專利名稱：基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高端焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種基于大步距標定和Newton插值 的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字化焊機具有參數(shù)一元化、多功能集成、工藝控制靈活，控制精度高和人性化操 作界面等優(yōu)點。在普通數(shù)字化焊機數(shù)據(jù)庫中，為了實現(xiàn)輸出控制的精細調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)庫中需要 存儲大量的焊接參數(shù)。這樣一方面要對數(shù)以千計的焊接參數(shù)進行逐一試驗，工作量巨大； 另一方面，如此龐大而精確的靜態(tài)數(shù)據(jù)庫，必然存在著嚴重的“全局風險”；即同一型號的數(shù) 字化焊機，由于每臺焊機元器件和其他參數(shù)與標定試驗樣機有一定的差異，如電路元件參 數(shù)漂移，送絲電機或送絲導管摩擦系數(shù)差異等，會導致焊接參數(shù)與送絲速度不匹配，最終造 成焊接數(shù)據(jù)庫全局失效。當出現(xiàn)這類問題的時候，如果繼續(xù)從專家數(shù)據(jù)系統(tǒng)中讀取任何一 組參數(shù)，都會出現(xiàn)送絲不匹配的現(xiàn)象，影響焊接穩(wěn)定性。此外有些操作者喜歡偏硬的電弧和 較長的干伸長，而有的則恰好相反。假設焊接專家數(shù)據(jù)庫是根據(jù)前一種焊接工作者的習慣 編寫的，那么對于后者來說則不太習慣。對于某個特定的參數(shù)，也許可以通過微調(diào)送絲來改 善，但是面對的幾千組數(shù)據(jù)，需要大量的調(diào)試試驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于大步距標定和局部Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié) 方法，由若干焊接效果好的標定工作點參數(shù)，自動生成區(qū)間內(nèi)的其它工作點的參數(shù)，從而達 到“連續(xù)調(diào)節(jié)”的效果，彌補了數(shù)字化弧焊電源離散化分段調(diào)節(jié)的缺陷。基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，步驟包括
A:確定焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫的焊接參數(shù)的初始值，所述初始值選取為參數(shù)范圍內(nèi)的有 限個均勻分布的參數(shù)點；
B 根據(jù)有限個均勻分布的參數(shù)點以局部Newton插值算法計算得到參數(shù)范圍內(nèi)的其它 參數(shù)點；
C 將參數(shù)點存儲至E2PR0M中。所述步驟A中包括
Al 將焊接參數(shù)按產(chǎn)生屬性分為三類初始化類、實際保存類和自動生成類，初始化類 是大步距標定的焊接參數(shù)；實際保存類是在使用過程中保存的良好焊接參數(shù)；自動生成類 是通過參數(shù)自調(diào)節(jié)算法生成的焊接參數(shù)；
A2 大步距標定完成后，已有焊接參數(shù)全都是初始化類，其他焊接參數(shù)存儲為空，當調(diào) 節(jié)至非標定參數(shù)時，對初始化類焊接參數(shù)采用局部Newton插值算法自動生成；如果此參數(shù) 合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，將它保存為實際保存類焊接參數(shù)，如果不保存，則保留自動生成類 焊接參數(shù)；當調(diào)節(jié)至標定參數(shù)時，如果此參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，可以將它保存為實際 保存類焊接參數(shù)，并覆蓋原來的初始化類焊接參數(shù)；A2 后續(xù)使用中，當調(diào)節(jié)至未標定焊接參數(shù)點時，按照實際保存類一初始化類一自動生 成類的優(yōu)先級順序選取計算點，采用局部Newton插值算法自動生成自動生成類焊接參數(shù)， 如果焊接參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，將它保存為實際保存類焊接參數(shù)；同時，當調(diào)節(jié)至已 標定初始化類、實際保存類和自動生成類焊接參數(shù)點時，可以通過保存為新的實際保存類 焊接參數(shù)，覆蓋原來的屬性；
A4 持續(xù)按照實際保存類一初始化類一自動生成類的優(yōu)先級順序選取計算點，采用局 部Newton插值算法自動生成自動生成類焊接參數(shù)，通過微調(diào)合理后保存為實際保存類焊 接參數(shù)。所述局部Newton插值算法為三點二次局部Newton插值算法。所述焊接參數(shù)包括焊接工藝、焊絲絲徑和焊接電流。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果
1.本發(fā)明在國內(nèi)首次提出一種基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法， 與常規(guī)焊接專家數(shù)據(jù)庫建立方法相比，所需試驗數(shù)量大大減少，數(shù)字化焊機產(chǎn)品的開發(fā)周 期和開發(fā)成本大大下降；
