涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质技术方案

本申请涉及一种涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质，其中，该涂层质量在线预测方法包括：获取涂层生长过程中的过程信息参数；所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息。通过本申请，解决了微弧氧化过程涂层质量无法在线评估的问题，实现了在微弧氧化过程对涂层质量进行在线评估。

【技术实现步骤摘要】
涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质
本申请涉及金属材料表面处理工程领域，特别是涉及一种涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质。
技术介绍
近年来，镁合金、钛合金等金属作为医用植入材料广泛应用于人体植入器、心血管以及腔道介入治疗支架等。镁合金、钛合金等金属材料抗腐蚀性差的特点，制约了其应用的推广。微弧氧化(Micro-arcoxidation，MAO)作为一种新兴的材料表面改性技术，通过控制其电参数和电解液组成，可在镁合金、钛合金表面生长出基体结合力强、硬度高、耐磨性高和抗腐蚀性强的陶瓷涂层。然而，微弧等离子体的瞬变性、电弧演变过程的不确定和不可预测性使得涂层生长过程和性能难以被准确定量调控和预测，甚至出现后期火花放电对膜层的随机烧损。在相关技术中，采用离线式破坏性检测方法来检测涂层质量。然而，涂层生长过程伴随着电、热、光、声等物理信息，这些物理信息包含了丰富的涂层质量关联特征。传统的过程信息特征参数提取及其与质量的关联规则多数靠经验判断获得，而微弧氧化过程的物理信息很难通过肉眼或操作者的经验判断直接获得有效特征参数。目前针对相关技术中，微弧氧化过程涂层质量无法在线评估的问题，尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质，以至少解决相关技术中微弧氧化过程涂层质量无法在线评估的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种涂层质量在线预测方法，包括：获取涂层生长过程中的过程信息参数；所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息。在其中一些实施例中，在将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中之前，所述方法还包括：构建初始涂层质量预测模型；在不同工艺参数条件下，对阳极金属进行微弧氧化涂层制备，并在制备过程中获取建模特征参数集和对应的建模质量参数集，将每一组建模特征参数集和对应的建模质量参数集作为一组训练样本；根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型。在其中一些实施例中，所述根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型包括：将所述建模特征参数集输入至所述初始涂层质量预测模型，得到预测质量参数集；若所述预测质量参数集与所述建模特征参数集对应的建模质量参数集有差异，则调整所述初始涂层质量预测模型的参数，得到所述涂层质量预测模型。在其中一些实施例中，所述根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型包括：将多组所述训练样本划分为辨识样本和校验样本，所述辨识样本的样本数量多于所述校验样本的样本数量；根据所述辨识样本，对所述初始涂层质量预测模型进行训练；根据所述校验样本，对训练后的初始涂层质量预测模型进行测试，得到所述涂层质量预测模型。在其中一些实施例中，所述在制备过程中获取建模特征参数集包括：获取涂层生长过程中的原始过程数据；对所述原始过程数据进行预处理，以在所述原始过程数据中筛选出目标过程数据；根据预设时间区间，将所述目标过程数据分割成多个不同时间区间的目标过程数据；提取每个时间区间内目标过程数据的特征参数，得到特征参数集，所述特征参数包括所述目标过程数据的最大值、最小值、初始值、平均值、极值、升降幅值、方差和标准偏差；根据所述特征参数集中的特征参数与涂层质量参数的关联性，筛选出与所述涂层质量参数相关联的特征参数，组成所述建模特征参数集。在其中一些实施例中，所述建模质量参数集包括微观形貌、物相组成、涂层厚度、耐磨性、孔隙率和耐蚀性中的至少一种。第二方面，本申请实施例提供了一种涂层质量在线预测系统，包括：涂层制备设备、过程信息采集设备和处理设备；其中，所述处理设备与所述过程信息采集设备连接；所述涂层制备设备用于在不同工艺参数条件下，对阳极金属进行微弧氧化涂层制备；所述过程信息采集设备用于涂层生长过程中的过程信息参数，所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；所述处理设备用于将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息。在其中一些实施例中，所述过程信息采集设备包括电压传感器、电流传感器、高速摄影仪、光纤光谱仪和声纳传感器；所述电压传感器和所述电流传感器用于采集电信号，所述高速摄影仪用于采集图像信号，所述光纤光谱仪用于采集光谱信号，所述声纳传感器用于采集声信号。在其中一些实施例中，所述系统还包括涂层质量检测设备，所述涂层质量检测设备与所述处理设备连接，所述涂层质量检测设备用于进行涂层质量检测实验，获取涂层质量数据并传输至所述处理设备；所述涂层质量检测设备包括扫描电子显微镜、X射线能谱仪、涂层测厚仪、磨损试验仪、盐雾检测仪和粗糙度测量仪；其中，所述扫描电子显微镜用于检测涂层表面微观形貌；所述X射线能谱仪用于检测涂层物相组成；所述涂层测厚仪用于测量涂层厚度；所述磨损试验仪用于检测涂层耐磨性；所述粗糙度测量仪用于测量涂层孔隙率；所述盐雾检测仪用于检测涂层耐蚀性。第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理设备执行时实现如上述第一方面所述的涂层质量在线预测方法。相比于相关技术，本申请实施例提供的涂层质量在线预测方法、系统以及计算机可读存储介质，通过获取涂层生长过程中的过程信息参数；所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息，解决了微弧氧化过程涂层质量无法在线评估的问题，实现了在微弧氧化过程对涂层质量进行在线评估。本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为本申请实施例中涂层质量在线预测方法的流程图；图2为本申请实施例中获取涂层质量信息的流程图一；图3为本申请实施例中构建初始涂层质量预测模型的示意图；图4为本申请实施例中获取涂层质量信息的流程图二；图5为本申请实施例中获取建模特征参数集的流程图；图6a为本申请优选实施例中涂层厚度预测值与实测值的示意图一；图6b为本申请优选实施例中涂层厚度预测值与实测值的示意图二；图7为本申请实施例中涂层质量在线预测系统的结构框图；图8为本申请实施例中涂层质量在线预测系统的结构示意图；图9为本申请实施例的涂层质量在线预测设备的硬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂层质量在线预测方法，其特征在于，包括：/n获取涂层生长过程中的过程信息参数；所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；/n将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种涂层质量在线预测方法，其特征在于，包括：
获取涂层生长过程中的过程信息参数；所述过程信息参数包括电信号、图像信号、光谱信号和声信号中的至少一种；
将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中，得到涂层质量信息。


