一种钢球表面硬度无损检测方法、检测设备及系统与流程

本发明涉及钢球无损检测，具体涉及一种钢球表面硬度无损检测方法、检测设备及系统。

背景技术：

1、耐磨钢球连续热处理自动化产线中，表面硬度均匀性是保障钢球抗冲击、抗碎裂及耐磨服役性能的关键质控指标。传统硬度检测手段以实验室离线压痕抽检、钢球剖切检测为主，两类检测方式均会对钢球造成不可逆损伤，且仅能选取局部点位开展检测，无法完整覆盖钢球全域球面，极易形成检测盲区，漏检局部硬度缺陷工件。

2、现阶段电磁涡流无损检测技术已逐步应用于钢球在线流水线检测，该技术依托电磁感应原理完成检测，全程不损伤钢球基体，可消除传统压痕、剖切检测带来的工件损耗与生产成本损耗。但现有涡流配套硬度数据评估算法无法实现合格检测数据与异常检测数据的有效解耦：其中合格数据对应钢球金相组织完好、全域硬度均匀测点输出的电磁响应信号，异常数据源于热处理工艺波动、表层脱碳等问题引发局部金相劣化、硬度下降区域产生的检测信号；异常数据会直接参与整体硬度综合运算，最终造成硬度评估结果失真、可信度偏低，无法适配现代化钢球生产线对全球面硬度高精度、高可靠在线检测的使用要求。

3、也就是说，现有技术的钢球表面硬度无损检测效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钢球表面硬度无损检测方法、检测设备及系统，用于解决现有技术中钢球表面硬度无损检测效果较差的技术问题。

2、第一方面，本发明一个实施例提供一种钢球表面硬度无损检测方法，所述方法包括：

3、获取待检测钢球表面上多个检测点的初始硬度检测数据及对应的空间位置信息；初始硬度检测数据包括复阻抗特征向量；复阻抗特征向量用于表征待检测钢球在检测点处的电磁响应特性；

4、根据空间位置信息将多个检测点划分至对应的空间环带，并在各个空间环带内，基于初始硬度检测数据的分布特性，将多个检测点划分为标准检测组和异常检测点集；空间环带用于将待检测钢球表面沿径向划分为多个分析区域；

5、计算标准检测组和异常检测点集之间的半径模长差异度，并对半径模长差异度进行分析，得到异常检测点异质性；半径模长差异度用于表征异常检测点集与标准检测组的电磁响应特性随半径变化的规律之间的偏离程度；异常检测点异质性用于表征异常检测点集在检测过程中的电磁响应行为相对于标准检测组的偏离稳定性；

6、根据异常检测点异质性，确定异常检测点集对应的权重系数；

7、基于权重系数对异常检测点集的初始硬度检测数据进行修正处理，得到修正后的硬度检测数据，并将修正后的硬度检测数据与标准检测组的初始硬度检测数据进行加权融合，得到目标硬度检测结果。

8、在一个实施例中，在各个空间环带内，基于初始硬度检测数据的分布特性，将多个检测点划分为标准检测组和异常检测点集的步骤，包括：

9、针对每个空间环带，计算空间环带内所有检测点的初始硬度检测数据的均值和标准差；

10、基于均值和标准差，确定空间环带对应的检测数据偏差范围；

11、将初始硬度检测数据处于检测数据偏差范围内的检测点划分为标准检测组，并将初始硬度检测数据未处于检测数据偏差范围内的检测点划分为异常检测点集。

12、在一个实施例中，计算标准检测组和异常检测点集之间的半径模长差异度的步骤，包括：

13、分别计算标准检测组对应的第一半径模长异步度和异常检测点集对应的第二半径模长异步度；

14、基于第一半径模长异步度与第二半径模长异步度之间的差值绝对值，得到半径模长差异度。

15、在一个实施例中，对半径模长差异度进行分析，得到异常检测点异质性的步骤，包括：

16、获取半径模长差异度随时间变化的检测时序数据；

17、基于检测时序数据，计算半径模长差异度对应的波动残差；波动残差用于表征半径模长差异度的不稳定性；

18、计算异常检测点集相对于基准异常检测点的异常数据均一性；基准异常检测点为在初始检测阶段从异常检测点集中选取的、用于提供数据参照的异常检测点；异常数据均一性用于表征异常检测点集内部电磁响应特性的一致性；

