本發(fā)明涉及質(zhì)量檢測領(lǐng)域，更具體的說是涉及一種擠壓鑄造件成型質(zhì)量檢測裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代制造業(yè)中，擠壓鑄造工藝因其能夠生產(chǎn)出具有較高強(qiáng)度、致密度和復(fù)雜形狀的鑄件而被廣泛應(yīng)用。然而，擠壓鑄造過程涉及多種復(fù)雜參數(shù)和工藝環(huán)節(jié)，這使得擠壓鑄造件的成型質(zhì)量可能受到多種因素的影響，如模具設(shè)計(jì)不合理、擠壓速度與壓力不當(dāng)、熔體溫度不均勻等，這些因素可能導(dǎo)致鑄造件內(nèi)部出現(xiàn)氣孔、縮松、裂紋等缺陷。傳統(tǒng)的擠壓鑄造件質(zhì)量檢測方法多集中在外觀尺寸測量和部分物理性能測試，如硬度檢測等。這些方法對于發(fā)現(xiàn)表面缺陷和初步評估性能有一定作用，但對于內(nèi)部隱藏缺陷的檢測卻存在明顯局限性。內(nèi)部缺陷往往是在產(chǎn)品使用過程中應(yīng)力集中的源頭，可能引發(fā)災(zāi)難性的失效事故，尤其是在航空航天、汽車制造、高端裝備制造等對零部件質(zhì)量和可靠性要求極高的行業(yè)，傳統(tǒng)檢測手段如授權(quán)公告號(hào)為cn118168960b的中國專利申請公開的一種壓鑄件成型質(zhì)量檢測裝置，未能解決以下幾方面問題：

2、一是對于具有復(fù)雜形狀和不同尺寸的擠壓鑄造件難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效且全面的質(zhì)量檢測，無法依據(jù)其獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)規(guī)劃出適配的檢測路徑來確保無遺漏檢測區(qū)域；

3、二是在檢測過程中不能根據(jù)擠壓鑄造件不同部位的局部特征，自適應(yīng)地對超聲發(fā)射信號(hào)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以保障獲取高質(zhì)量的檢測信號(hào)用于后續(xù)分析；

4、三是缺乏對檢測后獲得的多維度復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合與分析，難以通過有效的特征提取、深度學(xué)習(xí)模型運(yùn)用等手段準(zhǔn)確識(shí)別出擠壓鑄造件內(nèi)部各類異常類型并精確評估其成型質(zhì)量。

5、因此，為了克服這些局限，本發(fā)明提出了一種擠壓鑄造件成型質(zhì)量檢測裝置及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種擠壓鑄造件成型質(zhì)量檢測裝置及系統(tǒng)，解決了擠壓鑄造件質(zhì)量檢測手段在檢測路徑規(guī)劃上缺乏精準(zhǔn)性與自適應(yīng)性，難以依據(jù)復(fù)雜多變的鑄造件外形實(shí)現(xiàn)高效無遺漏檢測，超聲信號(hào)發(fā)射不能根據(jù)鑄造件局部特性靈活調(diào)整，多通道超聲回波信號(hào)處理粗放無法精準(zhǔn)甄別缺陷，以及檢測數(shù)據(jù)管理混亂，難以快速追溯產(chǎn)品質(zhì)量、保障數(shù)據(jù)安全的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種擠壓鑄造件成型質(zhì)量檢測系統(tǒng)，包括超聲波檢測模塊、信號(hào)分析模塊和數(shù)據(jù)管理模塊；

4、超聲波檢測模塊用于通過超聲檢測探頭陣列發(fā)射與接收超聲波信號(hào)，根據(jù)擠壓鑄造件形狀與尺寸，調(diào)節(jié)發(fā)射超聲發(fā)射信號(hào)參數(shù)，并對接收到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)預(yù)處理；

