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)焊接時(shí)電極與工件之間的電壓差，所述焊接速度監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)焊接過程中焊條沿焊縫移動(dòng)的速度。

4、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K包括車架數(shù)據(jù)輸入模塊、焊接參數(shù)輸出模塊和對(duì)比判斷模塊，所述車架數(shù)據(jù)輸入模塊用于對(duì)當(dāng)前批次焊接的車架信息進(jìn)行錄入，所述焊接參數(shù)輸出模塊與車架數(shù)據(jù)輸入模塊電連接，所述焊接輸出模塊用于根據(jù)所述車架信息輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)的焊接標(biāo)準(zhǔn)，所述對(duì)比判斷模塊用于將焊接過程數(shù)據(jù)與焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，并判斷焊接過程是否符合要求。

5、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述焊縫質(zhì)檢分析模塊包括焊縫圖像采集模塊、裂縫特征識(shí)別模塊、氣孔特征識(shí)別模塊和焊縫完成度識(shí)別模塊，所述焊縫圖像采集模塊用于采集車架焊縫圖像，所述裂縫特征識(shí)別模塊用于裂縫特征識(shí)別模塊、氣孔特征識(shí)別模塊和焊縫完成度識(shí)別模塊均與焊縫圖像采集模塊電連接，所述裂縫特征識(shí)別模塊用于對(duì)采集的焊縫圖像進(jìn)行裂縫特征的識(shí)別，所述氣孔特征識(shí)別模塊用于對(duì)采集的焊縫圖像進(jìn)行氣孔特征的識(shí)別，所述焊縫完成度識(shí)別模塊用于對(duì)采集的焊縫圖像進(jìn)行焊縫完成度的識(shí)別。

6、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述焊縫完成度識(shí)別模塊進(jìn)一步包括圖像輪廓線擬合生成子模塊、焊接線能量計(jì)算子模塊、焊縫擬合生成子模塊和對(duì)比輸出子模塊，所述圖像輪廓線擬合生成子模塊用于對(duì)采集的焊縫圖像進(jìn)行輪廓線擬合生成，所述焊接線能量計(jì)算子模塊用于分析計(jì)算焊接過程中的每一處的焊接線能量，所述焊接線能量計(jì)算子模塊與焊縫擬合生成子模塊電連接，所述焊縫擬合生成子模塊用于結(jié)合焊接車架數(shù)據(jù)和焊接線能量計(jì)算結(jié)果，擬合生成上述數(shù)據(jù)輸入情況下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫模擬圖，所述對(duì)比輸出子模塊用于將識(shí)別圖像的擬合圖像輪廓線與數(shù)據(jù)擬合生成標(biāo)準(zhǔn)焊縫模擬圖進(jìn)行相似度對(duì)比，并計(jì)算輸出相似度值。

7、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述基于數(shù)據(jù)分析的電動(dòng)車架加工質(zhì)檢分析系統(tǒng)的運(yùn)行步驟包括：

8、步驟s1：采集焊接過程中通過焊條的電流值i，電極與工件之間的電壓值u，以及焊接過程中焊條沿焊縫移動(dòng)的速度值v；

9、步驟s2：輸入當(dāng)前焊接批次的車架數(shù)據(jù)，其中車架數(shù)據(jù)包括車架材質(zhì)以及車架各個(gè)焊縫的負(fù)載要求，然后根據(jù)輸入的車架數(shù)據(jù)在系統(tǒng)預(yù)設(shè)焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫中輸出相應(yīng)焊縫的焊接標(biāo)準(zhǔn)，其中焊接標(biāo)準(zhǔn)包括(imin,imax)、(umin,umax)、(vmin,vmax)；

10、步驟s3：以一個(gè)完整的焊縫為基準(zhǔn)，提取該焊縫的采集數(shù)據(jù)，并與該焊縫的焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)該焊縫采集的電流、電壓、速度的數(shù)據(jù)集合均對(duì)應(yīng)屬于(imin,imax)、(umin,umax)、(vmin,vmax)內(nèi)時(shí)，判斷通過焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，反之則判斷該焊縫加工不合格，終止對(duì)該焊縫的質(zhì)檢步驟；

11、步驟s4：判斷通過焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)的焊縫進(jìn)一步被采集焊縫圖像，然后利用焊縫質(zhì)檢分析模塊對(duì)進(jìn)行圖像層面的全面質(zhì)檢分析；

12、步驟s5：最后通過質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊導(dǎo)出所有車架焊縫的質(zhì)檢結(jié)果，供用戶快速查看和篩選數(shù)據(jù)。

