基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法及系统与流程

本发明涉及涡轮叶片，尤其涉及一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法及系统。

背景技术：

1、涡轮叶片作为航空发动机和燃气轮机的核心部件，长期工作在高温、高压和高转速的极端环境下，其冷却性能直接决定了发动机的热效率与服役寿命。为实现有效冷却，现代涡轮叶片表面设计有大量微小气膜孔，通过引出低温空气在叶片表面形成保护气膜，从而降低壁面温度。然而，在长期服役过程中，气膜孔周边区域易因高温氧化、热疲劳或外来物损伤产生微裂纹、缺损等缺陷，严重影响叶片的冷却效果与结构完整性，必须进行高精度补焊修复。

2、传统的补焊工艺多采用人工示教或固定程序控制，难以适应气膜孔周边复杂几何结构与材料薄壁特性。由于气膜孔直径小、壁薄且分布密集，补焊过程中极易因热输入集中导致熔池失稳、金属流淌、孔壁塌陷甚至气膜孔堵塞，严重影响修复质量与气动性能。现有自动化焊接系统虽能实现路径规划与参数预设，但缺乏对焊接过程实时状态的感知与反馈能力，无法根据气膜孔位置、缺陷严重程度及热积累动态调整工艺参数，难以实现精准控热、按需供能的智能调控目标。近年来，多传感融合技术在焊接过程监控中得到初步应用，如红外热成像用于温度场监测、视觉传感用于熔池形貌识别等。然而，现有技术多停留在状态监测与事后分析层面，尚未实现传感信息与工艺参数之间的闭环动态调控。尤其在多缺陷、多区域并存的复杂补焊场景下，如何将多源传感信息转化为可驱动工艺优化的控制指令，仍缺乏有效的数学模型与调控机制。

3、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法及系统，旨在解决现有涡轮叶片气膜孔周边补焊技术因缺乏多传感闭环反馈与动态热输入调控机制，难以在复杂薄壁结构中兼顾缺陷高质量熔合与防止气膜孔堵塞及热损伤的矛盾需求的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法，所述方法包括：

3、对多传感器采集的原始焊接信号进行特征提取和约束形式化处理，生成多区域补焊约束数据，所述多区域补焊约束数据包括气膜孔坐标、缺陷权重和热敏感区域类型；

4、基于所述多区域补焊约束数据中的气膜孔坐标和缺陷权重，通过高斯函数组合构建反映气膜孔周边热需求优先级分布的动态热势场矩阵；

5、将所述动态热势场矩阵作为驱动源，建立包含热梯度驱动项和热扩散平滑项的焊接热输入动态场；

6、根据补焊区域热敏感等级和当前位置热势场强度计算气膜孔保护影响系数，生成局部防堵约束分量并与所述焊接热输入动态场融合，得到气膜孔区域自适应热输入控制场；

7、基于所述气膜孔区域自适应热输入控制场和热敏感区域类型特征构建工艺参数调整向量场，通过动态概率计算生成各补焊位置的工艺参数修正方案，并转换为焊接实时调控指令完成闭环补焊控制。

8、可选地，所述对多传感器采集的原始焊接信号进行特征提取和约束形式化处理，生成多区域补焊约束数据，包括：

9、对红外热成像信号与高清熔池视觉原始信号进行预处理和特征识别，得到包含气膜孔轮廓标识符、缺陷类型描述符和热约束描述符的传感特征元素集合；

10、将所述传感特征元素集合输入预训练涡轮叶片缺陷知识库进行匹配映射，得到标准化补焊区域参数组合；

11、基于所述标准化补焊区域参数组合分别提取所述气膜孔坐标和缺陷权重，得到坐标数值和权重数值；

12、根据热敏感标识符进行区域分类处理，得到所述热敏感区域类型，并与所述气膜孔坐标和缺陷权重组合得到所述多区域补焊约束数据。

13、可选地，所述基于所述多区域补焊约束数据中的气膜孔坐标和缺陷权重，通过高斯函数组合构建反映气膜孔周边热需求优先级分布的动态热势场矩阵，包括：

14、基于所述多区域补焊约束数据中的缺陷位置坐标构建各补焊点的高斯热势场贡献函数，得到单点热势场分布；

15、根据所述缺陷权重对各补焊点的单点热势场分布进行优先级加权处理，得到修复优先级热势场；

16、将多个所述修复优先级热势场按照空间位置进行叠加组合，得到气膜孔周边热需求优先级分布；

17、基于所述热敏感区域类型设定热影响半径参数并对所述气膜孔周边热需求优先级分布进行矩阵化处理，得到所述动态热势场矩阵。

18、可选地，所述将所述动态热势场矩阵作为驱动源，建立包含热梯度驱动项和热扩散平滑项的焊接热输入动态场，包括：

19、根据所述动态热势场矩阵计算热势场梯度分量，得到指向高优先级缺陷区域的热输入驱动力向量；

20、基于气膜孔周边热敏感区域分布密度对热场进行梯度计算，得到防止气膜孔区域热积累过度的所述热梯度驱动项；

21、根据焊接热输入连续性要求对热场进行扩散平滑处理，得到保持热输入空间平滑过渡的所述热扩散平滑项；

22、将所述热输入驱动力向量、热梯度驱动项和热扩散平滑项进行热动力学方程求解，得到描述气膜孔周边补焊过程热输入动态变化的所述焊接热输入动态场。

23、可选地，所述根据补焊区域热敏感等级和当前位置热势场强度计算气膜孔保护影响系数，生成局部防堵约束分量并与所述焊接热输入动态场融合，得到气膜孔区域自适应热输入控制场，包括：

