CN114888468A - 激光焊接过程中的质量检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了激光焊接过程中的质量检测***,属于激光焊接技术领域。本发明包括实时监测模块、焊接参数调整模块、焊缝参数预测模块、数据优化模块和关联模块;所述实时监测模块利用工业相机对生产线上的设备型号、设备放置位置、激光焊接设备的焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行实时监测,并将监测数据传输至焊接参数调整模块;所述焊接参数调整模块对实时监测模块传输的监测数据进行接收,基于监测数据对焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至焊缝参数预测模块和数据优化模块;所述焊缝参数预测模块对焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据和产品型号对焊缝参数进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块。
Description
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域,具体为激光焊接过程中的质量检测***。
背景技术
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一,激光焊接工艺参数需要根据生产线上产品型号进行调整,以保证激光焊接质量。
现有的激光焊接过程中的质量检测***在对产品进行焊接时,无法实时对焊接轨迹进行调整,导致在更换不同规格的产品或产品摆放位置不标准时,无法实现对激光焊接设备的焊接轨迹进行提前更改,导致焊接产品无法使用,提高了生产成本,以及无法实现对更换不同规格的产品进行焊接时,及时对焊接工艺参数进行调整,导致焊接效率低,以及无法根据产品焊缝深度对激光焊接设备的焊接时间进行调整,导致焊接后的产品由于焊接不完全而发生断裂,降低了焊接质量。
发明内容
本发明的目的在于提供激光焊接过程中的质量检测***,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:激光焊接过程中的质量检测***,所述***包括实时监测模块、焊接参数调整模块、焊缝参数预测模块、数据优化模块和关联模块;
所述实时监测模块利用工业相机对生产线上的设备型号、设备放置位置、激光焊接设备的焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行实时监测,并将监测数据传输至焊接参数调整模块;
所述焊接参数调整模块对实时监测模块传输的监测数据进行接收,基于监测数据对焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至焊缝参数预测模块和数据优化模块;
所述焊缝参数预测模块对焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据和产品型号对焊缝参数进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块;
所述数据优化模块对焊缝参数预测模块传输的预测数据和焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据对焊接工艺参数进行优化处理,并将优化处理后的焊接工艺参数传输至关联模块;
所述关联模块对数据优化模块传输的优化数据进行接收,将优化数据与焊接产品焊接轨迹进行关联处理。
进一步的,所述实时监测模块包括数据监测单元和产品焊接起始点监测单元;
所述数据监测单元利用工业相机对生产线上的产品型号、产品放置位置、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行监测,并将监测数据传输至产品焊接起始点监测单元;
所述产品焊接起始点监测单元对静态数据集监测单元传输的静态监测数据进行接收,基于产品放置角度和激光焊接设备的初始位置对产品的最近焊接起始点进行确定,并将确定的最近焊接起始点、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像传输至焊接参数调整模块和焊缝参数预测模块,通过产品放置角度和激光焊接设备的初始位置对产品的最近焊接起始点进行确定,有利于对处于不同摆放角度和位置的多规格产品进行快速焊接,缩短了产品焊接时间。
进一步的,所述焊接参数调整模块包括产品焊接路径确定单元、标准产品焊接路径对比单元和焊接参数调整单元;
所述产品焊接路径确定单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,基于接收内容对激光焊接设备与最近焊接起始点之间的动态距离进行计算,根据计算结果和产品焊接轨迹,对激光焊接设备的动态位置与最近焊接起始点之间形成的夹角大小进行调整,实现对产品焊接路径的实时调整,并将实时调整的产品焊接路径传输至标准产品焊接路径对比单元;
