基于语音识别技术的智能焊接系统技术方案

本发明专利技术涉及基于语音识别技术的智能焊接系统，由执行机构/机器人、焊接电源、焊接控制计算机、语音识别单元、智能焊接应用程序、应用程序数据库、语音特征数据库和语音输入和声音预处理接口组成。本发明专利技术把语音识别技术应用于智能焊接设备上，提高了设备操作的灵活性和方便性，降低了由于操作者的二次反应而增加错误发生的可能性，减少了操作者的反应时间，减少操作者的疲劳度，改善操作者的安全性。从而改善设备运行过程的反应速度和稳定性及可靠性，提高产品焊接质量。

【技术实现步骤摘要】
基于语音识别技术的智能焊接系统
本专利技术属于智能化金属焊接制造领域，具体来说涉及一种基于语音识别技术的智能焊接系统。
技术介绍
随着电子技术和计算机技术的高速发展，被称为机器听觉系统的语音识别技术近几年也取得了长足的进步，并开始从实验室走向市场，现在已进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。在焊接制造领域，智能焊接已发展成为一种先进的制造技术，智能焊接设备在各工业的应用中所发挥的作用越来越大，应用范围正在迅速扩大。智能焊接设备利用各种高级的传感元件，如视觉传感器，触觉传感器，激光扫描器等，并借助计算机软件系统，数据库和专家系统具有识别、判断、实时检测，运算、自动编程、焊接参数存储和自动生成焊接记录文件的功能。但目前把语音识别技术应用于智能焊接设备中还属于空白，本专利技术所涉及的基于语音识别技术的智能焊接系统将填补这一空白。智能焊接系统是一套复杂性非常高的控制系统，涉及到非常多的传感器和操作控制按钮，使用这些传感器和控制按钮，可以对智能焊接系统机械操作件的运动控制和焊接过程中多项焊接工艺参数的设定和调整。虽然许多操作是完全在程序控制下自动完成，并且在自动运行过程中可以随时人为干预，但因为焊接现场的复杂性，智能焊接程序还不足以应付可能发生的意外状况，需要不断的人工干预和实时调整操作。目前这些操作主要是靠按动按钮、旋转电位计、操作摇杆装置。操作过程中，主要操作者必须考虑在远离的过程中寻找适当的按钮或者开关等，可能由于操作者的二次反应而增加了错误发生的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是采用语音识别技术替代以上这些人工操作，操作者在观察设备运行的同时，随时用语音发出调整命令，减少了发生错误的可能性，同时也减少了操作者的反应时间，减少操作者的疲劳度，改善操作者的安全性。从而改善设备运行过程的反应速度和稳定性及可靠性，提高产品焊接质量。为解决上述技术问题，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：由执行机构/机器人、焊接电源、焊接控制计算机、语音识别单元、智能焊接应用程序、应用程序数据库、语音特征数据库和语音输入和声音预处理接口组成；其中：焊接电源：在智能焊接应用程序控制下提供可程序控制的焊接电流；执行机构/机器人：控制焊枪、焊丝或者工件运动的机械装置，受焊接控制计算机控制，配合智能焊接应用程序完成全自动化焊接；焊接控制计算机：智能焊接系统的控制核心，负责运行智能焊接应用程序，接收语音指令，存储焊接参数和数据，给焊接执行机构/机器人和焊接电源发送控制指令和数据及接收反馈数据；语音识别单元：负责语音信号的编码、特征值提取、信号比对，并将比对结果发送给焊接控制计算机；智能焊接应用程序：提供主要的人机交互接口，智能焊接应用程序的编制和运行、焊接参数的调整、以及语音识别后指令的执行都通过智能焊接应用程序执行；应用程序数据库：存储智能焊接应用程序、焊接参数、语音识别指令对照表以及焊接过程中各参数的采集数据；语音特征数据库：语音识别单元在学习阶段时会将提取到的语音样本特征值存储在此，作为语音比对的基准；语音输入和声音预处理接口：通过麦克风采集声音信号，经过滤波和降噪处理后，传输给语音识别单元。语音识别技术由语音命令设计、语音学习、比对系统和语音命令执行四个步骤完成；其中：语音命令设计：提取智能焊接系统中可控制的各种参数，按照控制对象、动作和参数分类，一个基本语音命令由最多3个语音单词构成：控制对象+动作+参数构成，如“焊接电流增加10”构成一句完整的语音命令，如“焊接程序开始”也是一个语音命令，再如“紧急停止”也是一个语音命令。将以上全部可能的控制对象、动作和参数编码后，存储在应用程序数据库中；语音学习：智能焊接系统运行之前，将以上所述提取到的每一个控制对象、动作和参数一一列出，操作者按照程序要求，按照其习惯逐一提取操作者的声音样本，语音输入和声音预处理接口会对声音进行滤波和降噪处理，最后将符合要求的声音信号数字化处理后，提取特征值存储在语音特征数据库中；比对系统：操作者按照语音命令格式向智能焊接系统发出语音命令，如“焊接电流增加10”的命令，语音识别单元接收到声音命令后，逐词和语音特征数据库里预先存储的特征值比对，比对成功后，返回识别到的语音命令编码，并将编码发送给焊接应用程序；语音命令执行：智能焊接应用程序接收到有效的语音命令编码后，对命令编码进行解析，然后执行相应的动作，如“焊接电流增加10”语音命令，焊接程序会通知焊接电源将焊接电流提高10A；如“紧急停止”语音命令，焊接程序会通知动作执行机构/机器人停止动作，关闭焊接电源，终止焊接程序。所述语音命令设计中，控制对象有电压、焊接电流、送丝速度、焊枪、焊接程序、工件、保护气、离子气或冷却水，动作分为开始、停止、打开、关闭、增加、减少或紧急停止，参数分为1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/50/100/200/500。所述语音识别单元接收到声音命令后，逐词和语音特征数据库里预先存储的特征值比对，无特征值系统将提示比对失败。智能焊接系统支持的焊接工艺包括但不限于：钨极氩弧焊接、热丝钨极氩弧焊接、变极性钨极氩弧焊接、直流等离子焊接、变极性等离子焊接、熔化极惰性气体保护焊、微束等离子焊接、埋弧焊接、多丝埋弧焊接或激光焊。本专利技术的有益效果在于：本专利技术把语音识别技术应用于智能焊接设备上，提高了设备操作的灵活性和方便性，降低了由于操作者的二次反应而增加错误发生的可能性，减少了操作者的反应时间，减少操作者的疲劳度，改善操作者的安全性。从而改善设备运行过程的反应速度和稳定性及可靠性，提高产品焊接质量。附图说明图1为本专利技术的系统结构图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。实施例1厚度6mm的铝合金板拼板焊接，长度3米，I型坡口。间隙0-2mm，钨极直径3.2-4mm，焊丝直径2.4-4，送丝速度5mm/s，焊接速度2mm/s，焊接电流160-210A，氩气流量7-10L/min，使用本智能焊接系统进行自动化焊接。首先操作人员在使用智能焊接系统前进行语音录入，以便智能焊接系统学习操作人员的语音，按照智能焊接系统的提示，操作人员对照智能焊接系统屏幕录入全部可能用到的语音命令，如本应用中会用的有“电弧电压”、“焊接电流”、“送丝速度”、“焊枪”、“焊接程序”、“摆动”、“摆动幅度”、“摆动速度”、“工件”、“保护气”、“离子气”、“冷却水”，“开始”、“停止”、“打开”、“关闭”、“增加”、“减少”、“紧急停止”，“1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/50/100/200/500”。智能焊接系统学习完毕后，对操作者每一条语音命令系统都会提取特征值存储在语音识别单元的数据库中，完成这一步后，操作者按照焊接工艺在焊接控制计算机上编制焊接程序，程序中设定好各项焊接参数并按编号保存好焊接程序，如1号、2号等，这之后操作人员便可以用语音操控自动化焊接系统了。首先，打开智能焊接应用程序，操作者发出语音命令“焊接程序打开2”，语音识别单元接收到语音命令后会和语音特征数据库进行匹配比对，如比对失败将不执行任何操作，如果比对成功并正确识别命令，语音本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于语音识别技术的智能焊接系统，其特征在于：智能焊接系统由执行机构/机器人、焊接电源、焊接控制计算机、语音识别单元、智能焊接应用程序、应用程序数据库、语音特征数据库和语音输入和声音预处理接口组成；其中：执行机构/机器人：控制焊枪、焊丝或者工件运动的机械装置，受焊接控制计算机控制，配合智能焊接应用程序完成全自动化焊接；焊接电源：在智能焊接应用程序控制下提供可程序控制的焊接电流；焊接控制计算机：智能焊接系统的控制核心，负责运行智能焊接应用程序，接收语音指令，存储焊接参数和数据，给焊接执行机构/机器人和焊接电源发送控制指令和数据及接收反馈数据；语音识别单元：负责语音信号的编码、特征值提取、信号比对，并将比对结果发送给焊接控制计算机；智能焊接应用程序：提供主要的人机交互接口，智能焊接应用程序的编制和运行、焊接参数的调整、以及语音识别后指令的执行都通过智能焊接应用程序执行；应用程序数据库：存储智能焊接应用程序、焊接参数、语音识别指令对照表以及焊接过程中各参数的采集数据；语音特征数据库：语音识别单元在学习阶段时会将提取到的语音样本特征值存储在此，作为语音比对的基准；语音输入和声音预处理接口：通过麦克风采集声音信号，经过滤波和降噪处理后，传输给语音识别单元。...

