基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法技术

本发明专利技术涉及图像数据处理技术领域，尤其是基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，包括如下步骤：S1：得到N组尺寸相同的管道铸件毛坯；S2：获取铸件超声三维成像图；S3：将管道铸件毛坯高频加热；S4：得到管道三维铸造模型；S5：判断铸造质量是否合格；S6：重复步骤S2

【技术实现步骤摘要】
基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法


[0001]本专利技术涉及图像数据处理
，尤其是基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法。

技术介绍

[0002]型砂粉是在金属的铸造加工时常用的一种辅助材料，其为铸造中用来造型的材料，在铸造过程中起到重要作用。
[0003]普通的型砂粉一般由铸造用原砂、型砂粘结剂和辅加物等造型材料按一定的比例混合而成，传统的型砂中一般都加入了一定量的煤粉，煤粉中一般都会含有一定量的S。例如在专利公开号为CN104226889B的专利文献中就公开了一种铸造除尘灰再生型砂及其制备工艺，由其型砂成分组成就可以看出其内部存在旧砂、除尘灰、新砂和熟石灰等，其中除尘灰内部就包含煤粉等原料。
[0004]由于传统型砂粉受热后会产生一种胶质体，胶质体的膨胀可部分的堵塞砂型表面沙粒间的间隙，使铁液不易渗出。而在型砂铸造工艺中添加适量的型砂粉可以提高铸件的铸造质量，型砂添加过少就会导致铸件容易出现粘砂、砂眼、气孔等铸造缺陷。
[0005]另外，传统型砂粉在铸造工艺过程中煤粉在加热后容易产生有毒气体且具有刺激性气味，若添加量过大会存在渗入铸造件金属液内部的风险，对于一些后期需要用于食品类的铸造件来说也会存在有害物质含量检测不合格的问题。
[0006]因此，在铸造的过程中需要知晓铸件在添加型砂粉时的合理用量，以达到既能够保证铸造质量满足要求又能够补不影响铸造产品的正常使用质量检测的目的。
[0007]为此，本专利技术针对现有的型砂粉不同用量对型砂铸造件质量影响的问题进行了研究，特此提出了一种基于图像处理分析铸件获得数据并完成数据分析来得出型砂粉体积用量对铸件质量影响的方法，用以更好地解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，包括如下步骤：S1：相同环境下量取N组不同体积用量的型砂粉，并分别制成具有不同面砂厚度值的面砂，在各组面砂的外围依次实现填充砂造型，分别制备得到N组砂型模型，在相同工艺条件下依次向各组砂型模型内浇注铸造液并得到N组尺寸相同的管道铸件毛坯；S2：通过三维超声扫描获取当前的一个管道铸件毛坯的铸件超声三维成像图；S3：将当前的管道铸件毛坯置于密闭容器内并利用非接触式高频加热的方式加热30S
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60S，停止加热后将密闭容器内部气体导出收集至集气瓶内待用；S4：将获取的铸件超声三维成像图的全部参数信息录入三维建模软件，重建得到与扫描得到的铸件超声三维成像图参数相同的管道三维铸造模型；其中，管道三维铸造模型内部包含对应的真实管道铸件毛坯的全部的尺寸参数信息；
S5：分析计算得到当前管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况并判断其铸造质量是否合格；S6：重复步骤S2
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步骤S5，并依次获取其余各个管道铸件毛坯对应的管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况及铸造质量是否合格；S7：将各所得的管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况与其铸造所用的不同型砂粉体积用量制得的面砂厚度值建立对应关系，统计得到在保证管道铸件毛坯合格情况下的砂粉用量范围。
