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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119658204B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411461117.X，技术领域涉及：B23K31/12；该发明授权电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法是由王绿原;乔家伟;薛忠亮设计研发完成，并于2024-10-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法，采用双机器人协同下管道全位置焊接；基于焊接位置进行初步分段并以5‑10°进行再次分段，采用激光扫描仪扫描管道坡口获取每段的坡口尺寸，基于工艺知识库和焊接参数调整模型实现焊接工艺参数自适应设置；将熔池图像和电信号时域特征值融合并通过神经网络预测模型进行判别；基于熔池图像获取熔池尺寸特征并基于参考熔池振荡频率模型计算参考熔池振荡频率，通过对电压信号的上包络信号的进行频谱分析并计算实际熔池振荡频率，通过对比实际和参考熔池振荡频率判断是否焊透。本发明实现了机器人全位置焊接成形缺陷监控。

本发明授权电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法在权利要求书中公布了：1.一种电信号与熔池图像协同的全位置焊接熔透性在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：焊前输入管道材质、壁厚和管径信息，同时启动装载激光扫描仪的焊接机器人自下而上地扫描管道坡口，以获取不同位置坡口轮廓的原始数据； 步骤2：基于仰焊、平焊以及立焊的特征进行管道坡口初步分段，即0-30°为平焊、30°-150°为立焊、150°-180°为仰焊，然后在初步分段的基础上再进行5-10°分段，同时根据每段的位置和坡口尺寸从工艺知识库中匹配相应的焊接工艺参数； 步骤3：同步启动两台焊接机器人，同时启动采集频率为150-200HZ的焊接参数采集盒和采集频率为30-50HZ的工业相机采集电信号和熔池视觉；其中一台焊接机器人从左半侧的180°顺时针焊接到右半侧的3°-6°的位置，另外一台焊接机器人从右半侧的0°顺时针焊接到右半侧的174°-177°的位置； 步骤4：对于每段内采集的电压信号采用长度为500-700的矩形窗进行加窗分帧，同时对每帧内的电压信号进行时域分析，同时将时域分析的数据、材质、壁厚、管道直径、该段的坡口位置、坡口尺寸、焊接工艺参数和该矩形窗中对应的熔池图像输入到电信号-图像协同感知烧穿缺陷预测模型中；当输出结果为烧穿时，采取停止焊接的措施；当输出结果为未知时，则执行步骤5； 所述的电信号-图像协同感知烧穿缺陷预测模型包括： 将材质、壁厚、管道直径、该段的坡口位置、坡口尺寸、焊接工艺参数进行归一化处理，其中材质使用0.3、0.6和0.9代表碳钢、不锈钢和镍基合金，其他参数采用以下计算公式进行归一化处理： 其中，ymax和ymin分别为同类型数据的最大值和最小值； 电压信号时域分析包括均值、方差、峰峰值和峭度，计算公式如下： sp＝smax-smin 其中，n为矩形窗长度、为均值、F为方差、sp为峰峰值以及K为峭值； 电信号-图像协同感知烧穿缺陷预测模型采用两分支预测模型，其中一分支采用结构主干为Resnet卷积神经网络并用于提取熔池图像特征，另一分支采用结构主干为AlexNet卷积神经网络并用于提取由方差、峰峰值和峭度、材质、壁厚、管道直径、坡口位置、坡口尺寸、焊接工艺参数组成的数据特征，最后通过全连接层进行特征融合； 步骤5：对采集的电压信号进行频域分析并获取电压信号上包络频谱数据，即实际熔池振荡频率，同时基于熔池图像获取熔池尺寸并计算熔透状态下熔池参考振荡频率；当实际熔池振荡频率大于熔透状态下熔池参考振荡频率时，采取立即停止焊接的措施；当实际熔池振荡频率小于等于熔透状态下熔池参考振荡频率时，则继续焊接； 所述的获取电压信号上包络频谱数据包括： 首先，采用傅立叶转换将时域的电压信号转换成频域信号的频谱； 其次，根据以下公式计算截取频段起始和终止频率，具体公式如下： 其中，fs *和fe *分别为管径为150mm、壁厚为7mm、坡口间隙为1.5mm以及坡口错边量为1mm的截取频段的起始和终止频率；σ、δ、w和D分别为坡口间隙、坡口错边量、壁厚和管道直径；a1、a2、b1、b2、c1和c2为常数； 接着，在截取频段中获取信号的波峰坐标，并根据频谱纵坐标值的大小将波峰坐标进行排序，同时保存纵坐标值最大的2个的频率f1和f2； 然后，以f1与f2作为带通滤波器截止频率并对采集的电压信号进行滤波，并求取滤波后电压信号的上包络信号； 最后，对电压信号的上包络信号进行频谱分析，得到熔池实际振荡频率； 所述的基于熔池图像获取熔池尺寸并计算熔透状态下熔池参考振荡频率包括： 首先，基于熔池图像获取熔池高度以及熔池上表面的长度； 其次，基于熔透状态下熔融金属等效圆柱状薄膜和等体积原则得到等效圆柱直径，得到以下方程： 其中，h为熔池的高度，rtop为熔池上表面的长度，req为等效熔池半径； 同时基于实际焊接过程中熔池为外凸的圆台，将以上不等式进行极大值估计；因此，上述方程简化为： 由此，得到等效熔池直径： 然后，基于熔池为月牙形熔池振荡模型，从而获得波数k，计算公式如下： 最后，根据以下计算公式计算参考熔透状态下熔池振荡频率： 其中，ρs为熔融金属密度，tcz和εcz为常数。

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