5、信號(hào)分析模塊根據(jù)接收到的超聲回波信號(hào)，對擠壓鑄造件進(jìn)行成型質(zhì)量評估，通過對多通道接收的超聲回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合與特征提取，篩選異常網(wǎng)格單元，并通過深度學(xué)習(xí)模型識(shí)別異常網(wǎng)格單元的異常類型，進(jìn)而劃分異常區(qū)域，通過對異常區(qū)域的綜合評估，獲取擠壓鑄造件成型質(zhì)量得分，對擠壓鑄造件進(jìn)行合格判斷；

6、數(shù)據(jù)管理模塊用于對超聲波檢測模塊和信號(hào)分析模塊的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和維護(hù)，通過構(gòu)造產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、歸檔和索引，生成擠壓鑄造件質(zhì)量追溯路徑，并對產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫定期進(jìn)行數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)。

7、具體地，超聲波檢測模塊包括路徑規(guī)劃單元和信號(hào)獲取單元；

8、路徑規(guī)劃單元內(nèi)配置有動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略，動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略用于依據(jù)擠壓鑄造件的三維模型自動(dòng)規(guī)劃掃描路徑，對檢測區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，初始化動(dòng)態(tài)規(guī)劃參數(shù)并設(shè)定目標(biāo)函數(shù)與約束條件，通過遞推計(jì)算找出最優(yōu)路徑，生成掃描路徑序列并進(jìn)行優(yōu)化；

9、信號(hào)獲取單元內(nèi)配置有自適應(yīng)調(diào)整策略，自適應(yīng)調(diào)整策略用于當(dāng)超聲檢測探頭陣列移動(dòng)到每個(gè)網(wǎng)格單元中心位置時(shí)，根據(jù)網(wǎng)格單元擠壓鑄造件局部特征，動(dòng)態(tài)調(diào)整超聲波發(fā)射頻率和功率，并實(shí)時(shí)檢測超聲回波信號(hào)強(qiáng)度，自適應(yīng)調(diào)整增益。

10、具體地，動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略的步驟包括：

11、根據(jù)擠壓鑄造件的三維模型確定檢測范圍區(qū)域邊界，獲取檢測區(qū)域邊界框，并記錄邊界框在三維坐標(biāo)中的最小坐標(biāo)和最大坐標(biāo)；

12、設(shè)定檢測精度，根據(jù)檢測精度確定網(wǎng)格尺寸，將檢測區(qū)域劃分為等間距的網(wǎng)格單元，并對每個(gè)網(wǎng)格單元進(jìn)行編號(hào)，記錄每個(gè)網(wǎng)格單元的中心坐標(biāo)，與三維坐標(biāo)系下的每個(gè)方向上的網(wǎng)格數(shù)量；

13、為每個(gè)網(wǎng)格單元配置一個(gè)狀態(tài)數(shù)組，狀態(tài)數(shù)組包括位置變量、布爾變量、成本變量、索引變量；

14、將超聲檢測探頭陣列總移動(dòng)路徑長度作為目標(biāo)函數(shù)，并結(jié)合邊界約束、可達(dá)性約束和完整性約束定義目標(biāo)函數(shù)的約束條件。

15、具體地，動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略的步驟還包括：

16、將最小坐標(biāo)所在的網(wǎng)格單元作為起始網(wǎng)格單元，并初始化網(wǎng)格單元的狀態(tài)數(shù)組；

17、對于當(dāng)前已訪問的網(wǎng)格單元，遍歷所有可達(dá)網(wǎng)格單元，并結(jié)合移動(dòng)距離成本，轉(zhuǎn)向懲罰成本和障礙物懲罰成本、計(jì)算移動(dòng)到可達(dá)網(wǎng)格單元的總成本、選擇總成本最小的可達(dá)網(wǎng)格單元作為下一個(gè)訪問的網(wǎng)格單元；

18、更新網(wǎng)格單元的狀態(tài)素組，直至所有網(wǎng)格單元均已被訪問；

19、從最后一個(gè)被訪問的網(wǎng)格單元開始，依據(jù)每個(gè)網(wǎng)格單元記錄的前繼網(wǎng)格單元索引，依次回溯，構(gòu)建出從起始網(wǎng)格單元到結(jié)束網(wǎng)格單元的完整掃描路徑序列；