13、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s4進(jìn)一步包括：

14、步驟s41：采集焊縫焊接后的圖像；

15、步驟s42：將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像；

16、步驟s43：使用邊緣檢測(cè)算法識(shí)別圖像中的邊緣；

17、步驟s44：評(píng)估圖像中邊緣的排列方式和重復(fù)模式；

18、步驟s45：裂縫特征提取模塊和氣孔特征識(shí)別模塊分別將預(yù)設(shè)的裂縫特征數(shù)據(jù)包和氣孔特征數(shù)據(jù)包與識(shí)別出來的圖像特征進(jìn)行匹配；

19、步驟s46：當(dāng)未匹配到裂縫特征和氣孔特征時(shí)，判斷焊縫不存在裂縫和氣孔缺陷，則焊縫完成度識(shí)別模塊啟動(dòng)，進(jìn)一步對(duì)焊縫的焊接完成度進(jìn)行識(shí)別分析。

20、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s46中，對(duì)焊縫的焊接完成度進(jìn)行識(shí)別分析的方法具體為：

21、步驟s461：擬合出焊縫焊接后的圖像的輪廓線，然后利用n個(gè)標(biāo)定點(diǎn)將擬合圖像輪廓線平均劃分為n等份；

22、步驟s462：通過公式(1)計(jì)算得到基準(zhǔn)焊縫在焊接過程中的各個(gè)位置處的焊接線能量值e；

23、步驟s463：然后根據(jù)焊接過程中的各個(gè)位置處的焊接線能量值u、焊接的車架材質(zhì)，通過公式(2)計(jì)算焊接過程中各個(gè)位置處的熱影響區(qū)范圍f，最后根據(jù)一個(gè)完整焊縫的所有位置處的熱影響區(qū)范圍大小擬合生成上述數(shù)據(jù)輸入情況下的標(biāo)準(zhǔn)焊縫模擬圖；

24、步驟s464：將生成的焊縫模擬圖與所述步驟s461中擬合出的焊縫圖像的輪廓線進(jìn)行最大重合度重合，重合后分別作各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)到焊縫模擬圖邊緣的最短直線，并測(cè)算出各最短直線的長度值l1、l2、...、ln，然后通過公式(3)計(jì)算出擬合出的焊縫圖像與生成的焊縫模擬圖的相似度值c。

25、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s462中，焊接線能量值e的計(jì)算公式為：

26、

27、式中，接過程中通過焊條的電流值i以及電極與工件之間的電壓值u均與焊接線能量值u成正比，焊接過程中焊條沿焊縫移動(dòng)的速度值v與與焊接線能量值u成反比，當(dāng)焊接時(shí)的電流、電壓值越大時(shí)，或者電流電壓值一定情況下，焊接移動(dòng)速度越慢，相應(yīng)的焊接位置處的焊接能量值e越大；

28、所述步驟s463中，熱影響區(qū)范圍f的計(jì)算公式為：

29、f＝k·e......(2)

30、式中，k為車架材質(zhì)系數(shù)，為大于0的常數(shù)值，熱影響區(qū)范圍f與焊接線能量值e成正比，當(dāng)焊接位置處的焊接能量值e越大，則該焊接位置的熱影響區(qū)范圍越廣；

31、所述步驟s464中，擬合出的焊縫圖像與生成的焊縫模擬圖的相似度值c的計(jì)算公式為：

32、

33、其中，α為控制參數(shù)，為大于0的常數(shù)值，為標(biāo)定點(diǎn)到焊縫模擬圖邊緣的最短直線長度值l1、l2、...、ln的平均值；式中相似度值c分別與各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)到焊縫模擬圖邊緣的最短直線長度的波動(dòng)程度以及各個(gè)標(biāo)定點(diǎn)到焊縫模擬圖邊緣的最短直線的平均長度相關(guān)，其中l(wèi)的長度值單位為“毫米”。

34、根據(jù)上述技術(shù)方案，所述步驟s5進(jìn)一步包括：

35、設(shè)置相似度判斷的最低閾值c0；

36、當(dāng)c≥c0時(shí)，質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊輸出質(zhì)檢合格結(jié)果；

37、當(dāng)c<c0時(shí)，質(zhì)檢結(jié)果輸出模塊輸出質(zhì)檢不合格結(jié)果。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明，通過焊接電流、電壓、位移速度、材質(zhì)等參數(shù)擬合生成在這些參數(shù)輸入情況下，焊接工藝出來后的成效圖應(yīng)該是何種模樣，以此生成焊縫參考圖，并將參考圖與實(shí)際識(shí)別圖進(jìn)行對(duì)比，從而判斷焊縫是否合格，避免焊接工人的技術(shù)水平參差不齊或者其他外界因素對(duì)焊縫成效影響，并且在焊接數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)K工作是已經(jīng)從數(shù)據(jù)層面對(duì)焊接標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了第一次檢驗(yàn)，最后再將參考圖與實(shí)際識(shí)別圖進(jìn)行對(duì)比是二次檢驗(yàn)，更加全面質(zhì)檢分析焊縫的完成度，從而大幅提高質(zhì)檢的準(zhǔn)確性和可靠性。