一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测方法及系统与流程

本发明涉及电磁浇铸与工业检测，尤其涉及一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测方法及系统。

背景技术：

1、电磁浇铸是一种利用电磁作用改善金属熔体流动状态及凝固过程的成形技术，在铝合金连续浇铸过程中，密封结构承担熔体隔离、压力保持及浇铸通道稳定连接的作用。受熔体压力波动、电磁作用、热变形及密封界面持续载荷影响，密封入口、密封过渡区及密封出口容易出现局部松动、界面开度增加和微量泄漏，密封状态直接影响浇铸过程稳定性及产品成形质量。因此，需要对电磁浇铸密封路径进行持续检测，以及时识别密封性能退化及异常位置。

2、现有密封检测方式主要通过单点压力检测、固定压差阈值判断、人工视觉巡检或单一泄漏传感方式判断密封状态。单点压力检测难以区分正常工艺压力波动与局部密封异常产生的压力扰动，固定阈值判断无法反映异常压差在多个检测节点之间的传播方向和空间迁移过程。当密封异常处于早期阶段时，压力变化幅度较小，单一检测信号容易受到电磁浇铸过程波动干扰，导致异常识别存在滞后。

3、此外，现有技术对压力检测、视觉检测及痕量检测数据通常采用相互独立的处理方式，缺少不同检测位置之间的时空对应关系，也难以利用多节点压差传播、密封界面形变及微弱电极响应之间的关联状态确定异常传播路径。对于连续发展的密封退化，现有检测方式还缺少针对节点健康状态、异常置信变化及退化轨迹的递推分析，难以准确定位密封异常区域并判断退化程度，从而限制了电磁浇铸密封状态的精细化检测与健康管理。

4、因此，如何提供一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测方法及系统，本发明充分利用多节点压差分析、双向残差竞争、工业视觉、痕量检测、phm及云计算技术，实现电磁浇铸密封异常传播追踪、退化诊断与区域定位，具备检测准确度高、早期异常识别能力强和退化定位精度高的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测方法，包括如下步骤：

3、s1、在电磁浇铸密封路径布设压力传感器与钨电极，采用工业视觉同步采集节点压力、电极响应及密封界面图像，依据边缘计算完成时间戳校正与采样重排，形成多源密封序列；

4、s2、依据多源密封序列建立压力节点拓扑，按节点连接方向计算相邻压差与跨区压差，采用滑动窗口提取压差斜率、压差曲率及相位偏移，按照压差传播方向动态重构节点连接，形成压差迁移图；

5、s3、依据压差迁移图执行双向残差竞争，分别沿顺压差方向与逆压差方向传播节点残差，按照残差增益更新连接权重并裁剪弱关联连接，提取持续增益节点链，形成压差异常传播轨迹；

6、s4、对密封界面图像执行视觉检测，提取密封界面位移、边缘开度及局部形变轨迹，并依据钨电极响应执行痕量检测，将检测位置投影至压差异常传播轨迹，依据视觉形变事件与痕量检测事件的时空关联结果更新对应节点及跨节点迁移关系，形成更新后的压差异常传播轨迹；

7、s5、依据更新后的压差异常传播轨迹构建节点状态格，采用跨节点证据回灌更新异常置信轨迹，并通过phm执行健康状态递推，将异常置信轨迹收敛至密封退化节点链，生成密封诊断序列；

8、s6、将密封诊断序列上传工业云平台，采用云计算对密封诊断序列与密封退化节点链执行轨迹匹配和退化趋势计算，依据节点链空间映射确定电磁浇铸密封异常区域及退化级别。

