政策资讯

一种使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法

专利类型:
发明
申请号/专利号:
CN202410574608.9
申请人(专利权人):
内蒙古工业大学
行业类别:
G06V10/766 G06V10/764 G06V10/762
技术成熟度:
成熟
公布时间:
2024-07-05
证书状态:
有效
交易价格:
面议
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技术摘要

权利要求书

技术附图

交易流程

委托经理人

本发明涉及一种使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,采用基于聚类的局部异常因子算法训练谱线强度,获取谱线分类标签,识别变化幅度较大的特征谱线,获得完全剔除特征谱线的连续谱线;构建核岭回归模型,在特征谱线对应波长处估算连续谱线强度的取值,进行背底扣除,获得扣除连续谱线的特征谱线;采集焊接电弧特征谱线图像,对其进行特征谱线强度修正以及带通滤波片修正,获得焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度。本发明通过特征谱线强度修正消除带通滤波片采集的连续谱线对光谱数据准确性的影响,通过带通滤波片修正消除带通滤波片采集失真以及非研究波段光谱数据混入有效数据中对数据准确性的影响,提高数据采集的准确度。

1.一种使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,包括如下步骤: 进行焊前准备,设置焊接工艺参数,进行等离子焊接,获得稳定焊接电弧,采集焊接电弧图像; 配置二维阵列光纤,调整光纤采集位置,校正光谱仪波长偏差,设置光谱仪采集参数,采集焊接电弧光谱信号; 其特征在于:还包括如下步骤: 获取波长及谱线强度数据,采用基于聚类的局部异常因子算法训练谱线强度,获取谱线分类标签,识别变化幅度较大的特征谱线,获得完全剔除特征谱线的连续谱线; 构建核岭回归模型,在特征谱线对应波长处估算连续谱线强度的取值,进行背底扣除,获得扣除连续谱线的特征谱线强度; 采集焊接电弧特征谱线图像,对焊接电弧特征谱线图像进行特征谱线强度修正以及带通滤波片修正,获得焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度; 所述采集焊接电弧特征谱线图像,对焊接电弧特征谱线图像进行特征谱线强度修正以及带通滤波片修正,获得焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度,具体包括: 使用配备带通滤波片的高速摄像机采集焊接电弧特征谱线图像; 计算实际特征谱线波长区间段扣除连续谱线的特征谱线强度以及光谱仪采集的谱线强度与波长轴包围的面积的比值,获得特征谱线强度修正系数pi; 计算焊接电弧特征谱线图像经带通滤波片研究波段修正后的有效谱线强度ei; 根据带通滤波片光谱曲线,计算带通滤波片采集失真修正系数qii; 获得焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度。

2.根据权利要求1所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述获取波长及谱线强度数据,采用基于聚类的局部异常因子算法训练谱线强度,获取谱线分类标签,识别变化幅度较大的特征谱线,获得完全剔除特征谱线的连续谱线,具体包括: 根据光谱数据排布规则,导入波长及谱线强度数据; 构建基于聚类的局部异常因子算法模型; 对谱线强度进行训练,获取谱线分类标签,识别变化幅度较大的特征谱线,得到初步剔除特征谱线的连续谱线; 识别变化幅度较大的特征谱线的起始位置和结束位置,获得完全剔除特征谱线的连续谱线。

3.根据权利要求2所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述对谱线强度进行训练,获取谱线分类标签,识别变化幅度较大的特征谱线,得到初步剔除特征谱线的连续谱线,具体包括: 基于聚类的局部异常因子算法模型对谱线强度进行训练,初始化谱线分类标签,训练结束后返回谱线分类标签,标签为1表示谱线强度及对应的波长属于变化幅度较大的特征谱线,标签为0表示谱线强度及对应的波长属于连续谱线以及与连续谱线相连的变化幅度较小的特征谱线; 当谱线分类标签为0时,将对应的谱线强度赋值给连续谱线强度,当谱线分类标签为1时,将NaN赋值给连续谱线强度,得到初步剔除特征谱线的连续谱线。