所述标准产品焊接路径对比单元对产品焊接路径确定单元传输的实时调整的产品焊接路径进行接收,将标准产品焊接路径与接收的产品焊接路径进行对比,分析标准产品与焊接产品之间的规格比例,并将分析结果传输至焊接参数调整单元;
所述焊接参数调整单元对标准产品焊接路径对比单元传输的分析结果进行接收,根据分析结果对激光焊接设备的焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至数据优化模块。
进一步的,所述焊缝参数预测模块包括焊缝图像处理单元、焊缝数据校正单元和焊缝数据预测单元;
所述焊缝图像处理单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息,并将数据信息传输至焊缝数据校正单元;
所述焊缝数据校正单元对焊缝图像处理单元传输的数据信息进行接收,基于接收内容对焊缝数据进行校正处理,并将校正处理后的焊缝数据传输至焊缝数据预测单元;
所述焊缝数据预测单元对焊缝数据校正单元传输的焊缝数据进行接收,基于接收数据对不同规格产品的焊缝深度进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块。
进一步的,所述焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息的具体方法为:
1)对焊缝图像进行灰度处理,以焊缝图像一角为坐标原点构建坐标系,设坐标系纵坐标为焊缝图像灰度值,坐标系横坐标为焊缝图像灰度值对应的距离值;
2)对处于同一横坐标的焊缝图像灰度值进行提取,基于提取的图像灰度值对光线相对反射率h进行确定,光线相对反射率计算公式为其中,li、lj分别表示焊缝图像两端的灰度值,la表示焊缝图像中焊缝对应的灰度值,d1表示焊缝图像li端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度,d2表示焊缝图像lj端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度;
3)基于确定的光线相对反射率和焊缝灰度值对焊缝深度进行计算,具体的计算公式W为:
利用光线相对反射率和焊缝灰度值对焊缝深度进行计算,减少工业相机对焊缝图像进行获取时,由于不同环境和时间下照射光线角度不同,导致焊缝图像灰度值与实际值存在差异,导致预测的焊缝深度与标准值不同,进而降低预测精度;
4)基于确定的光线相对反射率变化程度对焊缝深度计算结果进行校正处理。
进一步的,所述焊缝数据预测单元基于校正处理后的焊缝深度数据对不同规格产品的焊缝深度进行预测,具体方法为:
(1)基于横坐标对光线相对反射率的变化程度和焊缝深度的变化程度进行计算;
(2)基于(1)中光线相对反射率变化程度对焊缝深度变化程度进行调整;
(3)基于(2)中调整数据对计算的焊缝深度进行调整,调整后对焊缝深度误差系数进行计算,根据误差系数和产品规格比例系数对不同规格产品的焊缝深度进行预测。
进一步的,所述数据优化模块对焊接参数调整单元传输的调整数据和焊缝数据预测单元传输的预测数据进行接收,基于调整数据对激光焊接设备的工艺参数进行优化,基于预测数据对激光焊接设备在焊接轨迹中对应位置的焊接时间进行优化,并将优化后的焊接工艺参数传输至关联模块。
进一步的,所述关联模块包括优化数据存储单元、匹配单元和关联单元;
所述优化数据存储单元对数据优化模块传输的优化数据进行接收,对接收的优化数进行存储,并将存储数据传输至匹配单元;
所述匹配单元对优化数据存储单元传输的存储数据进行接收,将存储数据与汽车型号进行匹配,并将匹配结果传输至关联单元;
所述关联单元对匹配单元传输的匹配结果进行接收,基于接收内容对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测。
进一步的,所述关联单元基于接收内容对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测,具体预测公式K为:
将存储的优化数据按照产品标准尺寸进行比例缩放;
其中,t=1,2,…,n,表示激光焊接时刻信息,表示汽车型号为e时,在t时刻对应的焊接工艺参数,表示汽车型号为r时,在t时刻对应的焊接工艺参数,n-1表示数据对比组数,友示在t至t+1时刻,对汽车型号为e和r的焊接工艺参数变化比例进行计算,表示异或符号,当时,输出为0,当时,输出为1,表示对汽车型号为e和r的焊接工艺参数的非关联性进行预测;
对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测,可通过调用已设定的焊接工艺参数对产品进行焊接作业,无需工作人员在激光焊接设备对不同规格的产品进行焊接时,对焊接工艺参数进行人工修改,进一步提高了焊接效率。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