9、可选的，所述压力传感器与钨电极多源同步采集过程具体包括：

10、在电磁浇铸密封路径按照熔体流动方向设置多个压力采样节点，并配置对应的压力传感器；

11、在密封入口、密封过渡区及密封出口设置钨电极检测位置，将节点空间编号、压力采样通道、电极采样通道与工业视觉像素区域建立固定映射；

12、压力传感器按照统一触发脉冲连续采集节点压力，将每次压力跃迁的起始位置、峰值位置、回落位置及持续长度写入压力事件队列；

13、钨电极按照相邻压力采样周期交错执行电极响应采样，记录电极响应基线、瞬态偏移方向、连续偏移区间及恢复位置，形成电极响应事件队列；

14、工业视觉以压力事件队列中的跃迁起始位置作为动态帧锚点，在锚点前后连续提取密封界面图像帧，并依据界面轮廓位移方向对图像帧进行分组；

15、按照节点空间编号将压力事件、电极响应事件与对应图像帧绑定，在连续采样周期内保留三类数据共同发生变化的位置，形成带有空间节点标识和事件关联标识的多源采样数据。

16、可选的，所述时间戳校正与采样重排过程具体包括：

17、依据边缘计算建立统一采样时钟，将压力传感器压力时间戳作为主时间轴，对钨电极采样时间戳与工业视觉帧时间戳分别执行滑动窗口偏移追踪；

18、在每个滑动窗口内提取压力跃迁位置、电极响应转折位置及密封界面位移突变位置，按照三类事件在连续窗口中的出现次序建立事件对齐链，记录相邻事件之间的时间偏移方向、偏移持续长度及偏移累积趋势；

19、对连续同方向偏移的采样通道执行时间轴递推平移，对发生方向反转的采样通道在反转位置建立局部校正断点，并依据断点两侧事件间隔重新分配采样位置；

20、针对缺失采样位置，从同节点前后有效采样值中提取变化斜率与转折方向，沿变化趋势补齐采样位置；

21、完成校正后按照统一时间索引重新排列压力数据、电极响应数据及密封界面图像帧，并对无法形成三类事件闭合对应关系的采样片段设置失配标记，形成时间对齐的多源密封序列。

22、可选的，所述s2具体包括：

23、依据多源密封序列的节点空间编号与统一时间索引构建压力节点拓扑，按照电磁浇铸密封路径建立一级邻接边和跨区候选边；

24、按照统一时间索引计算一级邻接边及跨区候选边对应节点的压力差值，形成相邻压差序列与跨区压差序列；

25、采用滑动时间窗口提取压差斜率、压差曲率及压差事件点，以相邻压差序列中的压差事件点为基准沿时间轴匹配下游压差响应位置，确定节点间相位偏移；

26、依据相位偏移变化方向及压差斜率方向建立顺向传播边、逆向传播边和转折传播边，并根据压差幅值持续性、压差曲率突变强度、相位偏移稳定度及事件点连续命中次数更新传播边权重；

27、对权重持续衰减的连接执行移除，从跨区候选边中筛选相位递进且事件点持续匹配的节点对建立替代连接，动态重构压力节点拓扑；

28、将连续窗口中传播方向一致且边权重持续增强的传播边串联为压差迁移链，结合节点状态形成压差迁移图。

29、可选的，所述s3具体包括：

30、依据压差迁移图获取节点状态、传播方向、边权重、压差斜率、压差曲率及相位偏移，以压差迁移链首端节点和末端节点分别建立顺压差残差源与逆压差残差源，根据当前节点压差相对稳定窗口的偏离量生成节点初始残差；