[0009]在上述任一方案中优选的是，步骤S5中，分析计算得到当前管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况并判断其铸造质量是否合格的具体步骤如下：获取当前管道三维铸造模型对应的模拟精加工有效管道三维模型；获取模拟精加工有效管道三维模型的有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图像，并获取各图像表面的工作面质量情况；获取模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷分布情况；根据获得的工作面铸造缺陷分布情况、内部铸造缺陷分布情况分析得出作为工作面的管道内表面、管道外表面的铸造缺陷占比是否合格，整个模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷占比是否合格，当管道外表面的铸造缺陷占比、内部铸造缺陷占比均合格时则当前模拟精加工有效管道三维模型的铸造质量初步合格，否则不合格。
[0010]在上述任一方案中优选的是，获取当前管道三维铸造模型对应的模拟精加工有效管道三维模型的具体步骤如下：获取管道铸件毛坯对应精加工后的标准铸造管件的参数尺寸；在当前的管道三维铸造模型的中心外围同轴创建管状拉伸特征，管状拉伸特征的内径与标准铸造管件的外径尺寸相同，拉伸长度大于管道三维铸造模型的长度，拉伸完成后选择特征切除，得到外径尺寸与标准铸造管件的外径相同的外切管道三维铸造模型；在当前的外切管道三维铸造模型的中心内腔处同轴创建柱状拉伸特征，柱状拉伸特征的外径与标准铸造管件的内径尺寸相同，拉伸长度大于管道三维铸造模型的长度，拉伸完成后选择特征切除，得到内径尺寸与标准铸造管件的内径相同的内切管道三维模型；对当前的内切精加工管道三维模型两端面完成特征切削并得到与标准铸造管件的尺寸完全相同的模拟精加工有效管道三维模型。
[0011]在上述任一方案中优选的是，获取模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷分布情况的具体步骤如下：将模拟精加工有效管道三维模型内部的气孔缺陷、缩松、缩孔缺陷、裂纹缺陷统称为孔隙特征；利用有限元分析配合三维笛卡尔网格的嵌入式离散裂缝网格剖分方法获取模拟精加工有效管道三维模型内部的孔隙位置分布情况，同时统计孔隙特征的孔隙总体积，并将孔隙总体积与模拟精加工有效管道三维模型的整体体积占比得到孔隙占比率；根据获取模拟精加工有效管道三维模型内部的各个孔隙特征的体积情况将其按照体积大小降序排列，获取体积排序前M位的孔隙特征并分别得到M个孔隙特征的长、宽、高方向上的尺寸；判断当前各个孔隙特征对应的真实铸造缺陷类型，同时分析各个真实铸造缺陷的
长、宽、高尺寸是否达到报废要求、孔隙占比率是否达到报废要求，若均未达到报废要求，则当前取模拟精加工有效管道三维模型合格，即对应的管道铸件毛坯的铸造强度合格；否则不合格。
[0012]在上述任一方案中优选的是，其中，M为≥3的自然数。
[0013]在上述任一方案中优选的是，获取模拟精加工有效管道三维模型的有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图像，并获取各图像表面的工作面质量情况的具体步骤如下：依次将有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图像分别置于图像处理软件内部；将有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图像分别单独进行二值化处理；利用平滑函数与图像卷积平滑噪声，然后再对卷积结果运用微商方法提取边界点集，消除虚假边界点；运用一阶微商算子或二阶微商算子，根据各像点处的微商幅值判定其是否为边界点；利用Canny算子同时采用双阈值算法实现边缘点检测和连接边缘，分别得到有效内表面平面展开图像内部的、有效外表面平面展开图像内部的各代表着孔类、裂缝类铸造缺陷的特征区域的边缘特征；根据各边缘特征建立面积求和函数，得到孔类、裂缝类铸造缺陷在有效内表面平面展开图像中的占比、整体数量及分布位置；得到孔类、裂缝类铸造缺陷在有效外表面平面展开图像中的占比、整体数量及分布位置；根据上述结果及设定的当前管件加工要求的表面粗糙度，对比判断有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：相同环境下量取N组不同体积用量的型砂粉，并分别制成具有不同面砂厚度值的面砂，在各组面砂的外围依次实现填充砂造型，分别制备得到N组砂型模型，在相同工艺条件下依次向各组砂型模型内浇注铸造液并得到N组尺寸相同的管道铸件毛坯；S2：通过三维超声扫描获取当前的一个管道铸件毛坯的铸件超声三维成像图；S3：将当前的管道铸件毛坯置于密闭容器内并利用非接触式高频加热的方式加热30S