1.本发明通过根据焊缝图像中灰度值变化对光线相对反射进行计算,基于光线相对反射率和焊缝灰度值对不同产品的焊缝深度进行预测,根据焊缝深度预测值对激光焊接时间进行调整,避免当产品焊缝深度不一时,需要人工时刻对激光焊接时间进行调整,或导致产品焊缝无法完全被焊接,进而降低激光焊接质量。
2.本发明通过对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测,在对产品进行焊接时,根据预测的关联性调用已设定的焊接工艺参数,并对调用的焊接工艺参数进行微调,基于微调后的焊接工艺参数对产品进行焊接作业,实现在对不同规格的产品进行焊接时,及时对焊接工艺参数进行调整,进一步提高了焊接效率。
3.本发明通过对处于不同摆放位置的产品的最近焊接点进行寻找,基于最近焊接点对焊接轨迹进行重新规划,避免产品在摆放位置不标准时,无法实现焊接轨迹的快速切换,进一步降低了生产成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明激光焊接过程中的质量检测***的工作原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供技术方案:激光焊接过程中的质量检测***,***包括实时监测模块、焊接参数调整模块、焊缝参数预测模块、数据优化模块和关联模块;
实时监测模块利用工业相机对生产线上的设备型号、设备放置位置、激光焊接设备的焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行实时监测,并将监测数据传输至焊接参数调整模块;
实时监测模块包括数据监测单元和产品焊接起始点监测单元;
数据监测单元利用工业相机对生产线上的产品型号、产品放置位置、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行监测,并将监测数据传输至产品焊接起始点监测单元;
产品焊接起始点监测单元对静态数据集监测单元传输的静态监测数据进行接收,基于产品放置角度和激光焊接设备的初始位置对产品的最近焊接起始点进行确定,并将确定的最近焊接起始点、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像传输至焊接参数调整模块和焊缝参数预测模块,通过产品放置角度和激光焊接设备的初始位置对产品的最近焊接起始点进行确定,有利于对处于不同摆放角度和位置的多规格产品进行快速焊接,缩短了产品焊接时间;
焊接参数调整模块对实时监测模块传输的监测数据进行接收,基于监测数据对焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至焊缝参数预测模块和数据优化模块;
焊接参数调整模块包括产品焊接路径确定单元、标准产品焊接路径对比单元和焊接参数调整单元;
产品焊接路径确定单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,基于接收内容对激光焊接设备与最近焊接起始点之间的动态距离进行计算,根据计算结果和产品焊接轨迹,对激光焊接设备的动态位置与最近焊接起始点之间形成的夹角大小进行调整,实现对产品焊接路径的实时调整,并将实时调整的产品焊接路径传输至标准产品焊接路径对比单元;
标准产品焊接路径对比单元对产品焊接路径确定单元传输的实时调整的产品焊接路径进行接收,将标准产品焊接路径与接收的产品焊接路径进行对比,分析标准产品与焊接产品之间的规格比例,并将分析结果传输至焊接参数调整单元;
焊接参数调整单元对标准产品焊接路径对比单元传输的分析结果进行接收,根据分析结果对激光焊接设备的焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至数据优化模块;
焊缝参数预测模块对焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据和产品型号对焊缝参数进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块;
焊缝参数预测模块包括焊缝图像处理单元、焊缝数据校正单元和焊缝数据预测单元;
焊缝图像处理单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息,并将数据信息传输至焊缝数据校正单元,焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息的具体方法为:
1)对焊缝图像进行灰度处理,以焊缝图像一角为坐标原点构建坐标系,设坐标系纵坐标为焊缝图像灰度值,坐标系横坐标为焊缝图像灰度值对应的距离值;