31、沿顺向传播边和逆向传播边分别传递节点残差，并结合传播边权重、压差变化方向、事件点命中状态及相位递进状态更新顺向残差与逆向残差；

32、在同一节点执行双向残差竞争，根据残差方向、连续增幅及跨窗口保持状态确定节点竞争方向和节点竞争残差；

33、所述双向残差竞争具体包括：

34、以统一时间索引为基准，将顺向残差与逆向残差分别沿压差迁移链双向传播，并在中间节点建立双向残差竞争状态；

35、当两类残差在同一节点汇合时，依据残差符号方向、连续增幅、传播边权重、相位递进长度及事件点覆盖状态划分累积通道与抵消通道；

36、对累积通道按照残差增幅及事件点连续性确定暂态占优方向，对抵消通道按照相位递进状态及跨窗口保持状态筛选保留残差，形成节点竞争残差与节点竞争方向；

37、在连续时间窗口内累积节点竞争方向保持次数和竞争残差增益，并记录竞争方向反转位置及反转顺序；

38、将竞争方向稳定且竞争残差持续增强的节点确定为稳定竞争节点，将竞争方向频繁反转且竞争残差持续衰减的节点确定为弱竞争节点；

39、依据稳定竞争节点与弱竞争节点的竞争状态动态调整传播边权重，并将连续保持相同占优方向的稳定竞争节点沿传播方向串联；

40、依据连续窗口内节点竞争残差的增益趋势及相位递进状态动态更新传播边权重，对权重持续衰减的弱关联传播边执行裁剪，并在断边区域检索残差增益同步且相位连续的传播边建立补偿连接；

41、从残差增益持续上升的节点开始，沿节点竞争方向串联连接权重增强、竞争残差同向累积且相位连续递进的节点，形成持续增益节点链；

42、对跨窗口重复出现的持续增益节点链执行链合并与孤立链剔除，按照统一时间索引排列节点编号、传播方向、残差增益及边权重变化，形成压差异常传播轨迹。

43、可选的，所述s4具体包括：

44、依据统一时间索引提取与压差异常传播轨迹对应的密封界面图像帧，并按照压力节点与工业视觉像素区域映射关系划分节点观测区域；

45、以稳定窗口的密封界面轮廓作为基准，对连续图像帧执行位移校正，并沿基准轮廓建立采样带，提取灰度梯度峰值及边缘对间距变化，获得密封界面位移、边缘开度和界面形变事件点；

46、沿时间轴追踪界面形变事件点对应的邻域像素位移场，根据位移方向连续性和局部应变累积关系形成局部形变轨迹；

47、同步读取钨电极响应序列，建立痕量检测基线，通过短窗差分、长窗趋势分离和局部极值追踪提取痕量检测幅值、持续时间、响应偏移方向及恢复迟滞特征，形成痕量检测事件；

48、依据钨电极空间编号将痕量检测事件映射至对应节点观测区域，并与密封界面位移、边缘开度及局部形变轨迹建立时空关联；

49、所述时空关联建立过程具体包括：

50、依据压力节点、钨电极及工业视觉像素区域建立三域位置映射，并将密封界面观测区域划分为中心响应带、前向扩散带和后向扩散带；

51、按照统一时间索引提取界面位移突变量、边缘开度增量、局部形变轨迹方向及痕量响应幅值、偏移方向和恢复迟滞特征；

52、以界面形变事件点作为视觉锚点，在对应钨电极响应序列中搜索时间递进的痕量检测事件，并依据时间偏移、变化方向一致性及空间邻近状态建立事件关联标记；

53、对连续窗口重复命中的事件关联标记执行跨窗口继承，将时间偏移收敛且空间位置稳定的事件对登记为稳定关联对，将发生跨带迁移的事件对登记为迁移关联对；

54、沿局部形变轨迹方向扩展稳定关联对，并在相邻观测区域建立跨区域关联边；

55、依据迁移关联对的跨带方向将视觉形变事件或痕量检测位置迁移至相邻压力节点重新匹配，并按照统一时间索引串联稳定关联对与跨区域关联边；

56、按照压差异常传播轨迹的节点编号、传播方向和相位递进顺序，将视觉形变事件与痕量检测事件投影至对应压力节点，形成更新后的压差异常传播轨迹；

57、可选的，所述s5具体包括：

58、依据更新后的压差异常传播轨迹、视觉检测结果及痕量检测结果，按照节点空间顺序与统一时间索引建立节点状态格，并写入残差增益、边缘开度、界面位移、局部形变、痕量检测强度及传播边权重；

59、以持续增益节点链作为主传播链，沿传播方向聚合压差证据、视觉证据和痕量证据，并从主传播链末端依据传播边权重、相位间隔及证据一致状态执行跨节点证据回灌，形成异常置信轨迹；

