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CN118885837A - 一种高压混配气气压不足实时检测方法 - Google Patents

一种高压混配气气压不足实时检测方法 Download PDF

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CN118885837A CN202411364288.0A CN202411364288A CN118885837A CN 118885837 A CN118885837 A CN 118885837A CN 202411364288 A CN202411364288 A CN 202411364288A CN 118885837 A CN118885837 A CN 118885837A
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Abstract

本发明公开了一种高压混配气气压不足实时检测方法，首先采集激光切割电流和进口处的气压时序数据并进行预处理，获取波峰值序列并判断是否进行函数关系拟合；根据拟合后的线性函数关系斜率进行气压不足检测的前置判断；进入气压不足检测后，基于对波峰值序列密度聚类结果进行处理，并进行双层遍历，根据遍历结果分析是否发出气压不足报警；本发明提供的方法不会受到现场环境干扰，也无需依靠复杂仪器完成检测，相比现有检测方法更加便捷，检测效果更加精准。

Description

一种高压混配气气压不足实时检测方法
技术领域
本发明属于智慧焊割技术领域，特别涉及一种高压混配气气压不足实时检测方法。
背景技术
现有激光切割工艺中，高压混配气的精确配比与气压稳定是确保切割过程运行和切割产品合格稳定的关键因素，特别是在高压环境下，混配气的气压不足可能导致设备性能下降、产品良品率降低，甚至导致安全事故，因此，需要对切割过程中混配气的气压不足检测显得尤为重要。
目前，市场上对于高压混配气气压的检测主要采用气压传感器直接检测法、气体流量反推法等检测方法，上述方法在复杂的高压环境下容易受到干扰，影响检测精度。
发明内容
发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种高压混配气气压不足实时检测方法，通过实时采集电流和气压数据，并进行数据过滤处理。基于气压峰值集合进行密度聚类，并根据聚类结果进行双层遍历，判断是否发出气压不足报警。
技术方案：一种高压混配气气压不足实时检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、实时采集激光切割电流和进口处的气压时序数据并进行过滤，基于过滤后的气压时序数据提取波峰值序列；基于波峰值序列判断是否进行函数关系拟合；
步骤S2、拟合波峰值与时间的线性函数关系，并基于所述线性函数的斜率判断是否进行气压不足检测；
步骤S3、开始气压不足检测，基于密度聚类算法对波峰值序列进行聚类并分析聚类结果，基于双层遍历判断是否存在气压不足。当存在气压不足时开启报警。
进一步地，所述步骤S1中提取波峰值序列具体方法包括：
设置用于实时存储电流数据的集合current_list和用于实时存储气压数据的集合inpressure_list；设置电流滑动窗，窗长为ws；当current_list中接收到ws个电流点时，过滤其中所有小于预设基准电流m的电流点，并过滤inpressure_list对应时序位置的气压点；基于过滤后的inpressure_list，提取集合中所有气压波峰值，生成波峰值集合inpressure_peak_list。
进一步地，所述步骤S2中，当inpressure_peak_list中的波峰值个数大于ws/10，且相邻波峰值的一阶差分值的绝对值均小于预设阈值th1时，拟合波峰值序列与时间的线性函数关系，并获取线性函数关系斜率k；当斜率k小于预设阈值k_th时，进一步进行气压不足检测。
进一步地，所述步骤S3中气压不足检测具体方法包括：
步骤S3.1、当步骤S1中过滤后的inpressure_list满足前th2个气压值的最大值与后th2个气压值的最大值之差小于th3时，将对应的inpressure_peak_list中各波峰值进行密度聚类，否则不再进行气压不足检测；
步骤S3.2、完成密度聚类后，获取n个label，其中每个label下包括若干波峰值，每个波峰值均对应有位置索引；针对聚类结果进行如下处理：
