短路GMAW焊在线质量监测的多变量统计过程控制方法
基于小波时频图和ResNet18的焊接状态监测方法研究
现代电子技术Modern Electronics TechniqueApr. 2024Vol. 47 No. 82024年4月15日第47卷第8期0 引 言焊接作为现代制造业的重要组成部分，其涉及领域非常广，包括机械加工、石油储气、汽车等行业，且焊接技术水平的高低能够反映出一个国家制造业的发展状况。
熔化极气体保护焊（Gas Metal Arc Welding, GMAW ）因采用明弧焊接、熔池可见度好、受热应力变形小以及焊接效率高等特点，被广泛用于全位置焊接中。
焊接过程中出现未熔合、气孔、咬边等焊接状态，会DOI ：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2024.08.027引用格式：张亚文，吴立斌，周建平.基于小波时频图和ResNet18的焊接状态监测方法研究[J].现代电子技术，2024，47（8）：165⁃170.基于小波时频图和ResNet18的焊接状态监测方法研究张亚文1， 吴立斌2， 周建平3（1.新疆大学 智能制造现代产业学院（机械工程学院）， 新疆 乌鲁木齐 830000； 2.四川石油天然气建设股份有限公司， 四川 成都 610213；3.新疆大学 智能制造现代产业学院（机械工程学院）， 新疆 乌鲁木齐 830000）摘 要： 针对焊接过程中因外部干扰因素或焊接参数选择不当而导致的气孔和未熔合缺陷的问题，提出一种小波时频图和深度残差网络（ResNet18）相结合的焊接质量检测方法。
首先，搭建管道全位置自动焊接试验平台，利用拾音器记录熔合良好、未熔合和气孔焊接状态下的声音信号，将采集到的声音信号进行小波阈值降噪处理并且计算信号的信噪比，从而得到合适的信号降噪方法。
其次，使用连续小波变换得到小波时频图，对时频图进行压缩和预处理，将时频图的大小设置为224×224，并剔除时频图上的标题、坐标和能量等。
最后，将处理好的小波时频图作为输入，以未熔合、熔合良好和气孔三种状态作为输出，利用ResNet18网络进行训练。
SPC统计过程控制的使用步骤
SPC统计过程控制的使用步骤简介SPC (Statistical Process Control) 统计过程控制是一种基于统计方法的质量管理工具，用于监控和控制过程中的变异性。
通过采集数据并分析，SPC可帮助组织识别潜在的问题，并采取必要的纠正措施来提高过程的稳定性和一致性。
本文将介绍SPC的使用步骤，帮助读者了解如何应用SPC来优化工作流程。
步骤一：确定关键过程在应用SPC之前，首要任务是确定要监控和控制的关键过程。
关键过程是对产品或服务质量具有重要影响的主要步骤。
通过识别关键过程，可以更具针对性地收集数据，并制定相应的控制策略。
步骤二：收集数据采集准确的数据是SPC的基础。
数据收集的频率和样本量应根据过程的特点和要求进行确定。
通常，数据可以通过手动记录、传感器或监控设备等方式收集。
在收集数据时，需要记录以下信息： - 时间戳 - 数据值 - 样本编号（可选） - 采集人员（可选）确保数据采集的一致性和准确性对于后续的分析至关重要。
步骤三：数据分析和控制图绘制在SPC中，数据分析是一个关键的环节。
通过分析数据，可以了解过程中的变异性，并绘制控制图以显示过程的稳定性。
以下是数据分析和控制图绘制的步骤： 1. 计算每个样本的平均值和标准差。
2. 绘制一个均值控制图，用于监控过程的中心线移动。
3. 绘制一个范围控制图，用于监控过程的变异性。
4. 检查控制图上的点是否超出控制限。
超出控制限的点可能表示过程存在特殊因素，需要进行进一步的调查和改进。
控制图的使用可以帮助识别过程的异常变动，并及时采取纠正措施来消除或减少变异性。
步骤四：解读控制图理解控制图上的模式和趋势对于SPC的有效运用至关重要。
常见的控制图模式包括： - 单点超出控制限 - 连续点超出上限或下限 - 渐进的点 - 周期性变化根据控制图上的模式和趋势，可以判断过程是否稳定，以及是否存在特殊因素影响。