2.根据权利要求1所述的涂层质量在线预测方法，其特征在于，在将所述过程信息参数输入至预先构建的涂层质量预测模型中之前，所述方法还包括：
构建初始涂层质量预测模型；
在不同工艺参数条件下，对阳极金属进行微弧氧化涂层制备，并在制备过程中获取建模特征参数集和对应的建模质量参数集，将每一组建模特征参数集和对应的建模质量参数集作为一组训练样本；
根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型。


3.根据权利要求2所述的涂层质量在线预测方法，其特征在于，所述根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型包括：
将所述建模特征参数集输入至所述初始涂层质量预测模型，得到预测质量参数集；
若所述预测质量参数集与所述建模特征参数集对应的建模质量参数集有差异，则调整所述初始涂层质量预测模型的参数，得到所述涂层质量预测模型。


4.根据权利要求2所述的涂层质量在线预测方法，其特征在于，所述根据多组所述训练样本对所述初始涂层质量预测模型进行训练，得到所述涂层质量预测模型包括：
将多组所述训练样本划分为辨识样本和校验样本，所述辨识样本的样本数量多于所述校验样本的样本数量；
根据所述辨识样本，对所述初始涂层质量预测模型进行训练；
根据所述校验样本，对训练后的初始涂层质量预测模型进行测试，得到所述涂层质量预测模型。


5.根据权利要求2所述的涂层质量在线预测方法，其特征在于，所述在制备过程中获取建模特征参数集包括：
获取涂层生长过程中的原始过程数据；
对所述原始过程数据进行预处理，以在所述原始过程数据中筛选出目标过程数据；
根据预设时间区间，将所述目标过程数据分割成多个不同时间区间的目标过程数据；
提取每个时间区间内目标过程数据的特征参数，得到特征参数集，所述特征参数包括所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仲昭，杨凯，文昌晖，
申请(专利权)人：贵州中医药大学第一附属医院，贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52