一种压机顶锤裂纹检测方法技术

本发明专利技术公开一种压机顶锤裂纹检测方法，包括以下步骤：步骤1、在压机顶锤前端安装声发射检测模块，通过声发射检测模块对压机工作现场声波信号进行实时采集；步骤2、采用信号调整模块对步骤1采集到的声波信号处理成适度信噪比和幅值电压的信号，得到模拟声波信号；步骤3、采用数据采集设备将模拟声波信号转换为数字声波信号，并将数字声波信号储于压机控制柜的存储设备；步骤4、采用混合编程方式，将声波信号识别算法编译成应用程序，并将其集成到压机控制系统；步骤5、通过压机控制柜人机交互屏调用应用程序，对数字声波信号进行预处理和顶锤裂纹声波信号识别，若识别到顶锤裂纹声波信号，报警输出给压机控制系统，控制压机停止加热并泄压。热并泄压。热并泄压。

【技术实现步骤摘要】
一种压机顶锤裂纹检测方法


[0001]本专利技术属于裂纹无损检测
，具体涉及一种压机顶锤裂纹检测方法。

技术介绍

[0002]顶锤是六面顶压机的关键部件，主要材料为钨钻系列的硬质合金，在使用过程中，顶锤承受着巨大的拉应力、压应力、剪切应力及温度场的交变热应力作用，处于超临界应力状态。硬质合金本身又是脆性材料，疲劳损伤、工艺缺陷及顶锤校对不当、合成块放置不当等外界因素影响，都会导致顶锤发生破裂。操作工若未及时发现顶锤破裂，进行卸压停热操作，将会导致高压腔内压力外泄，进而造成碎屑及合成块飞溅、“放炮”、顶锤损坏等危害，带来人员伤亡隐患和经济损失，因此，如何判断顶锤裂纹是其中一个亟需解决的关键技术问题。
[0003]目前，对于顶锤裂纹的检测，主要依靠经验判断，常用方法为：（1）划锤目视检测，操作者首先目视观察顶锤是否有裂纹，同时用锯条轻轻滑过锤面，通过手感判断是否有裂纹；（2）听声判断，在金刚石合成过程中，有经验的操作工人通过听取是否发生类似“锯片掰断”的声音，判断顶锤破裂，但是由于现场噪音干扰，及注意力等个人因素影响，导致声音识别困难，效果不好；（3）采用高速摄像机进行图像采集，进而进行图像识别，也因受现场条件所限而作罢；（4）加热顶锤中通有加热电流会产生不可预估的交变磁场，采用涡流检测这类需要感知磁场变化的检测方法，难以预估该交变磁场对检测系统的影响。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种压机顶锤裂纹检测方法，硬质合金顶锤裂纹产生和裂纹扩展都会有较强的声发射信号产生，可以作为采用声发射方式检测顶锤裂纹的声发射源。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现：一种压机顶锤裂纹检测方法，包括以下步骤：步骤1、在压机顶锤前端安装声发射检测模块，通过声发射检测模块对压机工作现场声波信号进行实时采集；步骤2、采用信号调整模块对步骤1采集到的声波信号处理成适度信噪比和幅值电压的信号，得到模拟声波信号；步骤3、采用数据采集设备将模拟声波信号转换为数字声波信号，并将数字声波信号储于压机控制柜的存储设备；步骤4、采用C++和MATLAB混合编程方式，将数字声波信号识别算法编译成应用程序，并将应用程序集成到压机控制系统；步骤5、通过压机控制柜人机交互屏调用所述应用程序，对所述数字声波信号进行预处理和顶锤裂纹声波信号识别，若识别到顶锤裂纹声波信号，报警输出给压机控制系统，控制压机停止加热并泄压。
[0006]优选的，采用压机顶锤裂纹检测装置进行顶锤裂纹检测，所述压机顶锤裂纹检测装置包括声发射检测模块、信号调整模块、位于压机一侧的压机控制柜，所述压机控制柜上设置有数据采集设备、存储设备。
[0007]优选的，所述声发射检测模块包括压电式元件、前置放大电路、壳体、阻尼剂、声耦合剂和线缆，所述声发射检测模块安装在顶锤的钢环上，使压电式元件紧密接触顶锤钢环，并在压电式元件与顶锤钢环之间涂抹声耦合剂。
[0008]优选的，步骤1中对压机工作现场声波信号进行实时采集主要采集金刚石合成流程的连通超压、保压、二次超压、保压及卸压阶段。
[0009]优选的，对压机工作现场声波信号进行实时采集的信号检测频率段为50 Hz～20 KHz。
[0010]优选的，步骤3中所述数字声波信号包括噪音声波信号、疑似声波信号和顶锤裂纹声波信号。
[0011]优选的，步骤4中所述数字声波信号识别算法为粒子群算法、自编码算法、支持向量机、神经网络算法、超参数优化算法和ｋ最邻近算法中的至少两种算法的组合。
[0012]优选的，步骤5中对所述数字声波信号进行顶锤裂纹声波信号识别的主要步骤为：（1）采用深度学习的堆栈自动编码器构建神经网络模型；（2）采用粒子群算法优化神经网络模型的Dropout参数和权重衰减系数，从而获取最优的神经网络模型；（3）将对所述数字声波信号进行预处理得到的数据集输入神经网络模型，以顶锤裂纹声波信号特征为输出，对顶锤裂纹声波信号进行识别。
[0013]优选的，对所述数字声波信号进行预处理的主要步骤为：（1）对连续数字声波信号进行滑动窗处理，得到片段数字声波信号；（2）对片段数字声波信号数据做傅里叶变换得到频域信号数据；（3）通过最大最小值法对频域信号数据进行归一化到[0,1]区间内；（4）对归一化数据建立数据集，并将数据集作为对顶锤裂纹声波信号识别分析时的输入。