60、对异常置信轨迹设置节点记忆状态，依据连续增强、连续衰减及短时反向波动更新异常置信值，并按照相邻节点置信变化次序重排异常置信轨迹；

61、将重排后的异常置信轨迹与节点状态格关联，通过phm依据异常置信值、残差增益趋势、界面形变趋势及痕量检测持续趋势递推节点健康状态，筛选健康状态连续下降且异常置信值持续增强的退化候选节点；

62、沿压差异常传播方向连接相位连续、置信变化同向且健康状态递减的退化候选节点，并对跨窗口节点链执行重合匹配与起止位置校验，形成密封退化节点链；

63、按照统一时间索引记录密封退化节点链的起止节点、传播方向、健康状态及异常置信变化，生成密封诊断序列。

64、根据本发明实施例的一种基于多节点压差融合的电磁浇铸密封检测系统，包括：

65、数据采集模块，用于在电磁浇铸密封路径布设压力传感器与钨电极，采用工业视觉同步采集节点压力、电极响应及密封界面图像，依据边缘计算完成时间戳校正与采样重排，形成多源密封序列；

66、压差迁移模块，用于依据多源密封序列建立压力节点拓扑，按节点连接方向计算相邻压差与跨区压差，采用滑动窗口提取压差斜率、压差曲率及相位偏移，按照压差传播方向动态重构节点连接，形成压差迁移图；

67、残差竞争模块，用于依据压差迁移图执行双向残差竞争，分别沿顺压差方向与逆压差方向传播节点残差，按照残差增益更新连接权重并裁剪弱关联连接，提取持续增益节点链，形成压差异常传播轨迹；

68、融合检测模块，用于对密封界面图像执行视觉检测，提取密封界面位移、边缘开度及局部形变轨迹，并依据钨电极响应执行痕量检测，将检测位置投影至压差异常传播轨迹；

69、健康诊断模块，用于依据更新后的压差异常传播轨迹构建节点状态格，采用跨节点证据回灌更新异常置信轨迹，并通过phm执行健康状态递推，将异常置信轨迹收敛至密封退化节点链，生成密封诊断序列；

70、云端分析模块，用于将密封诊断序列上传工业云平台，采用云计算对密封诊断序列与密封退化节点链执行轨迹匹配和退化趋势计算，依据节点链空间映射确定电磁浇铸密封异常区域及退化级别。

71、本发明的有益效果是：

72、首先，本发明通过在电磁浇铸密封路径布设多节点智能传感器与钨电极，对节点压力、电极响应及密封界面图像进行同步采集，并利用边缘计算完成时间对齐，进一步构建压力节点拓扑、相邻压差与跨区压差序列，通过压差斜率、压差曲率、相位偏移及传播方向动态重构节点连接，使密封检测由传统单点压力判断转变为多节点压差关联分析，降低正常浇铸压力波动对异常判定的干扰，提高早期微弱密封异常的识别准确性。

73、其次，本发明基于压差迁移图执行顺压差残差与逆压差残差的双向竞争，通过节点竞争残差、残差增益及传播边权重持续更新，提取压差异常传播轨迹，并将工业视觉获得的密封界面位移、边缘开度及局部形变轨迹与钨电极痕量检测结果进行时空关联，使压力异常、界面形变和微量泄漏响应在统一节点空间内相互印证，从而削弱单一检测信号产生的误判，提高密封异常传播方向、异常节点及局部泄漏位置的定位精度。

74、最后，本发明依据压差异常传播轨迹构建节点状态格，通过跨节点证据回灌及phm健康状态递推形成密封退化节点链，并利用工业云平台和云计算对密封诊断序列进行历史轨迹匹配及退化趋势分析，实现对密封异常区域、退化传播方向及退化级别的连续诊断，使检测结果由单次异常报警扩展为密封状态持续跟踪与退化程度判断，提高电磁浇铸密封检测的稳定性、诊断可靠性和维护针对性。