2)对处于同一横坐标的焊缝图像灰度值进行提取,基于提取的图像灰度值对光线相对反射率h进行确定,光线相对反射率计算公式为其中,li、lj分别表示焊缝图像两端的灰度值,la表示焊缝图像中焊缝对应的灰度值,d1表示焊缝图像li端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度,d2表示焊缝图像lj端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度;
3)基于确定的光线相对反射率和焊缝灰度值对焊缝深度进行计算,具体的计算公式W为:
利用光线相对反射率和焊缝灰度值对焊缝深度进行计算,减少工业相机对焊缝图像进行获取时,由于不同环境和时间下照射光线角度不同,导致焊缝图像灰度值与实际值存在差异,导致预测的焊缝深度与标准值不同,进而降低预测精度;
4)基于确定的光线相对反射率变化程度对焊缝深度计算结果进行校正处理;
焊缝数据校正单元对焊缝图像处理单元传输的数据信息进行接收,基于接收内容对焊缝数据进行校正处理,并将校正处理后的焊缝数据传输至焊缝数据预测单元;
焊缝数据预测单元对焊缝数据校正单元传输的焊缝数据进行接收,基于接收数据对不同规格产品的焊缝深度进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块,具体方法为:
(1)基于横坐标对光线相对反射率的变化程度和焊缝深度的变化程度进行计算;
(2)基于(1)中光线相对反射率变化程度对焊缝深度变化程度进行调整;
(3)基于(2)中调整数据对计算的焊缝深度进行调整,调整后对焊缝深度误差系数进行计算,根据误差系数和产品规格比例系数对不同规格产品的焊缝深度进行预测;
数据优化模块用于对焊接参数调整单元传输的调整数据和焊缝数据预测单元传输的预测数据进行接收,基于调整数据对激光焊接设备的工艺参数进行优化,基于预测数据对激光焊接设备在焊接轨迹中对应位置的焊接时间进行优化,并将优化后的焊接工艺参数传输至关联模块;
关联模块对数据优化模块传输的优化数据进行接收,将优化数据与焊接产品焊接轨迹进行关联处理;
关联模块包括优化数据存储单元、匹配单元和关联单元;
优化数据存储单元对数据优化模块传输的优化数据进行接收,对接收的优化数进行存储,并将存储数据传输至匹配单元;
匹配单元对优化数据存储单元传输的存储数据进行接收,将存储数据与汽车型号进行匹配,并将匹配结果传输至关联单元;
关联单元对匹配单元传输的匹配结果进行接收,基于接收内容对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测,具体预测公式K为:
将存储的优化数据按照产品标准尺寸进行比例缩放;
其中,t=1,2,…,n,表示激光焊接时刻信息,表示汽车型号为e时,在t时刻对应的焊接工艺参数,表示汽车型号为r时,在t时刻对应的焊接工艺参数,n-1表示数据对比组数,表示在t至t+1时刻,对汽车型号为e和r的焊接工艺参数变化比例进行计算,友示异或符号,当时,输出为0,当时,输出为1,表示对汽车型号为e和r的焊接工艺参数的非关联性进行预测;
对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测,可通过调用已设定的焊接工艺参数对产品进行焊接作业,无需工作人员在激光焊接设备对不同规格的产品进行焊接时,对焊接工艺参数进行人工修改,进一步提高了焊接效率;
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述***包括实时监测模块、焊接参数调整模块、焊缝参数预测模块、数据优化模块和关联模块;
所述实时监测模块利用工业相机对生产线上的设备型号、设备放置位置、激光焊接设备的焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行实时监测,并将监测数据传输至焊接参数调整模块;
所述焊接参数调整模块对实时监测模块传输的监测数据进行接收,基于监测数据对焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至焊缝参数预测模块和数据优化模块;
所述焊缝参数预测模块对焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据和产品型号对焊缝参数进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块;
所述数据优化模块对焊缝参数预测模块传输的预测数据和焊接参数调整模块传输的调整参数进行接收,基于接收数据对焊接工艺参数进行优化处理,并将优化处理后的焊接工艺参数传输至关联模块;
所述关联模块对数据优化模块传输的优化数据进行接收,将优化数据与焊接产品焊接轨迹进行关联处理。
2.根据权利要求1所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述实时监测模块包括数据监测单元和产品焊接起始点监测单元;
所述数据监测单元利用工业相机对生产线上的产品型号、产品放置位置、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像进行监测,并将监测数据传输至产品焊接起始点监测单元;
