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专利号: 2024110089299
申请人: 江苏航运职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-03-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:包括超声波采集模块、信息校验模块、数据转换模块、数据处理模块和评估模块;

所述超声波采集模块通过超声波传感器对待检测的焊接件的焊缝处发送超声波信号,并记录超声波的反馈信息,作为超声波采集信息组;

所述信息校验模块对超声波采集信息组进行校验和预处理,获取焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集;

所述数据转换模块对超声波采集信息组进行提取超声波反馈信号,将提取的超声波反馈信号转换为数字信号,组成超声波信号数字集,同步统计超声波信号数字集的差异信息,获取:数字信号反馈系数Szxs,再对焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集进行归一化处理,组成第一数据集和第二数据集;

所述数据转换模块包括数字单元和归一化单元;

所述数字单元对超声波采集信息组进行提取,获取超声波的反馈信息,包括超声波发送时间戳、超声波接收时间戳、超声波发送强度值和超声波回波强度值,模数转换器相关技术进行转换,获取超声波的反馈数字信号,组成超声波信号数字集,包括:发送时间值Fssj、接收时间值Jssj、发送强度值Fsqd和接收强度值Jsqd,通过对超声波信号数字集进行统计和分析获取:数字信号反馈系数Szxs;

所述数字信号反馈系数Szxs通过以下计算公式获取:

式中,Fssj表示发送时间值,Jssj表示接收时间值,Fsqd表示发送强度值,Jsqd表示接收强度值,通过发送时间值Fssj、接收时间值Jssj、发送强度值Fsqd和接收强度值Jsqd进行计算,获取超声波在对焊缝区域的反馈衰减特征表现:数字信号反馈系数Szxs;

所述归一化单元对焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集进行归一化处理,使焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集处于同一量纲下,再进行整合,组成第一数据集和第二数据集;

所述第一数据集包括:焊缝厚度值Hdz、焊缝内部气孔数量值Qks、焊缝内部夹渣数量值Jzs和焊缝宽度值Kdz;

所述第二数据集包括:超声波声导率值Sdl、超声波声速值Ssz和超声波声阻抗率值Szk;

所述数据处理模块对第一数据集和第二数据集建立焊缝特征提取模型,进行训练和提取,再与数字信号反馈系数Szxs进行拟合,获取:焊缝特征调整指数Tzzs;

所述数据处理模块包括建模单元和拟合单元;

所述建模单元通过使用深度学习技术对第一数据集和第二数据集建立焊缝特征提取模型,通过对焊缝特征提取模型的训练和特征向量分析,获取:焊缝状态特征系数Tzxs和超声波反馈系数Fkxs;

所述拟合单元通过对焊缝状态特征系数Tzxs、超声波反馈系数Fkxs和数字信号反馈系数Szxs进行拟合,获取:焊缝特征调整指数Tzzs;

所述焊缝特征调整指数Tzzs通过以下计算公式获取:

式中,Tzxs表示焊缝状态特征系数,Fkxs表示超声波反馈系数,Szxs表示数字信号反馈系数,z1、z2和z3分别表示焊缝状态特征系数Tzxs、超声波反馈系数Fkxs和数字信号反馈系数Szxs的比例系数;

其中,

所述焊缝状态特征系数Tzxs通过以下计算公式获取:

式中,Hdz表示焊缝厚度值,Qks表示焊缝内部气孔数量值,Jzs表示焊缝内部夹渣数量值,Kdz表示焊缝宽度值,t1、t2、t3和t4分别表示焊缝厚度值Hdz、焊缝内部气孔数量值Qks、焊缝内部夹渣数量值Jzs和焊缝宽度值Kdz的比例系数;

其中,

所述超声波反馈系数Fkxs通过以下计算公式获取:

式中,Sdl表示超声波声导率值,Ssz表示超声波声速值,Szk表示超声波声阻抗率值,f1、f2和f3分别表示超声波声导率值Sdl、超声波声速值Ssz和超声波声阻抗率值Szk的比例系数;

其中,

所述评估模块通过预设的焊缝评估调整阈值T与焊缝特征调整指数Tzzs进行对比,获取焊缝检测调整评估策略方案,并根据焊缝检测调整评估策略方案内容,进行具体执行和通知。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:所述超声波采集模块包括记录单元;

所述记录单元通过设置的超声波传感器对待检测的焊接件的焊缝处发送超声波信号,进行检测焊缝区域的相关信息,并对发送超声波信号的相关时间信息和超声波强度信息进行记录,再对超声波的反馈信号信息进行记录,包括超声波回波强度、超声波回波时间戳、超声波回波波形和超声波回波振幅,组成超声波采集信息组。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:所述信息校验模块包括预处理单元;

所述预处理单元对记录的超声波采集信息组进行校验和预处理,包括使用信号处理算法进行滤波、采样、放大和去噪,提取焊缝深度、焊缝宽度、焊缝长度、焊缝气孔信息和焊缝夹渣数量信息,组成焊缝特征数据集,提取超声波声导率信息、超声波声速信息和超声波声阻抗率信息,组成超声波反馈信号特征数据集。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:所述评估模块包括匹配单元和执行单元;

所述匹配单元通过预设的相关信息与需要的对比值进行匹配,包括通过预设的焊缝评估调整阈值T与焊缝特征调整指数Tzzs进行对比,获取焊缝检测调整评估策略方案;

所述执行单元根据焊缝检测调整评估策略方案内容,进行具体执行和通知,包括焊接工艺参数调整、焊接材料更换、巡检人员通知和交互页面的提示展示。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:所述焊缝检测调整评估策略方案通过以下对比方式获取:焊缝特征调整指数Tzzs<焊缝评估调整阈值T,获取当前焊接件的焊缝不调整方案结果;

焊缝特征调整指数Tzzs≥焊缝评估调整阈值T,获取当前焊接件的焊缝调整方案结果,调整方案包括:焊接工艺参数调整和焊接材料调整,当焊缝特征调整指数Tzzs≥焊缝评估调整阈值T两倍时,获取当前焊接件的焊缝异常方案结果,执行相关巡检人员通知方案,包括预设语音广播通知、预设短信通知和交互页面弹框提示,并在相关巡检人员待维护列表中置顶当前异常焊接件信息。

6.一种基于超声波的焊缝智能检测方法,包括上述权利要求1~5任一项所述的一种基于超声波的焊缝智能检测系统,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:超声波采集模块通过超声波传感器对待检测的焊接件的焊缝处发送超声波信号,并记录超声波的反馈信息,作为超声波采集信息组;

步骤二:信息校验模块对超声波采集信息组进行校验和预处理,获取焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集;

步骤三:数据转换模块对超声波采集信息组进行提取超声波反馈信号,将提取的超声波反馈信号转换为数字信号,组成超声波信号数字集,同步统计超声波信号数字集的差异信息,获取:数字信号反馈系数Szxs,再对焊缝特征数据集和超声波反馈信号特征数据集进行归一化处理,组成第一数据集和第二数据集;

步骤四:数据处理模块对第一数据集和第二数据集建立焊缝特征提取模型,进行训练和提取,再与数字信号反馈系数Szxs进行拟合,获取:焊缝特征调整指数Tzzs;

步骤五:评估模块通过预设的焊缝评估调整阈值T与焊缝特征调整指数Tzzs进行对比,获取焊缝检测调整评估策略方案,并根据焊缝检测调整评估策略方案内容,进行具体执行和通知。