20、檢查生成的掃描路徑，對于連續(xù)的同向移動(dòng)，合并為一個(gè)更長的移動(dòng)指令，優(yōu)化掃描路徑序列。

21、具體地，自適應(yīng)調(diào)整策略的步驟包括：

22、根據(jù)擠壓鑄造件的整體特性，包括平均壁厚和平均密度，設(shè)定超聲發(fā)射信號(hào)的初始參數(shù)，包括初始發(fā)射頻率和初始發(fā)射功率；

23、當(dāng)檢測到超聲檢測探頭陣列移動(dòng)至網(wǎng)格單元中心位置后，獲取網(wǎng)格單元的局部特征，根據(jù)擠壓鑄造件的整體特性和局部特征，計(jì)算壁厚偏差率和密度偏差率；

24、配置調(diào)整閾值，當(dāng)壁厚偏差率的絕對值大于調(diào)整閾值時(shí)，根據(jù)網(wǎng)格單元壁厚偏差率調(diào)整超聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)射頻率，結(jié)合初始發(fā)射頻率、壁厚偏差率以及頻率調(diào)整比例系數(shù)的共同作用，調(diào)整發(fā)射頻率；

25、當(dāng)密度偏差率的絕對值大于調(diào)整閾值時(shí)，根據(jù)網(wǎng)格單元的密度偏差率調(diào)整超聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)射功率，結(jié)合初始發(fā)射功率、密度偏差率以及功率調(diào)整比例系數(shù)的共同作用，調(diào)整發(fā)射功率；

26、配置信號(hào)強(qiáng)度閾值，包括上信號(hào)強(qiáng)度閾值和下信號(hào)強(qiáng)度閾值，設(shè)定初始增益，當(dāng)確定超聲發(fā)射信號(hào)的發(fā)射頻率和發(fā)射功率后，超聲檢測探頭陣列發(fā)射測試超聲發(fā)射信號(hào)，并獲取超聲回波信號(hào)強(qiáng)度；

27、當(dāng)超聲回波信號(hào)強(qiáng)度比下信號(hào)強(qiáng)度閾值小時(shí)，調(diào)整后的增益是在初始增益基礎(chǔ)上增加，增加幅度由初始增益、增益調(diào)整系數(shù)以及超聲回波信號(hào)強(qiáng)度與下信號(hào)強(qiáng)度閾值的差值共同確定；

28、當(dāng)超聲回波信號(hào)強(qiáng)度大于上信號(hào)強(qiáng)度閾值時(shí)，調(diào)整后的增益在初始增益基礎(chǔ)上減小，減小幅度由初始增益、增益調(diào)整系數(shù)以及超聲回波信號(hào)強(qiáng)度與上信號(hào)強(qiáng)度閾值的差值共同確定；

29、當(dāng)超聲回波信號(hào)強(qiáng)度大于或等于下信號(hào)強(qiáng)度閾值，或超聲回波信號(hào)強(qiáng)度小于或等于上信號(hào)強(qiáng)度閾值之間時(shí)，保持初始增益不變；

30、將調(diào)整后的發(fā)射頻率、發(fā)射功率以及增益進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，收集每個(gè)網(wǎng)格單元的超聲回波信號(hào)。

31、具體地，信號(hào)分析模塊包括信號(hào)處理單元、缺陷識(shí)別單元和質(zhì)量評估單元；

32、信號(hào)處理單元內(nèi)配置有預(yù)處理策略，預(yù)處理策略用于通過計(jì)算超聲檢測探頭陣列各通道超聲回波信號(hào)信噪比以確定融合權(quán)重，加權(quán)平均獲取融合信號(hào)，提取融合信號(hào)在各網(wǎng)格單元的幅值統(tǒng)計(jì)特征和時(shí)間差分析篩選潛在異常網(wǎng)格單元，以及對潛在異常網(wǎng)格單元的超聲回波信號(hào)進(jìn)行頻域信息提取，篩選出異常網(wǎng)格單元；

