【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱修正，尤其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。
技术介绍
1、焊接电弧光谱诊断作为一种非接触式焊接过程检测方法，能够定量评价焊接电弧等离子体导电以及产热机理，对于进一步优化电弧能量匹配，发挥电弧能量集中优势，实现高端装备制造领域高质量深熔焊接具有较大的科学研究意义和工程应用价值。
2、焊接电弧光谱诊断需要采集焊接电弧光谱信号。现阶段，可以采用光谱仪以及配备带通滤波片的高速摄像机的方式采集焊接电弧光谱信号。光谱仪具有分辨率小、测试精度高的优点，但是由于光谱仪采样周期长，只能检测稳定性较好的钨极氩弧焊电弧，而对于变化频率较快的高能束焊接电弧以及复合焊接电弧，光谱仪无法实时检测，仅能反应电弧在采样周期内的平均状态。而采用配备带通滤波片的高速摄像机的采集方式，虽然可以发挥高速摄像机拍摄速度快的优势实时采集电弧状态，但是由于带通滤波片对带宽范围内信号无差别的采集特征谱线和连续谱线，导致无法获取研究所需要的特征谱线。此外，由于带通滤波片制作工艺限制，带通滤波片中心波长与带宽无法与所研究的电弧特征谱线精准匹配，导致非研究波段光谱数据混入有效数据中。且由于带通滤波片在带宽范围内，不同波长的光谱信号通过带通滤波片的透过率非线性变化，导致采集的光谱信号失真，不能准确反应焊接电弧状态。上述因素影响了所采集的光谱数据准确性，制约了光谱诊断在焊接中的推广应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种使用带通滤波片所采集的焊接电弧光谱的修正方法，以解决目
2、本专利技术所解决的技术问题可以采取以下方案来实现：
3、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：
4、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；
5、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；
6、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；
7、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；
8、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。
9、进一步的：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：
10、根据光谱数据排布规则，导入波长及谱线强度数据；
11、构建基于聚类的局部异常因子算法模型；
12、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；
13、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。
14、进一步的：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：
15、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；
16、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。
17、进一步的：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：
18、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；
19、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。
20、进一步的：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：
21、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；
22、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；
23、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。
24、进一步的：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：
25、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；
26、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；
27、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；
28、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 q i；
29、获得焊接电弧特征谱线图像修正后的谱线强度。
30、进一步的：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：
31、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：
3本文档来自技高网...
【技术保护点】
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：
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：
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：
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：
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：
6.根据权利要求1所述的使用带通滤波片所
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：
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：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：
9.根据权利要求8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：
...【技术特征摘要】
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：
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：
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：
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：
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪海涛，韩永全，杜茂华，姚青虎，孙振邦，徐文满，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。