基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的智能焊接系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能化金屬焊接制造領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的智能焊接系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，被稱為機(jī)器聽覺系統(tǒng)的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)近幾年也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并開始從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，現(xiàn)在已進(jìn)入工業(yè)、家電、通信、汽車電子、醫(yī)療、家庭服務(wù)、消費(fèi)電子產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域。在焊接制造領(lǐng)域，智能焊接已發(fā)展成為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，智能焊接設(shè)備在各工業(yè)的應(yīng)用中所發(fā)揮的作用越來(lái)越大，應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大。智能焊接設(shè)備利用各種高級(jí)的傳感元件，如視覺傳感器，觸覺傳感器，激光掃描器等，并借助計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)具有識(shí)別、判斷、實(shí)時(shí)檢測(cè)，運(yùn)算、自動(dòng)編程、焊接參數(shù)存儲(chǔ)和自動(dòng)生成焊接記錄文件的功能。但目前把語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于智能焊接設(shè)備中還屬于空白，本發(fā)明所涉及的基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的智能焊接系統(tǒng)將填補(bǔ)這一空白。
[0003]智能焊接系統(tǒng)是一套復(fù)雜性非常高的控制系統(tǒng)，涉及到非常多的傳感器和操作控制按鈕，使用這些傳感器和控制按鈕，可以對(duì)智能焊接系統(tǒng)機(jī)械操作件的運(yùn)動(dòng)控制和焊接過程中多項(xiàng)焊接工藝參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整。雖然許多操作是完全在程序控制下自動(dòng)完成，并且在自動(dòng)運(yùn)行過程中可以隨時(shí)人為干預(yù)，但因?yàn)楹附蝇F(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，智能焊接程序還不足以應(yīng)付可能發(fā)生的意外狀況，需要不斷的人工干預(yù)和實(shí)時(shí)調(diào)整操作。目前這些操作主要是靠按動(dòng)按鈕、旋轉(zhuǎn)電位計(jì)、操作搖桿裝置。操作過程中，主要操作者必須考慮在遠(yuǎn)離的過程中尋找適當(dāng)?shù)陌粹o或者開關(guān)等，可能由于操作者的二次反應(yīng)而增加了錯(cuò)誤發(fā)生的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是采用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)替代以上這些人工操作，操作者在觀察設(shè)備運(yùn)行的同時(shí)，隨時(shí)用語(yǔ)音發(fā)出調(diào)整命令，減少了發(fā)生錯(cuò)誤的可能性，同時(shí)也減少了操作者的反應(yīng)時(shí)間，減少操作者的疲勞度，改善操作者的安全性。從而改善設(shè)備運(yùn)行過程的反應(yīng)速度和穩(wěn)定性及可靠性，提尚廣品焊接質(zhì)量。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]由執(zhí)行機(jī)構(gòu)/機(jī)器人、焊接電源、焊接控制計(jì)算機(jī)、語(yǔ)音識(shí)別單元、智能焊接應(yīng)用程序、應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)、語(yǔ)音特征數(shù)據(jù)庫(kù)和語(yǔ)音輸入和聲音預(yù)處理接口組成；其中:
[0007]焊接電源:在智能焊接應(yīng)用程序控制下提供可程序控制的焊接電流；
[0008]執(zhí)行機(jī)構(gòu)/機(jī)器人:控制焊槍、焊絲或者工件運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置，受焊接控制計(jì)算機(jī)控制，配合智能焊接應(yīng)用程序完成全自動(dòng)化焊接；
[0009]焊接控制計(jì)算機(jī):智能焊接系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)運(yùn)行智能焊接應(yīng)用程序，接收語(yǔ)音指令，存儲(chǔ)焊接參數(shù)和數(shù)據(jù)，給焊接執(zhí)行機(jī)構(gòu)/機(jī)器人和焊接電源發(fā)送控制指令和數(shù)據(jù)及接收反饋數(shù)據(jù)；
[0010]語(yǔ)音識(shí)別單元:負(fù)責(zé)語(yǔ)音信號(hào)的編碼、特征值提取、信號(hào)比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果發(fā)送給焊接控制計(jì)算機(jī)；
[0011]智能焊接應(yīng)用程序:提供主要的人機(jī)交互接口，智能焊接應(yīng)用程序的編制和運(yùn)行、焊接參數(shù)的調(diào)整、以及語(yǔ)音識(shí)別后指令的執(zhí)行都通過智能焊接應(yīng)用程序執(zhí)行；