步骤五：采取纠正措施如果控制图上的点超出控制限或存在异常模式，需要采取相应的纠正措施来解决问题。
质量控制方法和控制流程图
质量控制方法和控制流程图1. 引言质量控制是一种通过监测和调整生产过程以确保产品或服务达到预期质量要求的方法。
本文将介绍质量控制的一些常用方法和控制流程图。
2. 质量控制方法2.1 统计抽样统计抽样是一种常用的质量控制方法，它通过从生产批次中随机抽取样本并进行检验，以判断整个批次的质量水平。
常见的统计抽样方法包括正态分布抽样、双抽样、多阶段抽样等。
2.2 过程控制图过程控制图是一种用于监控和调整生产过程的图表工具。
它通过收集和分析生产过程中的数据，以便及时发现和纠正过程中的异常情况。
常见的过程控制图包括均值图、范围图、方差图等。
2.3 六西格玛六西格玛是一种以减少缺陷和变异为目标的质量管理方法。
它通过收集和分析数据，找出导致质量问题的根本原因，并采取相应的改进措施，以提高产品或服务的质量水平。
2.4 故障模式和影响分析故障模式和影响分析（FMEA）是一种系统性的方法，用于识别和评估潜在故障模式及其对产品或服务的影响。
通过对潜在故障模式进行分析和预防控制，可以降低产品或服务的质量风险。
2.5 样本检验样本检验是一种常用的质量控制方法，它通过从生产批次中抽取样本进行检验，以评估整个批次的质量水平。
样本检验可以通过目视检查、测量检验、功能性检验等方式进行。
3. 质量控制流程图质量控制流程图是一种图形化的表示质量控制流程的工具。
下面是一个简化的质量控制流程图示例：步骤1：确定质量要求首先，确定产品或服务的质量要求，包括外观、功能、性能等方面的要求。
步骤2：制定质量控制计划根据质量要求，制定质量控制计划，包括选择适当的质量控制方法和工具，确定抽样方案等。
步骤3：收集数据在生产过程中，收集相关的质量数据，包括样本检验结果、过程参数等。
步骤4：分析数据对收集到的数据进行统计分析，包括计算均值、范围、方差等，以评估产品或服务的质量水平。
步骤5：制定改进措施根据分析结果，制定相应的改进措施，包括调整生产参数、改进工艺流程等，以提高产品或服务的质量水平。
统计过程控制(SPC)的三个发展阶段
统计过程控制（SPC）的三个发展阶段SPC迄今已经受了三个进展阶段，即SPC（Statistical Process Control，统计过程掌握）阶段、SPCD（Statistical Process Control and Diagnosis，统计过程掌握与诊断）阶段与SPCDA（Statistical Process Control，Diagnosis and Adjustment，统计过程掌握、诊断与调整）阶段。
（一）SPC阶段SPC是美国休哈特博士在20世纪二三十年月所制造的理论，它能科学地区分诞生产过程中产品质量的偶然波动与特别波动，从而对过程的特别准时告警，以便人们实行措施，消退特别，恢复过程的稳定。
这就是所谓质量掌握。
这一理论直到20世纪80年月，依旧是过程掌握实施的重要指导。
（二）SPCD阶段SPCD即统计过程掌握与诊断。
SPC虽然能对过程的特别进行告警，但是它并不能告知是什么特别，发生于何处，也不能进行诊断。
1982年张公绪教授提出了新型掌握图——选控图系列，为SPCD理论的进展奠定了基础。
1982年，张公绪提出两种质量诊断理论，突破了传统的美国休哈特质量掌握理论，开拓了统计质量诊断的新方向。
从今SPC上升为SPCD，SPCD是SPC的进一步进展，也是SPC的其次个进展阶段。
1994年，张公绪教授与其同学郑慧英博士提出多元逐步诊断理论，解决了西方国家的诊断理论需要同时诊断全部变量从而第一种错误的概率α比较大的问题。
1996年张公绪提出了两种质量多元逐步诊断理论（也称为两种T2图的逐步诊断理论）解决了多工序、多指标系统的MSPC与MSPCD（多元质量掌握与诊断）问题。
1998年，张公绪又将上述理论进一步改进，这是多元诊断理论的一个突破，不但使得多元掌握与诊断大为简化，而且很多的多元诊断问题由此得以解决。