首先提取密度聚类结果中所有最大连续出现长度大于2的label，并将label按照从小到大的顺序存储至label_filter集合中；当label_filter中的label数量小于2时，直接开启气压不足报警，否则执行步骤S3.3；
步骤S3.3、设置计数器count，初始值为0，基于双层遍历进行count计数；第一层遍历label_filter中的label值，第二层遍历inpressure_peak_list中对应的位置索引和label值；当第一层和第二层label相同时，则count加1，否则count置0；当count大于10时，记录此时第二层中的位置索引A和对应label B；以记录的位置索引A为基准遍历第二层后续位置索引，当后续位置索引对应的label值中存在大于B的label时，不再进行气压不足检测，否则开启气压不足报警。
本发明采用的技术方案与现有技术方案相比，具有以下有益效果：
本发明从实时采集的高压混配气输出电流和进口气压数据，对数据进行过滤处理后，基于拟合的函数关系判断是否进行气压不足检测。本发明还设计了一种基于密度聚类的气压不足检测方法，根据聚类结果进行双层遍历，基于遍历结果进行气压不足检测。本发明提供的方法不会受到现场环境干扰，依靠精准的数据分析模型达到实时检测报警的效果，相比现有检测方法而言更加简便，使用成本也更低。
附图说明
图1为本发明提供的高压混配气气压不足实时检测方法原理图。
具体实施方式
本发明提供了一种高压混配气气压不足实时检测方法，基于实时采集的电流和进口压力数据进行数据预处理，过滤非切割状态下的压力数据并提取进口压力数据的波峰值，拟合波峰值与时间的关系并进行判断，是否进入气压不足检测。本发明提供了一种基于密度聚类的气压不足检测方法，针对波峰值集合进行密度聚类并进行分析判断，在满足气压不足条件时发出相应报警。
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，本发明提供了一种高压混配气气压不足实时检测方法，包括以下步骤：
步骤S1、实时采集激光切割电流和进口处气压的时序数据集并进行过滤，基于过滤后的气压数据提取波峰值序列。
本实施例中，首先采集激光切割过程中最能反映切割状态及气压状态的电流数据和进口处气压数据，并且二者在时序上一一对应。基于上述时序数据进行预处理，具体包括：
设置用于实时存储电流数据的集合current_list和用于实时存储进口气压数据的集合inpressure_list；设置电流滑动窗，窗长为ws。当current_list中接收到ws个电流点时，过滤其中所有小于预设基准电流m的电流点，并过滤inpressure_list对应时序位置的气压点。基于过滤后的inpressure_list，提取集合中所有气压波峰值，生成波峰值集合inpressure_peak_list。
步骤S2、当inpressure_peak_list中存在多个同种工艺的切割事件时，拟合波峰值与时间的线性函数关系，并获取斜率k；结合斜率判断标准，判断是否进行气压不足检测。具体的，
当inpressure_peak_list中的波峰值个数大于ws/10，且相邻波峰值的一阶差分值的绝对值均小于预设阈值th1时，代表在该滑动窗内存在多个同种工艺的切割事件，若此时气压下降，则可排除其他因素，，此时拟合波峰值与时间的线性函数关系。基于斜率k可以看出随着事件推移气压的变化规律，当斜率k小于预设阈值k_th时，代表随着时间的推移，气压下降越多，可能发生气压不足，此时进行进一步判断。本实施例中k_th＜0。
步骤S3、满足步骤S2中斜率判断标准后，进行气压不足检测。具体的，
步骤S3.1、当步骤S1中过滤后的inpressure_list满足前th2个气压值的最大值与后th2个气压值的最大值之差小于th3时，代表集合中气压值波动不大，无工艺切换，此时将对应的inpressure_peak_list中各波峰值进行密度聚类，否则不再进行气压不足检测。本实施例中通过密度聚类方法对各波峰值进行聚类，获取工艺识别结果，不同聚类结果代表了不同的工艺，基于不同工艺间存在的气压差别进行精细化判断是否进行气压不足检测。
本实施例中，设置密度聚类算法核心参数eps=0.5，min_samples=10，获取聚类结果包括n个label，每个label下包括若干个波峰值，同时每个波峰值均有对应的位置索引。
