[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

说明书

本发明涉及一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法及系统，其方法包括步骤：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；S2、将变量主要分为过程量和非过程量两大类；S3、采用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；S5、利用基于图像的特征提取方法；S6、进行沉积率特征提取；S7、进行成型表面粗糙度评定；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。本发明利用电弧增材制造的电弧参数特点和工艺机理，结合虚拟仪器技术、统计学方法、模糊量化方法和图像识别处理技术，实现对增材制造质量的多指标融合定量综合评定。

技术领域

本发明涉及电弧增材制造评价技术领域，尤其涉及一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法及系统。

背景技术

增材制造是近20多年提出的一种新型一体成型制造方法，目前还没有统一的质量评定标准。现有研究多数都是针对焊接焊缝的评价方法，仅有少数是关于增材制造某些参数评价的研究。主要分为以下几类：电信号(即焊接电压和焊接电流信号)、电弧声与弧光检测、视觉传感及图像识别检测、综合评定。

由于焊接过程具有复杂性和多变性，需要综合统计、数学和信号处理方法进行焊接过程的定量研究。而焊接质量受多种因素的影响，依靠单一信息难以实现对其准确评定。不同工艺在沉积过程稳定性、成型和性能上表现各不相同，应依据不同需求和侧重点，不同指标权重不同，关注的指标权重应增大，然而传统人为测试数据无法综合评定最终质量。

因此，需要寻找一种综合评定质量优劣的方法。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法及系统，利用电弧增材制造的电弧参数特点和工艺机理，结合虚拟仪器技术、统计学方法、模糊量化方法和图像识别处理技术，实现对增材制造质量的多指标融合定量综合评定。

本发明方法采用以下技术方案来实现：一种基于多信息融合定量化的增材制造评定方法，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。