所述产品焊接起始点监测单元对静态数据集监测单元传输的静态监测数据进行接收,基于产品放置角度和激光焊接设备的初始位置对产品的最近焊接起始点进行确定,并将确定的最近焊接起始点、产品焊接轨迹和基于焊接轨迹的焊缝图像传输至焊接参数调整模块和焊缝参数预测模块。
3.根据权利要求2所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述焊接参数调整模块包括产品焊接路径确定单元、标准产品焊接路径对比单元和焊接参数调整单元;
所述产品焊接路径确定单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,基于接收内容对激光焊接设备与最近焊接起始点之间的动态距离进行计算,根据计算结果和产品焊接轨迹,对激光焊接设备的动态位置与最近焊接起始点之间形成的夹角大小进行调整,实现对产品焊接路径的实时调整,并将实时调整的产品焊接路径传输至标准产品焊接路径对比单元;
所述标准产品焊接路径对比单元对产品焊接路径确定单元传输的实时调整的产品焊接路径进行接收,将标准产品焊接路径与接收的产品焊接路径进行对比,分析标准产品与焊接产品之间的规格比例,并将分析结果传输至焊接参数调整单元;
所述焊接参数调整单元对标准产品焊接路径对比单元传输的分析结果进行接收,根据分析结果对激光焊接设备的焊接参数进行调整,并将调整后的焊接参数传输至数据优化模块。
4.根据权利要求3所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述焊缝参数预测模块包括焊缝图像处理单元、焊缝数据校正单元和焊缝数据预测单元;
所述焊缝图像处理单元对产品焊接起始点监测单元传输的内容进行接收,焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息,并将数据信息传输至焊缝数据校正单元;
所述焊缝数据校正单元对焊缝图像处理单元传输的数据信息进行接收,基于接收内容对焊缝数据进行校正处理,并将校正处理后的焊缝数据传输至焊缝数据预测单元;
所述焊缝数据预测单元对焊缝数据校正单元传输的焊缝数据进行接收,基于接收数据对不同规格产品的焊缝深度进行预测,并将预测结果传输至数据优化模块。
5.根据权利要求4所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述焊缝图像处理单元将焊接轨迹的焊缝图像信息转换为数据信息的具体方法为:
1)对焊缝图像进行灰度处理,以焊缝图像一角为坐标原点构建坐标系,设坐标系纵坐标为焊缝图像灰度值,坐标系横坐标为焊缝图像灰度值对应的距离值;
2)对处于同一横坐标的焊缝图像灰度值进行提取,基于提取的图像灰度值对光线相对反射率h进行确定,光线相对反射率计算公式为其中,li、lj分别表示焊缝图像两端的灰度值,la表示焊缝图像中焊缝对应的灰度值,d1表示焊缝图像li端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度,d2表示焊缝图像lj端距离焊缝图像中焊缝的垂直长度;
3)基于确定的光线相对反射率和焊缝灰度值对焊缝深度进行计算,具体的计算公式W为:
4)基于确定的光线相对反射率变化程度对焊缝深度计算结果进行校正处理。
6.根据权利要求4所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述焊缝数据预测单元基于校正处理后的焊缝深度数据对不同规格产品的焊缝深度进行预测,具体方法为:
(1)基于横坐标对光线相对反射率的变化程度和焊缝深度的变化程度进行计算;
(2)基于(1)中光线相对反射率变化程度对焊缝深度变化程度进行调整;
(3)基于(2)中调整数据对计算的焊缝深度进行调整,调整后对焊缝深度误差系数进行计算,根据误差系数和产品规格比例系数对不同规格产品的焊缝深度进行预测。
7.根据权利要求4所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述数据优化模块对焊接参数调整单元传输的调整数据和焊缝数据预测单元传输的预测数据进行接收,基于调整数据对激光焊接设备的工艺参数进行优化,基于预测数据对激光焊接设备在焊接轨迹中对应位置的焊接时间进行优化,并将优化后的焊接工艺参数传输至关联模块。
8.根据权利要求7所述的激光焊接过程中的质量检测***,其特征在于:所述关联模块包括优化数据存储单元、匹配单元和关联单元;
所述优化数据存储单元对数据优化模块传输的优化数据进行接收,对接收的优化数进行存储,并将存储数据传输至匹配单元;
所述匹配单元对优化数据存储单元传输的存储数据进行接收,将存储数据与汽车型号进行匹配,并将匹配结果传输至关联单元;
所述关联单元对匹配单元传输的匹配结果进行接收,基于接收内容对不同汽车型号之间焊接工艺参数的关联性进行预测。
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