[发明专利]一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法及系统

权利要求书

1.一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将电弧增材制造工艺评定的指标分为一级和二级两级量化指标，设每级指标权重总和为1；

S2、根据指标的变量形式，将变量主要分为过程量和非过程量两大类；其中，过程量是指电弧增材制造过程中获得的数据，非过程量是指沉积样通过后续处理分析和测试获取的数据结果；

S3、采用线性归一化和模糊化的方法处理评定指标；

S4、进行电参量概率密度特征提取，对增材制造过程采集的沉积电压和沉积电流波形采用统计方法获取概率密度曲线，并提取特征值进行归一化处理；

S5、利用基于图像的特征提取方法，通过图像标定、图像预处理、图像二值化、特征提取和图像分析操作，对沉积样横截面形貌、金相组织大小、断口形貌和韧窝大小的特征进行提取；

S6、进行沉积率特征提取，利用送丝速度WFS和总增材制造时间DT获取沉积率R_沉积率特征；

S7、进行成型表面粗糙度评定，采用截面法截取样品多个位置的多个横截面，通过最小外接矩形法获得各截面的最大高度和宽度值，利用差值法由各高度差值得到制件顶部XOY平面沿X方向的粗糙度S_a，由宽度差值的一半得到制件侧面XOZ平面沿X方向的粗糙度S_b；

S8、进行沉积样显微组织及断口特征提取；

S9、进行电弧增材制造多信息融合综合评定，通过输入电弧增材制造的条件和所需设置的工艺参数，根据实际评定需求选择指标并设置相应权重，进行各指标评定和综合量化评定，最终将输入参数与评定结果存储于数据库中。

2.根据权利要求1所述的多信息融合定量化的增材制造评定方法，其特征在于，步骤S1中一级指标主要包括“过程稳定性”、“成型质量”、“成型效率”和“性能”四个指标，每个一级指标对应多个二级指标；其中，“过程稳定型”包括二级指标“电参量概率密度集中度”；“成型质量”包括“成型缺陷”和“表面粗糙度”两个二级指标；“成型效率”包括“沉积效率”、“有效沉积率”和“单位功率有效沉积率”三个二级指标；“性能”包括“拉伸强度”、“拉伸伸长率”、“硬度”、“弯曲程度”和“冲击韧性”五个二级指标。

3.根据权利要求1所述的多信息融合定量化的增材制造评定方法，其特征在于，步骤S4中概率密度曲线的获取过程如下：

S41、对任意随机变量X的分布函数F_X(x)，其概率密度函数f_X(x)满足：

其中，a为极大值点，b为极小值点，F_X(a)为a点累积概率函数，F_X(b)为b点累积概率值，P[a＜X≤b]为区域[a，b]的概率密度值；

若f(x)在点x处连续，则存在如下的关系式：

P{x＜X≤x+Δx}≈f(x)△x (7)

其中，F(x+Δx)为x+Δx的累积概率函数，F(x)为x的累积概率函数；

S42、引入概率密度曲线有效宽度R_WX＝max[X(i)]-min[X(i)]，其中，max[X(i)]为电流、电压极大值点，min[X(i)]为电流、电压极小值点；

引入有效集中高度R_EP，即坐标轴上方曲线的平均概率密度值，如式(8)所示：

其中，P(j)为概率密度曲线值；

S43、基于概率密度的增材制造稳定性量化指标用集中度K表示，其由归一化后的有效集中宽度与有效集中高度的平均值确定，如式(9)所示，

K＝(归一化R_EP+归一化R_WX)/2 (9)。