步骤S3.2、完成密度聚类后，进行聚类结果处理。首先提取密度聚类结果中所有最大连续出现长度大于2的label，并将label按照从小到大的顺序存储至label_filter集合中。本实施例中将label从小到大排列，代表气压峰值从小到大排列。
当label_filter中的label数量小于2时，代表此时只有一种工艺，且气压一直下降，此时直接开启气压不足报警，否则进行进一步遍历判断。
步骤S3.3、当label_filter中的label数量大于等于2时，设置计数器count，初始值为0，基于双层遍历进行count计数。第一层遍历label_filter中的label值，第二层遍历inpressure_peak_list中对应的位置索引和label值。当第一层和第二层label相同时，则count加1，否则count置0。当count大于10时，记录此时第二层中的位置索引A和对应labelB。以记录的位置索引A为基准遍历第二层中后续位置索引，当后续位置索引对应的label值中存在大于B的label时，则代表已经进行工艺更换，无需再进行进行气压不足检测。否则开启气压不足报警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种高压混配气气压不足实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、实时采集激光切割电流和进口处的气压时序数据并进行过滤，基于过滤后的气压时序数据提取波峰值序列；基于波峰值序列判断是否进行函数关系拟合；
步骤S2、拟合波峰值与时间的线性函数关系，并基于所述线性函数的斜率判断是否进行气压不足检测；
步骤S3、开始气压不足检测，基于密度聚类算法对波峰值序列进行聚类并分析聚类结果，基于双层遍历判断是否存在气压不足；当存在气压不足时开启报警。
2.根据权利要求1所述的一种高压混配气气压不足实时检测方法，其特征在于，所述步骤S1中提取波峰值序列具体方法包括：
设置用于实时存储电流数据的集合current_list和用于实时存储气压数据的集合inpressure_list；设置电流滑动窗，窗长为ws；当current_list中接收到ws个电流点时，过滤其中所有小于预设基准电流m的电流点，并过滤inpressure_list对应时序位置的气压点；基于过滤后的inpressure_list，提取集合中所有气压波峰值，生成波峰值集合inpressure_peak_list。
3.根据权利要求2所述的一种高压混配气气压不足实时检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，当inpressure_peak_list中的波峰值个数大于ws/10，且相邻波峰值的一阶差分值的绝对值均小于预设阈值th1时，拟合波峰值序列与时间的线性函数关系，并获取线性函数关系斜率k；当斜率k小于预设阈值k_th时，进一步进行气压不足检测。
4.根据权利要求1所述的一种高压混配气气压不足实时检测方法，其特征在于，所述步骤S3中气压不足检测具体方法包括：
步骤S3.1、当步骤S1中过滤后的inpressure_list满足前th2个气压值的最大值与后th2个气压值的最大值之差小于th3时，将对应的inpressure_peak_list中各波峰值进行密度聚类，否则不再进行气压不足检测；
步骤S3.2、完成密度聚类后，获取n个label，其中每个label下包括若干波峰值，每个波峰值均对应有位置索引；针对聚类结果进行如下处理：
首先提取密度聚类结果中所有最大连续出现长度大于2的label，并将label按照从小到大的顺序存储至label_filter集合中；当label_filter中的label数量小于2时，直接开启气压不足报警，否则执行步骤S3.3；
步骤S3.3、设置计数器count，初始值为0，基于双层遍历进行count计数；第一层遍历label_filter中的label值，第二层遍历inpressure_peak_list中对应的位置索引和label值；当第一层和第二层label相同时，则count加1，否则count置0；当count大于10时，记录此时第二层中的位置索引A和对应label B；以记录的位置索引A为基准遍历第二层后续位置索引，当后续位置索引对应的label值中存在大于B的label时，不再进行气压不足检测，否则开启气压不足报警。
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