目前SPCD已进入有用性阶段，我国仍旧居于领先地位，在SPC 与SPCD的理论与实践方面做出了应有的贡献，形成我国的SPC与SPCD学派。
质量控制方法及手段
质量控制方法及手段引言概述：质量控制是指通过一系列的方法和手段，确保产品或服务在生产过程中达到一定的标准和要求。
在现代制造业和服务业中，质量控制是至关重要的，它能够保证产品的可靠性、稳定性和一致性，提高客户满意度，增强企业竞争力。
本文将介绍质量控制的一些常用方法和手段，帮助读者更好地理解和应用。
一、过程控制1.1 统计过程控制（SPC）：通过收集、分析和解释过程中的数据，以便及时发现和纠正潜在的问题。
SPC包括控制图、直方图、散点图等统计工具，能够帮助企业实时监测生产过程，及时采取措施，防止产品质量偏差。
1.2 六西格玛（Six Sigma）：六西格玛是一种以数据驱动的方法，通过减少变异性和缺陷率来提高质量水平。
它采用DMAIC（定义、测量、分析、改进、控制）的循环流程，通过收集和分析数据，找出问题的根源并实施改进措施，最终实现质量的持续改进。
1.3 故障模式与影响分析（FMEA）：FMEA是一种系统性的方法，用于识别和评估潜在的故障模式及其对产品质量的影响。
通过分析故障的可能性、严重性和检测能力，确定关键的故障模式，并采取相应的预防措施，以降低故障风险。
二、检验与测试2.1 抽样检验：抽样检验是通过从总体中随机选取一部分样本进行检验，以推断总体的质量水平。
抽样检验可以提高效率，减少成本，同时保证产品的质量。
2.2 非破坏性测试（NDT）：非破坏性测试是一种通过对产品进行检测，而不破坏产品的方法。
它可以用来检测材料的缺陷、产品的强度和性能等，保证产品的质量和可靠性。
2.3 可靠性测试：可靠性测试是通过对产品在一定条件下的运行进行长时间的观察和记录，以评估产品的可靠性和寿命。
可靠性测试可以帮助企业预测产品的寿命和故障率，为产品的改进和维护提供依据。
三、质量管理工具3.1 PDCA循环：PDCA循环是一种持续改进的方法，包括计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）、行动（Act）四个步骤。
多变量解耦控制方法研究
多变量解耦控制方法研究多变量解耦控制是现代控制理论中的重要分支，也是工业过程控制的关键技术之一、在实际工程应用中，往往需要同时控制多个输入输出变量，而这些变量之间往往存在相互影响和耦合关系。
多变量解耦控制方法旨在消除这种耦合，实现多变量系统的分离控制和单变量控制。
多变量解耦控制方法主要应用于工业过程控制、化工过程控制、电力系统控制等领域。
其核心思想是通过对系统进行建模和分析，利用现代控制理论中的方法和技术，将多变量系统转化为多个单变量的子系统，从而实现系统的解耦控制。
多变量解耦控制方法通常包括模型预测控制（MPC）、广义预测控制（GPC）、自适应控制等。
模型预测控制（MPC）是一种基于优化理论和动态系统模型的先进控制方法，广泛应用于工业过程控制领域。
MPC通过建立系统的数学模型，根据系统状态的变化进行预测，并在每个控制周期内进行优化求解，以实现对系统变量的控制。
在多变量系统中，MPC通过对多个子系统进行分析和建模，将多变量控制问题转化为多个单变量的优化控制问题，然后采用协调控制策略来实现解耦控制。
广义预测控制（GPC）是一种通过在线参数估计和模型预测来实现多变量控制的方法。
GPC通过对系统建立动态模型，利用过去时刻的控制输入和输出数据，通过在线参数估计来更新模型的参数，实现对系统的预测和控制。
与MPC相比，GPC更加适用于动态环境下的多变量系统控制，具有良好的鲁棒性和自适应性。
自适应控制是一种利用自适应算法和参数估计方法来实现多变量解耦控制的方法。
自适应控制能够根据系统的变化和模型的误差，自动调整控制器的参数，以实现对系统的自适应控制。
在多变量系统中，自适应控制方法可以通过在线参数估计和优化算法，实现对多个子系统的解耦控制和优化控制。
总之，多变量解耦控制方法是实现多变量系统控制的重要技术，对于提高系统的性能和稳定性具有重要意义。