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60S，停止加热后将密闭容器内部气体导出收集至集气瓶内待用；S4：将获取的铸件超声三维成像图的全部参数信息录入三维建模软件，重建得到与扫描得到的铸件超声三维成像图参数相同的管道三维铸造模型；其中，管道三维铸造模型内部包含对应的真实管道铸件毛坯的全部的尺寸参数信息；S5：分析计算得到当前管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况并判断其铸造质量是否合格；S6：重复步骤S2
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步骤S5，并依次获取其余各个管道铸件毛坯对应的管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况及铸造质量是否合格；S7：将各所得的管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况与其铸造所用的不同型砂粉体积用量制得的面砂厚度值建立对应关系，统计得到在保证管道铸件毛坯合格情况下的砂粉用量范围。2.根据权利要求1所述的基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，其特征在于：步骤S5中，分析计算得到当前管道三维铸造模型的铸造缺陷分布情况并判断其铸造质量是否合格的具体步骤如下：获取当前管道三维铸造模型对应的模拟精加工有效管道三维模型；获取模拟精加工有效管道三维模型的有效内表面平面展开图像、有效外表面平面展开图像，并获取各图像表面的工作面质量情况；获取模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷分布情况；根据获得的工作面铸造缺陷分布情况、内部铸造缺陷分布情况分析得出作为工作面的管道内表面、管道外表面的铸造缺陷占比是否合格，整个模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷占比是否合格，当管道外表面的铸造缺陷占比、内部铸造缺陷占比均合格时则当前模拟精加工有效管道三维模型的铸造质量初步合格，否则不合格。3.根据权利要求2所述的基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，其特征在于：获取当前管道三维铸造模型对应的模拟精加工有效管道三维模型的具体步骤如下：获取管道铸件毛坯对应精加工后的标准铸造管件的参数尺寸；在当前的管道三维铸造模型的中心外围同轴创建管状拉伸特征，管状拉伸特征的内径与标准铸造管件的外径尺寸相同，拉伸长度大于管道三维铸造模型的长度，拉伸完成后选择特征切除，得到外径尺寸与标准铸造管件的外径相同的外切管道三维铸造模型；在当前的外切管道三维铸造模型的中心内腔处同轴创建柱状拉伸特征，柱状拉伸特征的外径与标准铸造管件的内径尺寸相同，拉伸长度大于管道三维铸造模型的长度，拉伸完成后选择特征切除，得到内径尺寸与标准铸造管件的内径相同的内切管道三维模型；对当前的内切精加工管道三维模型两端面完成特征切削并得到与标准铸造管件的尺
寸完全相同的模拟精加工有效管道三维模型。4.根据权利要求3所述的基于图像处理分析型砂粉用量对铸造质量影响的方法，其特征在于：获取模拟精加工有效管道三维模型的内部铸造缺陷分布情况的具体步骤如下：将模拟精加工有效管道三维模型内部的气孔缺陷、缩松、缩孔缺陷、裂纹缺陷统称为孔隙特征；利用有限元分析配合三维笛卡尔网格的嵌入式离散裂缝网格剖分方法获取模拟精加工有效管道三维模型内部的孔隙位置分布情况，同时统计孔隙特征的孔隙总体积，并将孔隙总体积与模拟精加工有效管道三维模型的整体体积占比得到孔隙占比率；根据获取模拟精加工有效...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔冰，孔渠，高朋，高璐，
申请(专利权)人：曲阜市龙祥冶铸辅料有限公司，
类型：发明
国别省市：