[发明专利]用于激光熔覆金属球制造的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其特征在于，包括：

监控模块，用于获取预定时间段内多个预定时间点的风场的压强值以及所述预定时间段的金属球成型监控视频；

风场压强编码模块，用于将所述预定时间段内多个预定时间点的风场的压强值排列为压强输入向量后通过多尺度邻域特征提取模块以得到多尺度风场压强特征向量；

采样模块，用于从所述金属球成型监控视频提取多个成型关键帧；

粒度均匀性特征提取模块，用于将所述多个成型关键帧中各个成型关键帧分别通过具有多重感受野的双流卷积神经网络模型以得到第一尺度特征图和第二尺度特征图，并分别计算所述第一尺度特征图和所述第二尺度特征图之间的差分特征图以得到多个差分特征图；

粒度变化编码模块，用于将所述多个差分特征图排列为输入张量后通过使用三维卷积核的卷积神经网络模型以得到成型动态特征图；

维度调整模块，用于对所述成型动态特征图的沿通道维度的各个特征矩阵进行全局均值池化以得到成型动态特征向量；

特征表达优化模块，用于基于所述成型动态特征向量，对所述多尺度风场压强特征向量的特征分布进行优化以得到优化多尺度风场压强特征向量；

响应性估计模块，用于计算所述优化多尺度风场压强特征向量相对于所述成型动态特征向量的响应性估计以得到分类特征矩阵；以及

控制结果生成模块，用于将所述分类特征矩阵通过分类器以得到分类结果，所述分类结果用于表示当前时间点的风场的压强值应增大或应减小。

2.根据权利要求1所述的用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其特征在于，所述风场压强编码模块，包括：

第一时间尺度特征提取单元，用于将所述压强输入向量输入所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以得到第一时间尺度风场压强特征向量，其中，所述第一卷积层具有第一长度的第一一维卷积核；

第二时间尺度特征提取单元，用于将所述压强输入向量输入所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以得到第二时间尺度风场压强特征向量，其中，所述第二卷积层具有第二长度的第二一维卷积核，所述第一长度不同于所述第二长度；以及

多尺度级联单元，用于将所述第一时间尺度风场压强特征向量和所述第二时间尺度风场压强特征向量进行级联以得到所述多尺度风场压强特征向量。

3.根据权利要求2所述的用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其特征在于，所述第一时间尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第一卷积层以如下公式对所述压强输入向量进行一维卷积编码以得到所述第一时间尺度风场压强特征向量；

其中，所述公式为：

其中，a为第一卷积核在x方向上的宽度、F(a)为第一卷积核参数向量、G(x-a)为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，w为第一卷积核的尺寸，X表示所述压强输入向量。

4.根据权利要求3所述的用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其特征在于，所述第二时间尺度特征提取单元，进一步用于：使用所述多尺度邻域特征提取模块的第二卷积层以如下公式对所述压强输入向量进行一维卷积编码以得到所述第二时间尺度风场压强特征向量；

其中，所述公式为：

其中，b为第二卷积核在x方向上的宽度、F(b)为第二卷积核参数向量、G(x-b)为与卷积核函数运算的局部向量矩阵，m为第二卷积核的尺寸，X表示所述压强输入向量。

5.根据权利要求4所述的用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其特征在于，所述粒度均匀性特征提取模块，包括：

第一尺度特征感受单元，用于使用所述双流卷积神经网络模型的第一卷积分支的各层在层的正向传递中分别对输入数据进行基于第一卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以由所述第一卷积分支的最后一层输出所述第一尺度特征图；

第二尺度特征感受单元，用于使用所述双流卷积神经网络模型的第二卷积分支的各层在层的正向传递中分别对输入数据进行基于第二卷积核的卷积处理、池化处理和非线性激活处理以由所述第二卷积分支的最后一层输出所述第二尺度特征图，其中，所述第二卷积核的尺寸不同于所述第一卷积核的尺寸；以及

差分单元，用于计算所述第一尺度特征图和所述第二尺度特征图的按位置差分以得到所述差分特征图。