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专利号: 2025104399837
申请人: 湖南理工职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-11-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,包括:对铸件进行多模态数据采集,并进行预处理;

对预处理后的数据进行分析,提取影响铸件表面处理质量的特征信息,并对不同类型的数据进行融合,构建综合的质量评估数据集;

构建质量评估模型,识别表面处理中的异常情况,并生成质量评估结果;

根据质量评估结果,对铸件进行质量分类,并生成评估报告,提供质量状态判定及相关优化建议;

对铸件表面处理工艺进行调整与优化,提高整体制造质量,并实现质量评估的持续改进;

所述构建质量评估模型包括,基于表面特征数据、工艺参数数据及热力数据,分别计算表面特征质量评分 、工艺参数影响评分 及热力数据影响评分 ,并对各评分进行归一化处理;

所述表面特征质量评分 的计算公式为:

;

其中,为表面测量点的总数;为表面特征索引,表示第个测量点的数据; 为第 个测量点的权重因子, 为第 个测量点的表面特征函数,为实际表面特征值,为表面特征的理想目标值, 为指数衰减因子, 为伽马函数,计算特征数据分布的合理性; 为时间影响函数,为时间积分的上限,为时间变量; 为微小时间增量,表示积分过程中无限小的时间步长;

时间影响函数 ,展开形式为:

;

其中,为时间变量,表示当前时间点,影响测量数据的时间参数;为积分变量,表示时间积分过程中的微小时间步长,用于计算累积影响。

2.如权利要求1所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述多模态数据包括形貌数据、热力数据和工艺特征数据;

所述形貌数据包括,铸件的几何形状、表面粗糙度、加工纹理及涂层厚度信息;

所述热力数据包括,铸件表面的温度分布信息、热处理区域特性及涂层的热稳定性;

所述工艺特征数据包括,铸件的材料信息、加工参数、应力分布、环境因素及质量检测历史数据。

3.如权利要求2所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述预处理包括,对所述多模态数据进行格式转换、去噪处理、坐标对齐及归一化处理,以满足后续分析的要求,其中:所述格式转换包括,对采集的形貌数据、热力数据及工艺特征数据进行数据格式标准化,使不同数据来源具备统一的数据结构,以适应后续计算与分析;

所述去噪处理包括,对形貌数据中的测量误差、热力数据中的环境干扰及工艺特征数据中的异常值进行噪声滤除,以提高数据的准确性和稳定性;

所述坐标对齐包括,对形貌数据与热力数据进行空间坐标匹配,使不同数据类型在统一的坐标系下进行融合计算,以确保数据的一致性和对比分析的准确性;

所述归一化处理包括,对不同单位、不同尺度的数据进行数值标准化,以消除因数据维度差异带来的计算偏差,确保后续特征提取和模型计算的稳定性。

4.如权利要求3所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述提取影响铸件表面处理质量的特征信息包括,从形貌数据中提取几何偏差、表面粗糙度变化率、加工纹理模式及涂层厚度分布,以表征铸件表面的结构完整性和加工均匀性;

从热力数据中提取温度梯度变化、区域平均温度分布、局部热点异常及冷却均匀性,以表征铸件表面处理过程中的热处理一致性和涂层稳定性;

从工艺特征数据中提取加工参数偏差、应力分布趋势、生产环境影响因子及质量检测历史统计值,以关联工艺参数与表面质量之间的关系。

5.如权利要求4所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述构建综合的质量评估数据集包括,对不同来源的特征信息进行关联匹配,建立形貌特征、热力特征和工艺特征之间的映射关系,其中:通过形貌数据与热力数据的关联,分析表面粗糙度变化对热处理均匀性的影响,评估涂层厚度分布与温度分布的耦合情况;

通过形貌数据与工艺特征数据的关联,评估加工参数对铸件几何精度的影响,判断喷丸强度、涂层沉积工艺对表面形貌的优化程度;

通过热力数据与工艺特征数据的关联,分析热处理温度控制与应力分布的关系,判断不同生产环境条件下的热处理稳定性;

采用多模态数据融合方法,对提取的特征信息进行统一表达,构建综合的质量评估数据集;

对融合后的质量评估数据集进行结构化存储,并转换为适用于质量评估模型计算的标准数据格式。

6.如权利要求5所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述工艺参数影响评分 的计算公式为:;

其中,为工艺参数索引,表示第 个工艺参数; 为工艺参数的总数, 为第 个工艺参数的调节因子,为工艺参数变量, 为工艺参数影响函数, 为工艺扰动函数,为工艺参数稳定性修正函数,为工艺参数积分计算的上限,为工艺参数积分计算的下限,工艺扰动变量, 为工艺扰动变量 的微小增量;

所述热力数据影响评分 的计算公式为:

;

其中, 为热力测点索引,为温度测点的总数, 为温度加权因子, 为第 处的温度数据, 为指数抑制因子, 为温度均匀性参数, 为温度扰动影响函数, 为温度稳定性修正函数,为积分上限, 为积分下限,为温度扰动变量, 为温度扰动变量 的微小增量;

基于 、 和 计算特征数据的综合偏差 ,衡量表面特征、工艺参数及热力数据之间的匹配程度,综合偏差 的计算公式为:;

其中, 为综合评估数据点总数,为综合偏差计算的索引值, 为均值, 为标准差;

基于计算得到的 、 、 及综合偏差 ,计算最终铸件表面处理质量评估值 ,用于表征铸件表面质量等级,计算公式为:;

其中, 为指数修正项,控制偏差对评分的影响;为调节因子。

7.如权利要求6所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述对铸件进行质量分类包括,当质量评分 时,判定质量等级为优秀,系统自动归档数据,并形成质量特征标准库,用于后续工艺优化参考;

当质量评分 时,判定质量等级为良好,结合历史数据分析影响因素,并调整工艺参数进行微调优化;

当质量评分 时,判定质量等级为可接受,系统进行多维关联分析,识别主要质量影响参数,并推荐优化路径;

当质量评分 时,判定质量等级为不合格,系统启动故障溯源分析,判定异常原因,并触发相应的质量优化措施。

8.如权利要求7所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,所述对铸件表面处理工艺进行调整与优化包括,基于质量评估结果,动态优化工艺参数,并对优化效果进行验证和迭代更新;

通过长期质量数据分析,建立趋势预测模型,监测生产批次稳定性,识别工艺参数对质量影响的长期趋势,并自适应调整制造工艺;

针对质量异常情况,实施故障诊断与精准优化,识别表面缺陷、工艺偏差及设备异常,采取相应的修正措施,并优化工艺流程;

建立闭环质量控制机制,结合历史优化数据,自动生成工艺改进方案,并通过数据可视化方式提供决策支持,确保质量优化的可持续性。

9.一种铸件表面处理质量评估系统,用于实施如权利要求1至8任一所述的铸件表面处理质量评估方法,其特征在于,包括:数据采集与预处理模块:对铸件进行多模态数据采集,并进行预处理;

质量特征提取与数据融合模块:对预处理后的数据进行分析,提取影响铸件表面处理质量的特征信息,并对不同类型的数据进行融合,构建综合的质量评估数据集;

质量评估模块:构建质量评估模型,识别表面处理中的异常情况,并生成质量评估结果;

质量分类模块:根据质量评估结果,对铸件进行质量分类,并生成评估报告,提供质量状态判定及相关优化建议;

质量优化与工艺调整模块:对铸件表面处理工艺进行调整与优化,提高整体制造质量,并实现质量评估的持续改进。