一种基于工艺参数关联分析的铸造质量异常识别方法与流程

本发明涉及铸造识别，更具体地说，本发明涉及一种基于工艺参数关联分析的铸造质量异常识别方法。

背景技术：

1、在铸造生产过程中，砂型铸造通常需要经历混砂、造型、浇注以及凝固等多个工艺环节，其中铁水浇注过程中的凝固行为与砂型状态会直接影响铸件内部组织形成及最终质量状态，现有铸造生产过程中，通常通过控制铁水温度、浇注速度、砂型配比以及混砂参数等工艺条件，对铸造过程进行经验化调整。

2、现有技术存在以下不足：

3、目前，现有质量监测方式通常依赖铸件成型后的外观检测、无损检测以及抽样分析等方式，仅能够针对已经形成的质量结果进行判断，难以及时获取浇注过程中铁水凝固行为与砂型状态变化之间的动态关联关系，导致潜在质量异常无法在缺陷形成阶段被提前识别，使得铸造工艺调整依赖事后反馈，降低了连续生产过程中的质量控制能力，因此，提出一种基于工艺参数关联分析的铸造质量异常识别方法。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于工艺参数关联分析的铸造质量异常识别方法，通过运用铁水液面变化特征提取与凝固状态分析、热分析杯波动衰减特征检测、混砂加料记录关联评估、砂型活性指数构建以及工艺参数异常关联识别方法以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种基于工艺参数关联分析的铸造质量异常识别方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：浇注机对当前砂箱进行定点浇筑时，检测浇筑杯的铁水液面数据，对铁水液面数据进行特征分析生成凝固特征，根据凝固特征判断是否启动同箱查询机制；

4、步骤s2：在同箱查询机制中，采集热分析杯内铁水的表面波动时序并计算波动衰减时间，获取当前砂箱对应的混砂加料记录，基于混砂加料记录评估当前砂箱的砂型活性指数；

5、步骤s3：对波动衰减时间和砂型活性指数进行偏差积分析并生成当前砂箱的异常关联因子，设置判定计数窗口，对判定计数窗口内的异常关联因子进行遍历统计，识别风险砂箱数量；

6、步骤s4：访问历史数据库调取热分析杯内的铁水冷却曲线并标记拐点斜率特征，结合风险砂箱数量判断是否生成预警信号并输出工艺参数调整策略。

7、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，浇注机对当前砂箱进行定点浇筑时，对浇筑杯内铁水液面高度进行连续监测，获得铁水液面数据；

8、对于铁水液面数据中相邻两个采样时刻的铁水液面高度，计算液面下降速度，基于液面下降速度计算下降速度变化率；

9、计算液面下降速度的均值，得到下降速度均值；

10、计算液面下降速度的标准差得到下降速度标准差；

11、计算下降速度变化率绝对值的均值，得到变化率绝对值均值；

12、将下降速度均值、下降速度标准差和变化率绝对值均值组合形成凝固特征向量。

13、在一个优选的实施方式中，在步骤s1中，将凝固特征向量输入预先训练完成的逻辑回归模型，根据凝固特征向量计算线性响应值；

14、基于线性响应值通过逻辑函数计算凝固异常概率；

15、读取预先设定的概率阈值，当凝固异常概率大于或等于概率阈值时，判定当前砂箱存在凝固异常倾向，启动同箱查询机制；

16、当凝固异常概率小于概率阈值时，判定当前砂箱凝固状态正常，不启动同箱查询机制。

17、在一个优选的实施方式中，在步骤s2中，当启动同箱查询机制后，以当前砂箱编号作为索引标识，访问混砂工段数据库，调取与当前砂箱对应的铁水表面波动时序和混砂加料记录；