2.本發(fā)明專利采用大步距標定和局部Newton插值的參數(shù)自調(diào)節(jié)算法生成的焊接參數(shù) 可以實現(xiàn)(X)2焊和P-GMAW焊等焊接工藝，該算法的具有普適性，可以滿足多種焊接工藝的 大容量專家數(shù)據(jù)庫的需求。試驗證明采用生成的新參數(shù)進行焊接，焊縫成形良好。3.本發(fā)明采用不同的參數(shù)生成方式，提出了不同屬性優(yōu)先級的焊接參數(shù)存儲模 式，可以使焊接參數(shù)實現(xiàn)最優(yōu)化。4.本發(fā)明利用大步距標定和局部Newton插值的參數(shù)自調(diào)節(jié)算法，可實現(xiàn)焊接參 數(shù)覆蓋；實現(xiàn)數(shù)字化焊機的自學習功能，使得焊接參數(shù)“越用越好用”，滿足人們對于數(shù)字 化焊機“智能化”的要求。


圖1是本發(fā)明的基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法的一個實施 例的調(diào)節(jié)原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細說明，但是本發(fā)明的實施方法 和要求保護的范圍并不局限于此。1.大步距標定原理大步距標定的目標是確定專家數(shù)據(jù)庫的方向和骨架，為智能 焊機確定參數(shù)的初始值，細化的專家數(shù)據(jù)是通過自調(diào)節(jié)產(chǎn)生的。大步距標定，是指數(shù)字化焊 機數(shù)據(jù)庫在初始化時，改變其精細標定的策略，只對若干典型參數(shù)進行標定。如以1.2mm碳 鋼焊絲的P-GMAW焊為例，假設焊接電流調(diào)節(jié)范圍為80A到350A，那么可以設定步距為20A， 也就是說對80A到350A每隔20A的電流所對應焊接參數(shù)進行標定。2.局部Newton插值算法參數(shù)自調(diào)節(jié)算法描述中提到的局部Newton插值算法， 是參數(shù)自調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)核心問題。Newton插值中引入了均差的概念，它是一種自適應算法，同 時也便于估算誤差。為了避免高次插值多項的龍格(Runge)振蕩現(xiàn)象，通常采用分段局部 低階插值方法，如局部線性插值、局部二次插值、三次插值等。在本發(fā)明的智能焊機參數(shù)自動生成中，需要在插值有效性和生成速度間權(quán)衡考慮。本發(fā)明采用三點二次局部Newton插 值，可以獲得較高的參數(shù)有效度，同時在處理器上計算的速度非常迅速。3. 一元化插值參數(shù)的存儲。為了保證存儲參數(shù)掉電不丟失，本設計將焊接參數(shù)全 部保存在E2PR0M中。根據(jù)不同的焊接工藝、不同的絲徑和不同的焊接電流輸出，將一元化 參數(shù)進行相應的地址映射。在本發(fā)明焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)過程中，不能像模擬式焊機那樣連續(xù) 調(diào)節(jié)，但是可以通過階梯的精確劃分，使參數(shù)調(diào)節(jié)盡量精確。如圖1所示為本發(fā)明的一具體實施例的大步距標定原理圖。大步距標定的目標是 確定專家數(shù)據(jù)庫的方向和骨架，為智能焊機確定參數(shù)的初始值，細化的專家數(shù)據(jù)是通過自 調(diào)節(jié)產(chǎn)生的。下面介紹本方法的實現(xiàn)過程
(1)將全部的焊接參數(shù)按產(chǎn)生屬性分為三類初始化類(0類)、實際保存類(1類)、自動 生成類(2類)。初始化類就是大步距標定的參數(shù)；實際保存類是在使用過程中保存的良好 焊接參數(shù)；自動生成類是通過參數(shù)自調(diào)節(jié)算法生成的參數(shù)。(2)大步距標定完成后，已有參數(shù)全都是0類參數(shù)，其他參數(shù)存儲為空。當調(diào)節(jié)至 非標定參數(shù)(如155A)時，對0類參數(shù)采用局部Newton插值算法自動生成，如果此參數(shù)合適 或者經(jīng)微調(diào)后合適，可以將它保存為1類參數(shù)，如果不保存，則保留2類參數(shù)屬性。當調(diào)節(jié) 至標定參數(shù)(如120A)時，如果此參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，可以將它保存為1類參數(shù)，并 覆蓋原來的O類參數(shù)。(3)后續(xù)使用中，當調(diào)節(jié)至未標定參數(shù)點時，按照“1類一O類一2類”的優(yōu)先級順 序選取計算點，采用局部Newton插值算法自動生成2類參數(shù)，如果參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后 合適，可將它保存為1類參數(shù)。同時，當調(diào)節(jié)至已標定1類、O類、2類參數(shù)點時，可以通過保 存為新的1類參數(shù)，覆蓋原來的屬性。(4)持續(xù)按照“1類一O類一2類”的優(yōu)先級順序選取計算點，采用局部Newton插 值算法自動生成2類參數(shù)，通過微調(diào)合理后保存為1類參數(shù)，使專家數(shù)據(jù)庫保持動態(tài)最佳狀 態(tài)。本發(fā)明中局部Newton插值算法是基礎(chǔ)核心問題。Newton插值中引入了均差的概 念，它是一種自適應算法，同時也便于估算誤差。為了避免高次插值多項的龍格(Rimge)振 蕩現(xiàn)象，通常采用分段局部低階插值方法，如局部線性插值、局部二次插值、三次插值等。在 本發(fā)明的智能焊機參數(shù)自動生成中，需要在插值有效性和生成速度間權(quán)衡考慮。本發(fā)明采 用三點二次局部Newton插值，可以獲得較高的參數(shù)有效度，同時在微理器上計算的速度非 常迅速。在軟件編程中，Newton插值算法通過迭代實現(xiàn)，假設已經(jīng)知道， ( , ),…0 ，7 ) 個點的值，要求某^r對應的.ν值，可用圖ι所示的流程圖來描述。在
