基于电弧声MFCC 特征的焊接线能量检测与识别

黄林然，罗海泉，赵佳敏，王齐胜，龚岩峰

（1. 南昌航空大学 航空制造工程学院，南昌 330063；2. 航空工业上海航空测控技术研究所，上海 201601）

引 言

焊接是现代机械制造工业中不可或缺的一种工艺方法[1]。电弧焊时，在电弧的作用下，母材局部和填充金属均被加热熔化并形成熔池，冷却凝固后形成焊缝[2]。该过程对焊缝的外形和内在质量均产生重要影响。多年来，世界上许多项目由于焊接质量不佳造成了许多重大事故。因此在线监测焊缝熔透状态的国内外都受到高度重视[3]。要保证焊接质量，获得均匀适度的焊缝是最基本的要求。

在许多焊接信息中，电弧声是焊接过程质量监控的重要潜在源信号[4-5],它是一种非接触式的振动源信号，电弧能量和熔池振动的变化产生了电弧声，并映射了焊接过程的稳定性。高延峰等[6]利用电弧声信号，以人耳听觉模型为基础，实现了MIG 焊熔滴过渡状态的识别。众多学者针对电弧声各项特征与焊接状态的映射关系做了大量工作。Matthew Miller 等[7]设计了数据自动采集系统，该系统无需接触，利用激光超声技术来监测机器人自动弧焊的过程。马跃洲[8]发现电弧声是激励和声道系统共同作用的结果，利用线性预测（LPC）分析方法建立电弧声道的数学模型,借助声道模型有效提取电弧声信号特征,实现了对焊接过程保护气体流量及焊丝干伸长的识别与分类。

在MIG 焊过程中，电弧声声信号由声源的激励脉冲与声道冲激响应卷积而成，焊接线能量的变化导致电弧声道发生变化，也因此改变了声道传输特性[9]。……