19、基于波动残差和异常数据均一性，计算得到异常检测点异质性。

20、在一个实施例中，根据异常检测点异质性，确定异常检测点集对应的权重系数的步骤，包括：

21、基于异常检测点异质性和预设的门限阈值，计算得到权重调节系数；

22、将异常检测点集对应的初始评估权重与权重调节系数相乘，得到异常检测点集对应的权重系数。

23、在一个实施例中，将修正后的硬度检测数据与标准检测组的初始硬度检测数据进行加权融合，得到目标硬度检测结果的步骤，包括：

24、将标准检测组的初始硬度检测数据和修正后的硬度检测数据，分别输入至预设的硬度反演模型中，得到对应的硬度反演值；

25、对所有硬度反演值进行加权平均计算，得到目标硬度检测结果。

26、在一个实施例中，标准检测组对应的第一半径模长异步度的计算步骤，包括：

27、获取标准检测组中各个检测点对应的第一截面圆半径和第一向量模长；

28、分别对第一截面圆半径和第一向量模长进行序列化处理，得到扫查半径序列和向量模长序列；

29、计算扫查半径序列和向量模长序列之间的第一形态相关系数；

30、基于第一形态相关系数，计算得到第一半径模长异步度。

31、在一个实施例中，异常检测点集对应的第二半径模长异步度的计算步骤，包括：

32、获取异常检测点集中各个检测点对应的第二截面圆半径和第二向量模长；

33、分别对第二截面圆半径和第二向量模长进行序列化处理，得到异常半径序列和异常模长序列；

34、计算异常半径序列和异常模长序列之间的第二形态相关系数；

35、基于第二形态相关系数，计算得到第二半径模长异步度。

36、第二方面，本发明另一个实施例提供了一种钢球表面硬度无损检测系统，所述系统包括：

37、获取模块，用于获取待检测钢球表面上多个检测点的初始硬度检测数据及对应的空间位置信息；初始硬度检测数据包括复阻抗特征向量；复阻抗特征向量用于表征待检测钢球在检测点处的电磁响应特性；

38、划分模块，用于根据空间位置信息将多个检测点划分至对应的空间环带，并在各个空间环带内，基于初始硬度检测数据的分布特性，将多个检测点划分为标准检测组和异常检测点集；空间环带用于将待检测钢球表面沿径向划分为多个分析区域；

39、分析模块，用于计算标准检测组和异常检测点集之间的半径模长差异度，并对半径模长差异度进行分析，得到异常检测点异质性；半径模长差异度用于表征异常检测点集与标准检测组的电磁响应特性随半径变化的规律之间的偏离程度；异常检测点异质性用于表征异常检测点集在检测过程中的电磁响应行为相对于标准检测组的偏离稳定性；

40、确定模块，用于根据异常检测点异质性，确定异常检测点集对应的权重系数；

41、修正模块，用于基于权重系数对异常检测点集的初始硬度检测数据进行修正处理，得到修正后的硬度检测数据；

42、融合模块，用于将修正后的硬度检测数据与标准检测组的初始硬度检测数据进行加权融合，得到目标硬度检测结果。

43、第三方面，本发明又一个实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

44、第四方面，本发明再一个实施例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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述方法的步骤。

45、本发明具有如下有益效果：

46、本发明实施例依托钢球球面径向空间环带划分策略，结合复阻抗特征向量表征的电磁响应数据区分标准检测组与异常检测点集，可分离热处理脱碳、硬度偏低带来的缺陷测点与金相合格测点，解决常规算法无法解耦正常、异常检测数据的痛点。通过计算标准检测组和异常检测点集的半径模长差异度量化二者电磁响应随球面半径变化规律的偏离程度，再基于时序波动特征求解异常检测点异质性，反映缺陷信号的隐蔽程度；依托异常检测点异质性动态生成自适应权重系数，对异常检测点原始电磁数据做降权修正，弱化劣化组织失真数据对整体评估的干扰。最终融合标准组原始数据与修正后异常数据加权计算目标硬度检测结果，既能完整覆盖钢球全表面检测信息，规避局部缺陷漏检，又能消除球面扫查线速度非线性衰减带来的系统信号干扰，进而提升了钢球表面硬度无损检测效果。