Λ
本發(fā)明的應用中，采用三點二次插值。值得注意的問題是，在局部插值過程中插值參考點的 選擇。根據(jù)焊接參數(shù)的相關(guān)性，在選擇局部插值參考點的時候采用就近原則和優(yōu)選原則。(1)就近原則。對于某插值點X，選擇的局部插值參考點應該是能搜索到的離它最 近的有效點，因為這些點和X的相關(guān)性最強。(2)優(yōu)選原則。選擇的局部插值參考點優(yōu)先考慮1類屬性參數(shù)，如果沒有1類屬性 的參數(shù)點則選擇O類參數(shù)，最后考慮2類參數(shù)。因為1類參數(shù)包含的有效信息最多，2類參 數(shù)是自動生成的，包含的有效信息是未經(jīng)確認的，如果再用它來作參考點，會將這種未經(jīng)確認的信息繁衍下去，降低插值點的有效性。
權(quán)利要求
1.基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，其特征在于步驟包括A:確定焊接參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫的焊接參數(shù)的初始值，所述初始值選取為參數(shù)范圍內(nèi)的有 限個均勻分布的參數(shù)點；B 根據(jù)有限個均勻分布的參數(shù)點以局部Newton插值算法計算得到參數(shù)范圍內(nèi)的其它 參數(shù)點；C 將參數(shù)點存儲至E2PR0M中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，其特征 在于所述步驟A中包括Al 將焊接參數(shù)按產(chǎn)生屬性分為三類初始化類、實際保存類和自動生成類，初始化類 是大步距標定的焊接參數(shù)；實際保存類是在使用過程中保存的良好焊接參數(shù)；自動生成類 是通過參數(shù)自調(diào)節(jié)算法生成的焊接參數(shù)；A2 大步距標定完成后，已有焊接參數(shù)全都是初始化類，其他焊接參數(shù)存儲為空，當調(diào) 節(jié)至非標定參數(shù)時，對初始化類焊接參數(shù)采用局部Newton插值算法自動生成；如果此參數(shù) 合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，將它保存為實際保存類焊接參數(shù)，如果不保存，則保留自動生成類 焊接參數(shù)；當調(diào)節(jié)至標定參數(shù)時，如果此參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，可以將它保存為實際 保存類焊接參數(shù)，并覆蓋原來的初始化類焊接參數(shù)；A3 后續(xù)使用中，當調(diào)節(jié)至未標定焊接參數(shù)點時，按照實際保存類一初始化類一自動生 成類的優(yōu)先級順序選取計算點，采用局部Newton插值算法自動生成自動生成類焊接參數(shù)， 如果焊接參數(shù)合適或者經(jīng)微調(diào)后合適，將它保存為實際保存類焊接參數(shù)；同時，當調(diào)節(jié)至已 標定初始化類、實際保存類和自動生成類焊接參數(shù)點時，可以通過保存為新的實際保存類 焊接參數(shù)，覆蓋原來的屬性；A4 持續(xù)按照實際保存類一初始化類一自動生成類的優(yōu)先級順序選取計算點，采用局 部Newton插值算法自動生成自動生成類焊接參數(shù)，通過微調(diào)合理后保存為實際保存類焊 接參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，其特征 在于所述局部Newton插值算法為三點二次局部Newton插值算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大步距標定和Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，其特征 在于所述焊接參數(shù)包括焊接工藝、焊絲絲徑和焊接電流。
全文摘要
基于大步距標定和局部Newton插值的焊接參數(shù)調(diào)節(jié)方法，步驟包括將若干焊接效果好的標定工作點參數(shù)，通過Newton插值自動生成區(qū)間內(nèi)的其它工作點的參數(shù)，從而達到“連續(xù)調(diào)節(jié)”的效果，彌補了數(shù)字化弧焊電源離散化分段調(diào)節(jié)的缺陷；針對不同的參數(shù)生成方式，提出不同屬性優(yōu)先級的焊接參數(shù)存儲模式，使焊接參數(shù)實現(xiàn)最優(yōu)化。本發(fā)明實現(xiàn)了多種焊接工藝，包括CO2焊、P-GMAW焊等參數(shù)的自動生成，采用所生成的參數(shù)進行焊接，其過程穩(wěn)定，焊縫成形良好；利用該方法可實現(xiàn)焊接參數(shù)覆蓋，實現(xiàn)數(shù)字化焊機的自學習功能，使得焊接參數(shù)“越用越好用”，滿足人們對于數(shù)字化焊機“智能化”的要求。
文檔編號B23K9/095GK102079001SQ20101061835
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者崔龍彬, 徐海波, 林放, 薛家祥, 陳小峰 申請人:廣東易事特電源股份有限公司