4.根据权利要求3所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述识别变化幅度较大的特征谱线的起始位置和结束位置,获得完全剔除特征谱线的连续谱线,具体包括: 遍历初步剔除特征谱线的连续谱线,当检测到上一个波长对应的连续谱线强度不等于0并且当前波长对应的连续谱线强度为NaN时,则当前波长所处位置为第一次出现变化幅度较大的特征谱线的起始位置,当检测到当前波长对应的连续谱线强度为NaN并且下一个波长对应的连续谱线强度不等于0时,则当前波长所处位置为第一次出现变化幅度较大的特征谱线的结束位置;继续遍历初步剔除特征谱线的连续谱线,记录所有出现变化幅度较大的特征谱线的起始位置和结束位置; 设定筛选阈值,计算当前变化幅度较大的特征谱线起始位置与前一个变化幅度较大的特征谱线结束位置的间隔;若间隔小于设定的筛选阈值,则将初步剔除特征谱线的连续谱线中当前变化幅度较大的特征谱线起始位置与前一个变化幅度较大的特征谱线结束位置之间的谱线强度赋值为NaN,获得完全剔除特征谱线的连续谱线。

5.根据权利要求1所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述构建核岭回归模型,在特征谱线对应波长处估算连续谱线强度的取值,进行背底扣除,获得扣除连续谱线的特征谱线强度,具体包括: 初始化有效连续谱线强度,由完全剔除特征谱线的连续谱线的谱线强度为有效连续谱线强度赋值; 针对未赋值的有效连续谱线强度,构建核岭回归模型,在特征谱线对应波长处估算有效连续谱线强度的取值; 进行背底扣除,用光谱仪采集的谱线强度减去有效连续谱线强度,获得扣除连续谱线的特征谱线强度。

6.根据权利要求1所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述计算实际特征谱线波长区间段扣除连续谱线的特征谱线强度以及光谱仪采集的谱线强度与波长轴包围的面积的比值,获得特征谱线强度修正系数pi,具体包括: 以光谱仪的分辨率为步长,将实际特征谱线波长范围划分为若干实际特征谱线波长区间段,表达式为: (1) 式中,n为实际特征谱线波长区间段的编号,lb为实际特征谱线波长范围的左边界,rb为实际特征谱线波长范围的右边界,dλ为光谱仪的分辨率,round表示对数据的取整运算; 计算不同实际特征谱线波长区间段内光谱仪采集的谱线强度以及扣除连续谱线的特征谱线强度与波长轴包围的面积,表达式为: (2) (3) 式中,Si为第i个实际特征谱线波长区间段光谱仪采集的谱线强度与波长轴包围的面积,Ti为第i个实际特征谱线波长区间段扣除连续谱线的特征谱线强度与波长轴包围的面积,f(λ)为光谱仪采集的谱线强度,g(λ)为扣除连续谱线的特征谱线强度; 计算Ti与Si的比值,获得特征谱线强度修正系数pi。

7.根据权利要求6所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:所述计算焊接电弧特征谱线图像经带通滤波片研究波段修正后的有效谱线强度ei,具体包括: 将焊接电弧特征谱线图像波长范围,以光谱仪的分辨率为间隔,划分为若干带通滤波片波长区间段,表达式为: (4) 式中,N为带通滤波片波长区间段的编号,LB为带通滤波片采集的焊接电弧特征谱线图像波长范围的左边界,RB为带通滤波片采集的焊接电弧特征谱线图像波长范围的右边界,dλ为光谱仪的分辨率,round表示对数据的取整运算; 不同带通滤波片波长区间段焊接电弧特征谱线图像经带通滤波片研究波段修正后的有效谱线强度ei为: (5) 式中,wi为第i个实际特征谱线波长区间段与带通滤波片光谱曲线包围的面积, W为带通滤波片光谱曲线与波长轴包围的面积,h(x,y)为所述焊接电弧特征谱线图像中不同位置像素点的谱线强度,φ为实际特征谱线波长范围。

8.根据权利要求7所述的使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法,其特征在于:焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度为: (6) 式中,E(x,y)为修正后的谱线强度。


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