33、缺陷識(shí)別單元內(nèi)配置有深度識(shí)別策略，深度識(shí)別策略用于收集異常網(wǎng)格單元相關(guān)特征并標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建缺陷特征向量，并根據(jù)缺陷樣本知識(shí)庫訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型，將異常網(wǎng)格單元缺陷特征向量輸入訓(xùn)練后的深度學(xué)習(xí)模型獲取異常類型預(yù)測值，按照異常類型，對異常網(wǎng)格單元進(jìn)行分類并依據(jù)異常網(wǎng)格單元中心坐標(biāo)劃分異常區(qū)域；

34、質(zhì)量評估單元內(nèi)配置有綜合評估策略，綜合評估策略用于通過異常區(qū)域超聲回波信號(hào)生成并劃分異常圖像獲取缺陷區(qū)域占比，并構(gòu)建質(zhì)量評估模型，計(jì)算擠壓鑄造件成型質(zhì)量得分，以判定擠壓鑄造件是否合格。

35、具體地，預(yù)處理策略的步驟包括：

36、計(jì)算超聲檢測探頭陣列每個(gè)通道的超聲回波信號(hào)的信噪比，并獲取所有通道的超聲回波信號(hào)的信噪比累計(jì)值，根據(jù)每個(gè)通道信噪比占信噪比累計(jì)值的比重，獲取每個(gè)通道數(shù)據(jù)融合的權(quán)重；

37、根據(jù)每個(gè)通道數(shù)據(jù)融合的權(quán)重，對超聲檢測探頭陣列每個(gè)通道同一時(shí)刻采集到的超聲回波信號(hào)進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算，獲取融合后的超聲回波信號(hào)，即融合信號(hào)；

38、提取融合信號(hào)在每個(gè)網(wǎng)格單元的幅值的統(tǒng)計(jì)特征，根據(jù)擠壓鑄造件超聲回波信號(hào)幅值統(tǒng)計(jì)特征的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)定統(tǒng)計(jì)特征閾值范圍，對于每個(gè)網(wǎng)格單元獲取的幅值統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行閾值范圍對比，若超過設(shè)定的統(tǒng)計(jì)特征閾值范圍，則將該網(wǎng)格單元標(biāo)記為潛在異常網(wǎng)格單元；

39、配置時(shí)間差閾值，對融合信號(hào)進(jìn)行到達(dá)時(shí)間分析，對于每個(gè)網(wǎng)格單元，選取超聲發(fā)射信號(hào)作為時(shí)間參考的起始點(diǎn)，獲取融合后的超聲回波信號(hào)的實(shí)際到達(dá)時(shí)間，并根據(jù)超聲波在擠壓鑄造件中的傳播速度，計(jì)算超聲回波信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)時(shí)間，若實(shí)際到達(dá)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)時(shí)間的時(shí)間差大于時(shí)間差閾值，則將該網(wǎng)格單元標(biāo)記為潛在異常網(wǎng)格單元；

40、將標(biāo)記為潛在異常網(wǎng)格單元的網(wǎng)格單元的融合信號(hào)進(jìn)行頻域信息提取，將融合信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，獲取頻域超聲回波信號(hào)，提取頻域超聲回波信號(hào)的幅值譜和相位譜，以獲取頻域特征，根據(jù)頻域特征篩選異常網(wǎng)格單元；設(shè)定頻域特征閾值范圍，若潛在異常網(wǎng)格單元的頻域特征在頻域特征閾值范圍外，則將網(wǎng)格單元標(biāo)記為異常網(wǎng)格單元。

41、具體地，綜合評估策略的步驟包括：

42、根據(jù)異常區(qū)域的超聲回波信號(hào)生成異常圖像，通過圖像分割技術(shù)對異常圖像進(jìn)行缺陷區(qū)域劃分，獲取異常圖像中缺陷區(qū)域相對于異常區(qū)域的占比；