未来，随着控制理论的不断发展和应用领域的扩大，多变量解耦控制方法将得到进一步的研究和应用，并在各个领域中发挥更大的作用。
SPC统计过程控制
SPC统计过程控制SPC（Statistical Process Control）是一种质量管理工具，用于监控和控制生产过程中的变异性。
它利用统计分析方法，通过收集和分析数据，帮助企业了解生产过程中的变异情况，并及时采取控制措施以提高产品质量。
SPC统计过程控制方法可以帮助企业发现生产过程中的异常情况，并避免生产不良品。
它通过收集生产过程中的数据，并利用统计方法分析这些数据，确定生产过程中的变异性是否在可接受范围内。
如果变异性超出了可接受范围，SPC可以及时发出警示，并帮助企业找出问题的根源，采取相应的改进措施。
这样可以减少生产过程中的变异性，提高产品质量。
1.确定要监控的关键质量特性：企业首先需要明确要监控的关键质量特性，即对产品质量影响最大的特性。
这些特性可以是尺寸、重量、外观等。
确定了要监控的质量特性后，企业就可以采集相关数据进行分析。
2.收集数据：企业需要收集与关键质量特性相关的数据。
这些数据可以通过自动化设备、传感器或手工记录等方式收集。
数据的收集应该有一定的随机性，以反映生产过程的真实情况。
3.统计分析：通过对收集到的数据进行统计分析，企业可以了解生产过程的变异性情况。
常用的统计方法包括均值、标准差、范围等。
统计分析可以帮助企业判断生产过程中的变异性是否在可接受范围内。
4.建立控制界限：根据统计分析的结果，企业可以确定变异性的上下界限，即控制界限。
通过设定控制界限，企业可以及时发现生产过程中的异常情况，并采取相应的纠正措施。
通常，控制界限可以分为警示界限和动作界限。
当数据超出警示界限时，企业需要注意生产过程的变化，可能需要进行调整。
当数据超出动作界限时，企业需要立即采取措施纠正问题。
5.监控生产过程：在设定好控制界限后，企业需要定期监控生产过程中的数据，并与控制界限进行比较。
如果数据超出了控制界限，企业需要及时采取措施进行调整。
这样可以保证生产过程的稳定性，并避免生产过程中的异常情况。
P-GMAW 中文翻译版
Int J Adv Manuf Technol (2009) 45:496–505DOI 10.1007/s00170-009-1991-1原文工艺参数和数学模型对脉冲金属极惰性气体保护电弧焊中的焊缝几何预测的影响作者：P. 斯瑞尼瓦萨. 饶O. P. 笈多S. S. N. 默蒂A.B. 寇特斯瓦拉. 饶接收日期：2008年3月17日录入日期：2009年2月20日在线出版日期：2009年3月10日斯普林格伦敦出版社2009年出版摘要：脉冲金属极惰性气体保护电弧焊是业内最为常用的工艺之一。
它使低平均电流下喷雾金属过渡成为可能,并且保证高的金属沉积速率、通用性强、失真更小,并且能够用于自动机器人自动焊接系统。
焊珠的好坏决定了焊接的机械性能。
它的几何参数，即宽度、强化的高度,渗透深度是根据焊接工艺参数而定的,如导线喂入量、焊接速度、脉冲电流大小,频率(周期时间)等。
因此,要产生好的几何焊逢,设定适当的焊接工艺参数非常重要。
本文中通过实验研究建立了与几何焊缝中焊接工艺参数相关的数学模型。
共有五个工艺参数,即送丝速度、金属板厚度、脉冲频率、脉冲电流大小、和传输速度在用多元回归分析法建立模型时被运用。
所建模型的妥善性已得到核查。
结果确认实验表明,该模型能很好地预测几何焊缝。
P.S. 饶Vigan女子工程学院机械工程系印度维萨卡帕特南市邮编：530046e-mail: psrvizag@O. P. 笈多S. S. N.默蒂印度理工学院机械工程系印度卡拉普尔市A.B. K. 饶GVP工程大学机械工程系印度维萨卡帕特南市关键词：P-GMAW，几何焊缝，多次回归，田口法，方差分析（ANOV A）1 介绍焊缝的力学性能取决于其化学组成、热历史、焊珠的几何形状。
为创造良好的焊缝,至关重要的是很好的融合基层金属和电极沉积材料。
基层金属的表面应该彻底融化,形成一个足够深的弧坑。
如果电极上的金属液滴和弧焊热度不能融合基层金将会导致弧坑过浅。