18、通过热分析杯内设置的液面检测装置按照固定采样周期采集铁水表面高度，形成铁水表面波动时序；

19、根据铁水表面波动时序计算波动偏移量，根据波动偏移量计算波动包络幅值；

20、读取波动包络幅值中的最大值作为初始波动幅值，设定衰减判定比例与初始波动幅值相乘，作为衰减结束阈值；

21、当波动包络幅值小于或等于衰减结束阈值时，判定对应采样时刻记为衰减结束时刻；

22、将初始波动幅值出现时刻与衰减结束时刻的间隔作为波动衰减时间。

23、在一个优选的实施方式中，在步骤s2中，获取当前砂箱对应的混砂加料记录，混砂机加料记录为当前砂箱在混砂工序完成时生成的原始工艺记录；

24、从混砂机加料记录中提取膨润土给料螺旋秤的驱动扭矩值，构建扭矩数据序列并计算相邻采样时刻之间的扭矩变化量；

25、根据全部扭矩变化量计算扭矩波动值；

26、从混砂机加料记录中提取微波测湿仪输出的相位偏移数据，计算全部采样时刻相位偏移数据的均值，得到当前砂箱对应混砂批次的微波相位偏移量；

27、基于当前砂箱对应混砂批次的微波相位偏移量和膨润土给料螺旋秤的扭矩波动值计算砂型活性指数。

28、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，读取波动衰减时间和砂型活性指数，分别以历史正常工艺批次的波动衰减时间基准值和砂型活性指数基准值为参考；

29、根据波动衰减时间和波动衰减时间基准值计算波动衰减时间偏差率，根据砂型活性指数和砂型活性指数基准值计算砂型活性偏差率；

30、对波动衰减时间偏差率和砂型活性偏差率执行偏差积分析，计算当前砂箱的异常关联因子。

31、在一个优选的实施方式中，在步骤s3中，建立判定计数窗口，判定计数窗口按照砂箱浇注顺序连续记录最近砂箱的异常关联因子；

32、读取异常关联因子判定阈值，对判定计数窗口内全部异常关联因子进行遍历统计，当某一砂箱满足异常关联因子大于或等于异常关联因子判定阈值时，将对应砂箱标记为风险砂箱；

33、完成全部遍历后，统计判定计数窗口内的风险砂箱数量。

34、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，访问历史数据库调取当前风险砂箱对应批次热分析杯内的铁水冷却曲线数据；

35、热分析杯内设置温度采集装置，温度采集装置按照固定采样周期采集铁水温度，形成铁水冷却曲线；

36、对铁水冷却曲线进行一阶差分计算，获得冷却曲线斜率；

37、将冷却曲线斜率由增大转为减小的采样点标记为拐点；

38、对于每一个拐点，记录对应的冷却曲线斜率作为拐点斜率特征；

39、读取历史正常批次对应的拐点斜率基准值，计算拐点斜率偏差率；

40、读取判定计数窗口的长度，将风险砂箱数量除以判定计数窗口的长度，计算得到风险砂箱占比。

41、在一个优选的实施方式中，在步骤s4中，基于拐点斜率偏差率和风险砂箱占比构建预警判定指标；

42、读取预警判定阈值，当预警判定指标大于或等于预警判定阈值时，生成铸造质量异常预警信号；

43、当预警判定指标小于预警判定阈值时，不生成预警信号；

44、生成预警信号后，根据拐点斜率偏差率和风险砂箱占比输出工艺参数调整策略；

45、工艺参数调整策略是根据预警判定指标生成的前馈工艺补偿方案，用于对熔炼工段和混砂工段的关键工艺参数进行修正。

46、本发明的技术效果和优点：

47、本发明在浇注机对当前砂箱进行定点浇筑时，检测浇筑杯铁水液面数据，并通过液面变化特征提取凝固特征，根据凝固特征判断是否启动同箱查询机制，启动后采集热分析杯内铁水表面波动时序，计算波动衰减时间，同时调取当前砂箱对应的混砂加料记录，对砂型活性状态进行评估，获得砂型活性指数，对波动衰减时间与砂型活性指数进行关联偏差分析，生成异常关联因子，并在判定计数窗口内对异常关联因子进行连续统计，以识别风险砂箱数量，结合历史数据库中的铁水冷却曲线特征，对当前砂箱的工艺状态进行综合判定，当满足预警条件时生成预警信号，并输出对应的工艺参数调整策略，从而在浇注过程中实现铁水凝固行为与砂型活性状态的关联识别，对潜在质量异常进行提前预警，并为熔炼和混砂工艺提供前馈调整依据。