【技术特征摘要】
1.基于语音识别技术的智能焊接系统，其特征在于：智能焊接系统由执行机构/机器人、焊接电源、焊接控制计算机、语音识别单元、智能焊接应用程序、应用程序数据库、语音特征数据库和语音输入和声音预处理接口组成；其中：执行机构/机器人：控制焊枪、焊丝或者工件运动的机械装置，受焊接控制计算机控制，配合智能焊接应用程序完成全自动化焊接；焊接电源：在智能焊接应用程序控制下提供可程序控制的焊接电流；焊接控制计算机：智能焊接系统的控制核心，负责运行智能焊接应用程序，接收语音指令，存储焊接参数和数据，给焊接执行机构/机器人和焊接电源发送控制指令和数据及接收反馈数据；语音识别单元：负责语音信号的编码、特征值提取、信号比对，并将比对结果发送给焊接控制计算机；智能焊接应用程序：提供主要的人机交互接口，智能焊接应用程序的编制和运行、焊接参数的调整、以及语音识别后指令的执行都通过智能焊接应用程序执行；应用程序数据库：存储智能焊接应用程序、焊接参数、语音识别指令对照表以及焊接过程中各参数的采集数据；语音特征数据库：语音识别单元在学习阶段时会将提取到的语音样本特征值存储在此，作为语音比对的基准；语音输入和声音预处理接口：通过麦克风采集声音信号，经过滤波和降噪处理后，传输给语音识别单元；所述智能焊接系统是利用语音识别单元，基于语音识别技术实现的；语音识别技术由语音命令设计、语音学习、比对系统和语音命令执行四个步骤完成；其中：语音命令设计：提取智能焊接系统中可控制的各种参数，按照控制对象、动作和参数分类，一个基本语音命令由最多3个语音单词构成：控制对象+动...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟记祥，王旭光，杨旭东，
申请(专利权)人：艾美特焊接自动化技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11