SMT车间品质管理制度的质量控制方法和监测手段
SMT车间品质管理制度的质量控制方法和监测手段2023年，SMT车间品质管理制度是现代制造业中非常重要的一环，其质量控制方法和监测手段直接关系到产品品质，企业效益以及客户满意度。
本文将从三个方面分别介绍SMT车间品质管理制度的质量控制方法和监测手段。
一、商品检测在SMT车间品质管理制度中，商品检测是其中非常重要的一项，主要的目的是为了确保生产的每个产品都符合各项质量标准。
车间通常会在生产过程的每个环节都进行商品检测，检测环节包括原材料的采购、生产流程控制、成品检验以及出厂验收等。
在商品检测方面，车间的主管会制定严格的标准和程序。
对于不合格品和问题专员会及时处理，并查找错误原因，采取有效措施消除不合格品并防止类似问题再次出现。
二、质量控制手段在现代SMT车间品质管理制度中，各种质量控制手段都有各自的运用。
目前，在SMT车间中主要使用的质量控制手段有如下几种：1. FMEA流程控制FMEA（失效模式与影响分析）是一项非常重要的分析工具，在韦德铜业SMT车间品质管理制度中具有特殊作用。
利用FMEA流程控制手段可以帮助车间分析生产流程中可能产生的异常或者失效模式，从而采取相应的控制措施保证产品质量。
2. SPC质量管理SPC（过程控制统计学）是一项比较常用的手段，在这个质量控制手段中车间的主管可以跟踪生产流程中每一个阶段的制程数据，并通过控制图或图表分析数据，及时掌握整个生产流程中的变化和趋势，以便在整个生产中快速识别生产问题并采取相应措施。
3. Lean 精益生产Lean生产是现代SMT车间品质管理制度中的新趋势。
它通过消除浪费和不必要的加工，提高生产效率和质量，减少生产成本。
在车间中，采用Lean生产管理可以帮助提高生产效率，降低生产成本，并且有效地缩短客户交货时间。
三、定期评估和认证为了保证SMT车间品质管理制度的全面和稳定，车间主管通常会定期评估和认证质量控制体系。
车间质量控制体系由ISO 9001、ISO 14001、OHSAS 18001等质量管理标准构成。
焊接方法gmaw
焊接方法gmawGMAW焊接方法（Gas Metal Arc Welding）也被称为MIG焊（Metal Inert Gas Welding）或者MAG焊（Metal Active Gas Welding），是一种常见的焊接方法。
GMAW焊接是一种半自动或自动焊接过程，其中使用了一个连续的气体金属电弧，将填充材料焊接到金属工件上。
GMAW焊接方法是比较快速和有效的，适用于焊接多种金属，包括钢、铝、镍、铜、镁和合金。
该方法的灵活性使得其在许多行业中广泛使用，包括制造业、汽车行业、建筑业和管道工程等。
在GMAW焊接过程中，一个电弧在电极和工件之间产生并熔化电极上的填充材料，从而形成焊缝。
气体被用作保护剂来防止空气中的氧气和水分进入焊接区域，这有助于减少气孔和杂质的产生，并提供更好的焊接质量。
GMAW焊接有两种变体：推动电极(MIG)和促进电极(MAG)。
推进电极使用一个惰性气体（如氩气）作为保护剂，而助推电极使用活性气体（如二氧化碳）。
推进电极适用于焊接非铁质金属，如铝和铜，而助推电极适用于焊接铁质金属，如钢。
GMAW焊接的优点包括焊接速度快、成本相对较低、焊接过程容易自动化，并可在各种位置中进行焊接。
此外，GMAW焊接产生的焊缝质量高，气孔少，并且没有瑞士奶酪问题（焊点表面突出像瑞士奶酪）。
虽然GMAW焊接有许多优点，但也存在一些局限性。
首先，焊接金属必须相对干燥，以避免气孔和杂质的产生。
其次，对于一些金属，如铝和铜等，需要专门的设备和技术来实现有效的GMAW焊接。
此外，GMAW焊接往往需要较高的电压和电流，可能会对电源设备产生额外的负荷。
GMAW焊接的应用广泛。
在汽车制造业中，GMAW广泛用于车身焊接、零件生产和修复。
在建筑业中，GMAW用于焊接结构钢、钢筋和金属构件。
在制造业中，GMAW被用于制造各种产品，如电子设备、家庭电器和航空航天设备。
此外，在油气管道和船舶制造行业，GMAW也被广泛应用。