[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

说明书

公开了一种用于激光熔覆金属球制造的控制系统及其控制方法，其通过多尺度邻域特征提取模块提取预定时间段内多个预定时间点的风场的压强值在不同时间跨度内的分布特征；然后，通过具有多重感受野的双流卷积神经网络模型提取预定时间段的金属球成型监控视频在各个成型关键帧中不同尺寸的图像局部区域的金属球颗粒分布特征，并使用具有三维卷积核的卷积神经网络模型作为特征提取器来捕捉金属球颗粒的状态特征随时间的变化特征；接着利用风场的压强值的分布特征和金属球颗粒的状态特征随时间的变化特征之间的响应性关联对当前时间点的风场的压强值应增大或应减小进行控制。这样，可以提高对于风场的压强值的自适应控制的精准度。

技术领域

本申请涉及智能化控制技术领域，且更为具体地，涉及一种用于激光熔覆金属球制造的控制系统及其控制方法。

背景技术

激光熔融（Selective laser melting）是金属粉末的快速成型技术，能直接成型出完全致密度的金属零件，不需要粘结剂。现有国内生产不锈钢粉末的激光熔融金属加工设备所制备的金属球的圆度低、产品收率低，在使用过程中造成结合不好，影响使用质量。

针对上述技术问题，现有一些厂家通过雾化方案来解决。具体地，在雾化过程中形成一个悬浮风场，通过高压保护气动风刀作用，把融化的高纯铁水打散，在保护气体的风场中，形成微小颗粒。并且，在保护气体的全程保护下，减少了氧化，最终颗粒度更细，氧化更少。

虽然上述方案能够改善金属球成型质量，但在具体实施中，却发现金属球粒度不均匀且每次产品的一致性难以保证，其主要原因为在金属球制备中，风场的压强值是波动的，但因针对不同批次的原料所采用的风场的控制策略是一致的，导致最终金属球粒度不均匀且每次产品的一致性难以保证。

因此，期待一种用于激光熔覆金属球制造的控制方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种用于激光熔覆金属球制造的控制系统及其控制方法，其通过多尺度邻域特征提取模块提取预定时间段内多个预定时间点的风场的压强值在不同时间跨度内的分布特征；然后，通过具有多重感受野的双流卷积神经网络模型提取预定时间段的金属球成型监控视频在各个成型关键帧中不同尺寸的图像局部区域的金属球颗粒分布特征，并使用具有三维卷积核的卷积神经网络模型作为特征提取器来捕捉金属球颗粒的状态特征随时间的变化特征；接着利用风场的压强值的分布特征和金属球颗粒的状态特征随时间的变化特征之间的响应性关联以对当前时间点的风场的压强值应增大或应减小进行控制。这样，可以提高对于风场的压强值的自适应控制的精准度。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于激光熔覆金属球制造的控制系统，其包括：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。