[0012]應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù):存儲(chǔ)智能焊接應(yīng)用程序、焊接參數(shù)、語(yǔ)音識(shí)別指令對(duì)照表以及焊接過程中各參數(shù)的采集數(shù)據(jù)；
[0013]語(yǔ)音特征數(shù)據(jù)庫(kù):語(yǔ)音識(shí)別單元在學(xué)習(xí)階段時(shí)會(huì)將提取到的語(yǔ)音樣本特征值存儲(chǔ)在此，作為語(yǔ)音比對(duì)的基準(zhǔn)；
[0014]語(yǔ)音輸入和聲音預(yù)處理接口:通過麥克風(fēng)采集聲音信號(hào)，經(jīng)過濾波和降噪處理后，傳輸給語(yǔ)音識(shí)別單元。
[0015]語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)由語(yǔ)音命令設(shè)計(jì)、語(yǔ)音學(xué)習(xí)、比對(duì)系統(tǒng)和語(yǔ)音命令執(zhí)行四個(gè)步驟完成；其中:
[0016]語(yǔ)音命令設(shè)計(jì):提取智能焊接系統(tǒng)中可控制的各種參數(shù)，按照控制對(duì)象、動(dòng)作和參數(shù)分類，一個(gè)基本語(yǔ)音命令由最多3個(gè)語(yǔ)音單詞構(gòu)成:控制對(duì)象+動(dòng)作+參數(shù)構(gòu)成，如“焊接電流增加10”構(gòu)成一句完整的語(yǔ)音命令，如“焊接程序開始”也是一個(gè)語(yǔ)音命令，再如“緊急停止”也是一個(gè)語(yǔ)音命令。將以上全部可能的控制對(duì)象、動(dòng)作和參數(shù)編碼后，存儲(chǔ)在應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0017]語(yǔ)音學(xué)習(xí):智能焊接系統(tǒng)運(yùn)行之前，將以上所述提取到的每一個(gè)控制對(duì)象、動(dòng)作和參數(shù)一一列出，操作者按照程序要求，按照其習(xí)慣逐一提取操作者的聲音樣本，語(yǔ)音輸入和聲音預(yù)處理接口會(huì)對(duì)聲音進(jìn)行濾波和降噪處理，最后將符合要求的聲音信號(hào)數(shù)字化處理后，提取特征值存儲(chǔ)在語(yǔ)音特征數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0018]比對(duì)系統(tǒng):操作者按照語(yǔ)音命令格式向智能焊接系統(tǒng)發(fā)出語(yǔ)音命令，如“焊接電流增加10”的命令，語(yǔ)音識(shí)別單元接收到聲音命令后，逐詞和語(yǔ)音特征數(shù)據(jù)庫(kù)里預(yù)先存儲(chǔ)的特征值比對(duì)，比對(duì)成功后，返回識(shí)別到的語(yǔ)音命令編碼，并將編碼發(fā)送給焊接應(yīng)用程序；
[0019]語(yǔ)音命令執(zhí)行:智能焊接應(yīng)用程序接收到有效的語(yǔ)音命令編碼后，對(duì)命令編碼進(jìn)行解析，然后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，如“焊接電流增加10”語(yǔ)音命令，焊接程序會(huì)通知焊接電源將焊接電流提高1A ;如“緊急停止”語(yǔ)音命令，焊接程序會(huì)通知?jiǎng)幼鲌?zhí)行機(jī)構(gòu)/機(jī)器人停止動(dòng)作，關(guān)閉焊接電源，終止焊接程序。
[0020]所述語(yǔ)音命令設(shè)計(jì)中，控制對(duì)象有電壓、焊接電流、送絲速度、焊槍、焊接程序、工件、保護(hù)氣、離子氣或冷卻水，動(dòng)作分為開始、停止、打開、關(guān)閉、增加、減少或緊急停止，參數(shù)分為 1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/50/100/200/500。
[0021]所述語(yǔ)音識(shí)別單元接收到聲音命令后，逐詞和語(yǔ)音特征數(shù)據(jù)庫(kù)里預(yù)先存儲(chǔ)的特征值比對(duì)，無(wú)特征值系統(tǒng)將提示比對(duì)失敗。
[0022]智能焊接系統(tǒng)支持的焊接工藝包括但不限于:鎢極氬弧焊接、熱絲鎢極氬弧焊接、變極性鎢極氬弧焊接、直流等離子焊接、變極性等離子焊接、熔化極惰性氣體保護(hù)焊、微束等離子焊接、埋弧焊接、多絲埋弧焊接或激光焊。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]本發(fā)明把語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于智能焊接設(shè)備上，提高了設(shè)備操作的靈活性和方便性，降低了由于操作者的二次反應(yīng)而增加錯(cuò)誤發(fā)生的可能性，減少了操作者的反應(yīng)時(shí)間，減少操作者的疲勞度，改善操作者的安全性。從而改善設(shè)備運(yùn)行過程的反應(yīng)速度和穩(wěn)定性及可靠性，提高產(chǎn)品焊接質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]厚度6mm的招合金板拼板焊接，長(zhǎng)度3米，I型坡口。間隙0_2mm，媽極直徑3.2-4mm，焊絲直徑2.4_4，送絲速度5mm/s，焊接速度2mm/s，焊接電流160-210A，氬氣流量7-10L/min，使用本智能焊接系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化焊接。
[0029]首先操作人員在使用智能焊接系統(tǒng)前進(jìn)行語(yǔ)音錄入，以便智能焊接系統(tǒng)學(xué)習(xí)操作人員的語(yǔ)音，按照智能焊接系統(tǒng)的提示，操作人員對(duì)照智能焊接系統(tǒng)屏幕錄入全部可能用至IJ的語(yǔ)音命令，如本應(yīng)用中會(huì)用的有“電弧電壓”、“焊接電流”、“送絲速