棒材缺陷超聲識(shí)別應(yīng)用數(shù)據(jù)融合技術(shù)的分析

錢國慶

【摘要】由于鍛造的工藝及程序的影響，鍛造出的棒材可能會(huì)存在很多的問題和缺陷，這些問題是無法由肉眼所識(shí)別的，必須要采用相應(yīng)的器材，超聲識(shí)別技術(shù)就是棒材缺陷識(shí)別的一種重要的方式，為了能夠加強(qiáng)超聲識(shí)別的準(zhǔn)確度我們現(xiàn)在開始加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)融合技術(shù)的應(yīng)用。本文我們的研究重點(diǎn)就是關(guān)于數(shù)據(jù)融合技術(shù)的理論概念及在棒材缺陷超聲識(shí)別領(lǐng)域中的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】棒材區(qū)限超聲識(shí)別；數(shù)據(jù)融合技術(shù)；分析研究

數(shù)據(jù)融合是按照一定的規(guī)則，利用多傳感技術(shù)，把得到的信息進(jìn)行綜合和判斷的技術(shù)。因?yàn)樵谶@個(gè)過程中融合的信息量較大，所以得出的數(shù)據(jù)結(jié)果也會(huì)比較的準(zhǔn)確。大型的棒材由于其截面的尺寸太大，導(dǎo)致鍛造的難度及程序都非常復(fù)雜，極易在生產(chǎn)的過程中發(fā)生各種的缺陷問題，因此我們必須要對(duì)其加強(qiáng)檢查，以便有效的提高棒材的質(zhì)量。

一、數(shù)據(jù)融合技術(shù)的概念及特點(diǎn)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)就是指按照一定的規(guī)則要求，利用多水浸超聲探頭的技術(shù)方式，從而把得到的信息進(jìn)行綜合和判斷，以得出具體、可靠的分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)一步進(jìn)行缺陷識(shí)別。根據(jù)水浸超聲探頭結(jié)構(gòu)形式的不同，數(shù)據(jù)融合技術(shù)具體可以分為串行融合、并行融合和混合融合三種方式。其特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

1、自動(dòng)化水平高。數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)棒材缺陷超聲檢測全過程自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理程序，能夠有效的以計(jì)算機(jī)技術(shù)取代人工作，降低了對(duì)人的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變電運(yùn)行檢測工作的高效自動(dòng)化。

2、檢測水平高效率。數(shù)據(jù)融合技術(shù)運(yùn)作的一個(gè)重要的特征就是應(yīng)用機(jī)器生產(chǎn)降低人的工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作流程，極大的減少人的工作步驟，同時(shí)全過程的機(jī)器操作也可以極大的減少之間的反應(yīng)時(shí)間，提高整體的工作效率，實(shí)現(xiàn)檢測過程的高效化運(yùn)行。

3、檢測結(jié)果可靠性高。由于棒材的截面的尺寸太大，鍛造的難度和工序都比較的復(fù)雜，因此極易的產(chǎn)生各種的缺陷問題，通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)的超聲識(shí)別方式就可以有效的降低工作的誤差，減少一些人為失誤的發(fā)生，提高檢測結(jié)果的可靠性。

二、數(shù)據(jù)融合技術(shù)在棒材缺陷超聲識(shí)別分析中的應(yīng)用思路

到目前為止，數(shù)據(jù)融合技術(shù)還沒有形成一套完整的通用理論，對(duì)待具體問題我們要進(jìn)行具體的分析，其研究的方式主要有基于D-S的證據(jù)理論和Bayes的決策方法的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，及與模糊邏輯結(jié)合在一起的數(shù)據(jù)融合技術(shù)。一般來說，現(xiàn)在材缺陷超聲識(shí)別分析中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)的超聲識(shí)別分析思路是采用效率比較高的并行多水浸超聲探頭的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，就是指要首先利用我們所熟悉的先驗(yàn)知識(shí)，在根據(jù)后驗(yàn)概率的數(shù)據(jù)融合方法的基礎(chǔ)上，使用3組水浸超聲探頭，通過建立大型的棒材鍛件水浸超聲自動(dòng)掃查系統(tǒng)，在決策級(jí)上來開始進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)棒材缺陷的準(zhǔn)確高度識(shí)別。在數(shù)據(jù)融合分析的過程中我們使用的是局部決策和基于后驗(yàn)概率的數(shù)據(jù)融合方式，其主要是根據(jù)局部的或者是分水浸超聲探頭的信息做出局部判斷，在棒材缺陷局部決策分析方式中采用的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論中的感知器的算法。