[0014]优选的，所述滑动窗函数类型为矩形窗函数、汉宁窗函数、海明窗函数、平顶窗函数中的一种；所述最大最小值法的计算公式为：式中：min(x(n))和max(x(n))分别表示样本数据x(n)的最小值和最大值；x(k)为第k个样本数据。
[0015]本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术将声发射检测模块安装在顶锤上部的钢环上，声波信号检测过程和金刚石生产过程无相互影响；（2）本专利技术提供的检测工艺和检测设备简单，信号采集分析成本低廉，与超声波检测、激光全息照相、涡流检测等检测方式相比，本专利技术提供的检测过程中不需要额外操作（撒磁粉、显像材料等）及其他辅助设备，大大降低了设备安装复杂性，提高检测连续性及自
动化程度；（3）本专利技术提供的检测方法不需要人工操作，实现在线智能检测，且检测精度高、准确率高；（4）本专利技术采用的声发射检测方法对检测对象的几何尺寸、检测接触程度不敏感，比较适用于高温、高压、易燃等恶劣条件下其他检测方式难以利用的场合。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的顶锤裂纹检测装置的结构示意图；附图标记：1、顶锤；2、发射检测模块；3、信号调整模块；4、数据采集设备；5、存储设备；6、压机控制柜。
具体实施方式
[0017]下面根据附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0018]实施例1如图所示，采用压机顶锤裂纹检测装置进行顶锤裂纹检测，所述压机顶锤裂纹检测装置包括声发射检测模块2、信号调整模块3、位于压机一侧的压机控制柜6，所述压机控制柜6上设置有数据采集设备4、存储设备5。所述声发射检测模块2包括压电式元件、前置放大电路、壳体、阻尼剂、声耦合剂和线缆，所述声发射检测模块2安装在顶锤1的钢环上，使压电式元件紧密接触顶锤钢环，并在压电式元件与顶锤钢环之间涂抹声耦合剂。
[0019]压机顶锤裂纹检测方法，包括以下步骤：步骤1、在压机顶锤前端安装声发射检测模块，通过声发射检测模块对压机工作现场声波信号进行实时采集；主要采集金刚石合成流程的连通超压、保压、二次超压、保压及卸压阶段；对压机工作现场声波信号进行实时采集的信号检测频率段为50 Hz～20 KHz。
[0020]步骤2、采用信号调整模块对步骤1采集到的声波信号处理成适度信噪比和幅值电压的信号，得到模拟声波信号；步骤3、采用数据采集设备将模拟声波信号转换为数字声波信号，并将数字声波信号储于压机控制柜的存储设备；所述数字声波信号包括噪音声波信号、疑似声波信号和顶锤裂纹声波信号。
[0021]步骤4、采用C++和MATLAB混合编程方式，将数字声波信号识别算法编译成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压机顶锤裂纹检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、在压机顶锤前端安装声发射检测模块，通过声发射检测模块对压机工作现场声波信号进行实时采集；步骤2、采用信号调整模块对步骤1采集到的声波信号处理成适度信噪比和幅值电压的信号，得到模拟声波信号；步骤3、采用数据采集设备将模拟声波信号转换为数字声波信号，并将数字声波信号储于压机控制柜的存储设备；步骤4、采用C++和MATLAB混合编程方式，将数字声波信号识别算法编译成应用程序，并将应用程序集成到压机控制系统；步骤5、通过压机控制柜人机交互屏调用所述应用程序，对所述数字声波信号进行预处理和顶锤裂纹声波信号识别，若识别到顶锤裂纹声波信号，报警输出给压机控制系统，控制压机停止加热并泄压。2.根据权利要求1所述的一种压机顶锤裂纹检测方法，其特征在于：采用压机顶锤裂纹检测装置进行顶锤裂纹检测，所述压机顶锤裂纹检测装置包括声发射检测模块（2）、信号调整模块（3）、位于压机一侧的压机控制柜（6），所述压机控制柜（6）上设置有数据采集设备（4）、存储设备（5）。3.根据权利要求1或2所述的一种压机顶锤裂纹检测方法，其特征在于：所述声发射检测模块（2）包括压电式元件、前置放大电路、壳体、阻尼剂、声耦合剂和线缆，所述声发射检测模块（2）安装在顶锤（1）的钢环上，使压电式元件紧密接触顶锤钢环，并在压电式元件与顶锤钢环之间涂抹声耦合剂。4.根据权利要求1所述的一种压机顶锤裂纹检测方法，其特征在于：步骤1中对压机工作现场声波信号进行实时采集主要采集金刚石合成流程的连通超压、保压、二次超压、保压及卸压阶段。5.根据权利要求1或4所述的一种压机顶锤裂纹检测方法，其特征在于：对压机工作现场声波信号进行实时采集的信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜全斌，王方方，李昂，李伟，王庆海，马文魁，张黎燕，刘明刚，华淑杰，屈龙轩，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，
类型：发明
国别省市：