43、統(tǒng)計(jì)擠壓鑄造件中異常區(qū)域的數(shù)量，并對每個(gè)異常區(qū)域，統(tǒng)計(jì)其包含網(wǎng)格單元的數(shù)量；統(tǒng)計(jì)異常類型的數(shù)量，以及每種異常類型包含的異常區(qū)域的數(shù)量，與異常區(qū)域內(nèi)缺陷區(qū)域的占比；

44、根據(jù)擠壓鑄造件中異常類型的數(shù)量、異常區(qū)域的數(shù)量，異常區(qū)域內(nèi)網(wǎng)格單元的數(shù)量以及異常區(qū)域內(nèi)缺陷區(qū)域的占比，構(gòu)建質(zhì)量評估模型，計(jì)算擠壓鑄造件成型質(zhì)量得分；

45、配置得分閾值，若擠壓鑄造件成型質(zhì)量得分小于得分閾值，則將該擠壓鑄造件標(biāo)記為不合格，否則標(biāo)記為合格。

46、具體地，數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)檢索單元和數(shù)據(jù)維護(hù)單元；

47、數(shù)據(jù)檢索單元內(nèi)配置有智能索引策略，智能索引策略用于對檢測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵信息進(jìn)行提取和結(jié)構(gòu)化處理，關(guān)鍵信息包括產(chǎn)品編號(hào)、生產(chǎn)日期、檢測結(jié)果，建立索引體系；

48、數(shù)據(jù)維護(hù)單元內(nèi)配置有定期維護(hù)策略，定期維護(hù)策略用于對產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全量備份和增量備份，并記錄數(shù)據(jù)的版本信息和變更日志，在數(shù)據(jù)出現(xiàn)損壞或丟失時(shí)，利用備份數(shù)據(jù)和差異日志進(jìn)行快速恢復(fù)。

49、一種擠壓鑄造件成型質(zhì)量檢測裝置，包括超聲探頭陣列、機(jī)械臂、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、服務(wù)器主機(jī)；

50、超聲探頭陣列用于發(fā)射和接收超聲波；

51、機(jī)械臂用于操控超聲探頭陣列在三維空間內(nèi)移動(dòng)，依據(jù)路徑規(guī)劃單元生成的最優(yōu)掃描路徑，帶動(dòng)探頭精準(zhǔn)到達(dá)每個(gè)網(wǎng)格單元中心位置；

52、信號(hào)調(diào)理電路用于對超聲探頭接收的超聲回波信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；

53、數(shù)據(jù)采集卡用于將經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后的超聲回波信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

54、計(jì)算機(jī)用于承擔(dān)超聲回波信號(hào)的多通道數(shù)據(jù)融合、特征提取、深度學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練與推理等計(jì)算任務(wù)；

55、服務(wù)器主機(jī)用于負(fù)責(zé)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行布式存儲(chǔ)、管理和維護(hù)。

56、本發(fā)明的有益效果：

57、1.依據(jù)擠壓鑄造件三維模型，通過動(dòng)態(tài)規(guī)劃策略精準(zhǔn)規(guī)劃掃描路徑，網(wǎng)格化劃分檢測區(qū)域，確保無遺漏檢測；根據(jù)鑄造件局部特征自適應(yīng)調(diào)整超聲發(fā)射頻率、功率與增益，獲取高質(zhì)量回波信號(hào)。

58、2.利用多通道數(shù)據(jù)融合、特征提取及深度學(xué)習(xí)模型，精準(zhǔn)識(shí)別異常網(wǎng)格單元的類型、劃分異常區(qū)域，綜合評估成型質(zhì)量得分，準(zhǔn)確判斷產(chǎn)品是否合格，極大提升了檢測的精準(zhǔn)度與效率。

59、3.從多通道超聲回波信號(hào)中深度挖掘信息，通過科學(xué)的預(yù)處理策略篩選潛在及確定異常網(wǎng)格單元，為后續(xù)分析提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式助力精準(zhǔn)質(zhì)量評估。