三、數(shù)據(jù)融合技術(shù)在棒材缺陷超聲識(shí)別中的具體應(yīng)用

棒材缺陷超聲識(shí)別方式是目前棒材行業(yè)的主要檢測方式，為了能夠提高檢測的效率及有效性，我們又在這個(gè)檢測之中融入了數(shù)據(jù)融合技術(shù)，以提高棒材檢測的準(zhǔn)確度。下面我們主要介紹一下關(guān)于行多水浸超聲探頭的數(shù)據(jù)融合技術(shù)在棒材缺陷檢測中的具體應(yīng)用：

棒材的加工工藝復(fù)雜多變，其缺陷也會(huì)存在著不同的分布和取向，有的一些缺陷是靠近棒材的近表層面的，而有的卻存在棒材的橫斷截面取向上。根據(jù)缺陷分布的不同及對(duì)缺陷敏感度的不同，我們現(xiàn)在會(huì)采用三組形式、姿態(tài)各異的水浸超聲探頭，具體分布如下圖1：

在這三個(gè)水浸超聲探頭中，T1是軸線對(duì)角式的水浸超聲探頭，T2是騎跨式的水浸超聲探頭、T3是直發(fā)式的水浸超聲探頭。其中上圖中的左側(cè)的圖中未畫出的水浸超聲探頭T2、T3是在其投影位置的雙點(diǎn)畫虛線的位置上，而右側(cè)未畫出的T1水浸超聲探頭也是在其投影位置的雙點(diǎn)畫虛線的位置上。

我們利用這種并行的多水浸超聲探頭方式對(duì)常見的棒材缺陷（主要包括夾渣、裂紋及氣泡等缺陷）進(jìn)行檢測，以便能夠有效的分析出5種棒材的缺陷，其具體的操作方式是根據(jù)5種缺陷類型的劃分，按照其不同的時(shí)域和頻域特征在水浸掃描系統(tǒng)中進(jìn)行探測識(shí)別，水浸超聲探頭組是T1、T2、T3，不同的缺陷類型分為F1（夾渣）、F2（氣泡）、F3（裂紋）、F4（其他缺陷）、F5（正常）。然后我們就開始對(duì)三組水浸超聲探頭各自進(jìn)行相關(guān)信息的處理、提取和識(shí)別，根據(jù)線性分布的前提條件，我們對(duì)三個(gè)水浸超聲探頭在不同時(shí)段不同區(qū)域獲得的超聲信息分別進(jìn)行不同的函數(shù)計(jì)算，同時(shí)由于訓(xùn)練樣本存在自身不完備性的問題，我們又引入了水浸超聲探頭對(duì)棒材不同缺陷敏感程度的系數(shù)表，然后根據(jù)訓(xùn)練樣本及檢測樣本的數(shù)據(jù)進(jìn)行后驗(yàn)概率計(jì)算分析，從而得出正確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。在此的基礎(chǔ)上各自進(jìn)行局部的決策，根據(jù)局部決策的結(jié)果我們?cè)僭跀?shù)據(jù)融合中心中進(jìn)行數(shù)據(jù)判定，并得出最終的判定結(jié)果，從而得到最終的棒材缺陷識(shí)別結(jié)果。

我們的試驗(yàn)結(jié)果是，根據(jù)水浸超聲探頭的敏感系數(shù)表1數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合分析得出5組缺陷棒材的敏感系數(shù)分別是如圖2所示：

表1：給定訓(xùn)練樣本和驗(yàn)證樣本情況下的敏感度系數(shù)表

由圖2我們就可以明顯的看出，融合后的敏感度系數(shù)是融合前的敏感度系數(shù)的最高值，就可以有效的提高缺陷的類型識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，同時(shí)使用基于后驗(yàn)概率的數(shù)據(jù)融合計(jì)算方式可以有效的減小整體的誤判概率，我們?cè)谠囼?yàn)的過程中可以加強(qiáng)多水浸超聲探頭信息融合技術(shù)的超聲缺陷識(shí)別方式的應(yīng)用。

結(jié)語：

大型的棒材由于其截面的尺寸太大，導(dǎo)致鍛造的難度及程序都非常復(fù)雜，極易在生產(chǎn)的過程中發(fā)生各種的缺陷問題，因此我們必須要對(duì)其加強(qiáng)檢查，以便有效的提高棒材的質(zhì)量。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是現(xiàn)代棒材缺陷識(shí)別的重要技術(shù)手段，基于數(shù)據(jù)融合的棒材缺陷類型超聲識(shí)別方式可以有效的提高棒材缺陷類型的判斷與識(shí)別。在今后的實(shí)踐過程中我們一定要加強(qiáng)棒材缺陷超聲識(shí)別應(yīng)用中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)的使用，以便能夠更加準(zhǔn)確的判斷棒材缺陷類型。

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