24、基于所述补焊区域热敏感等级和当前位置热势场强度进行加权乘积运算，得到各补焊位置的所述气膜孔保护影响系数；

25、根据所述气膜孔保护影响系数和气膜孔保护半径构建局部防堵约束场，得到各位置的防堵约束强度分布；

26、对所述防堵约束强度分布进行约束分量计算，得到防止熔融金属流淌堵孔的所述局部防堵约束分量；

27、将所述局部防堵约束分量与所述焊接热输入动态场进行参数叠加融合，得到兼顾缺陷熔合质量和气膜孔安全保护的所述气膜孔区域自适应热输入控制场。

28、可选地，所述根据所述气膜孔保护影响系数和气膜孔保护半径构建局部防堵约束场，得到各位置的防堵约束强度分布，包括：

29、基于所述气膜孔保护影响系数对补焊位置到气膜孔中心的径向距离进行归一化处理，得到距离权重因子；

30、根据所述气膜孔保护半径设定约束作用范围并对所述距离权重因子进行指数衰减计算，得到空间衰减系数；

31、将所述气膜孔保护影响系数与所述空间衰减系数进行乘积运算，得到各空间位置的防堵约束强度值；

32、基于所述防堵约束强度值对周围补焊位置进行热输入约束分量分解，得到描述气膜孔周边热输入约束模式的所述防堵约束强度分布。

33、可选地，所述基于所述气膜孔区域自适应热输入控制场和热敏感区域类型特征构建工艺参数调整向量场，通过动态概率计算生成各补焊位置的工艺参数修正方案，并转换为焊接实时调控指令完成闭环补焊控制，包括：

34、基于所述气膜孔区域自适应热输入控制场和所述热敏感区域类型进行特征向量提取，得到补焊区域类型特征向量；

35、根据所述补焊区域类型特征向量对空间中各补焊点进行工艺参数调整权重计算，得到所述工艺参数调整向量场；

36、将当前补焊位置的热状态参数和熔池特征参数输入所述工艺参数调整向量场进行概率矩阵运算，得到当前补焊位置对应各工艺参数的调整概率值；

37、基于所述调整概率值进行最优工艺参数判定和修正量生成，得到包含焊接电流、焊接速度、送丝速度的补焊工艺参数修正方案，并转换为焊接实时调控指令完成闭环补焊控制。

38、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控系统，所述系统包括：

39、特征约束模块，用于对多传感器采集的原始焊接信号进行特征提取和约束形式化处理，生成多区域补焊约束数据，所述多区域补焊约束数据包括气膜孔坐标、缺陷权重和热敏感区域类型；

40、势场构建模块，用于基于所述多区域补焊约束数据中的气膜孔坐标和缺陷权重，通过高斯函数组合构建反映气膜孔周边热需求优先级分布的动态热势场矩阵；

41、动态建模模块，用于将所述动态热势场矩阵作为驱动源，建立包含热梯度驱动项和热扩散平滑项的焊接热输入动态场；

42、自适应融合模块，用于根据补焊区域热敏感等级和当前位置热势场强度计算气膜孔保护影响系数，生成局部防堵约束分量并与所述焊接热输入动态场融合，得到气膜孔区域自适应热输入控制场；

43、闭环调控模块，用于基于所述气膜孔区域自适应热输入控制场和热敏感区域类型特征构建工艺参数调整向量场，通过动态概率计算生成各补焊位置的工艺参数修正方案，并转换为焊接实时调控指令完成闭环补焊控制。

44、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控程序，所述基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控程序配置为实现如上文中任一项所述的基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法的步骤。

45、此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控程序，所述基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控程序被处理器执行时实现如上文中任一项所述的基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法的步骤。

46、本发明提供了一种基于多传感反馈的工艺参数动态智能调控方法，该方法通过融合多传感器实时反馈信息，构建了从环境感知、热场建模到工艺参数动态调控的闭环智能控制体系，实现了涡轮叶片气膜孔周边补焊过程中热输入的精细化、自适应管理；通过建立基于高斯函数的动态热势场矩阵，将缺陷分布与优先级转化为可量化的热需求空间模型，引导焊接能量按需分配；引入热梯度驱动项与热扩散平滑项，有效平衡了局部熔合需求与整体热场均匀性，避免热集中引发的变形或裂纹；进一步结合气膜孔保护影响系数与局部防堵约束分量，在确保缺陷充分修复的同时，显著降低了熔融金属流淌堵塞微孔的风险；最终通过工艺参数调整向量场与动态概率决策机制，将复杂的多目标优化问题转化为可实时执行的调控指令，提升了补焊过程的智能化水平与工艺鲁棒性。整体方案解决了传统补焊方法在复杂薄壁结构中热输入难以精准控制、易损伤气膜孔的关键难题，显著提高了涡轮叶片修复的质量一致性、安全性和自动化程度。