一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法及裝置領(lǐng)域，特別涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法及裝置，可以對及鋁合金變質(zhì)效果進行分析。
【背景技術(shù)】
[0002]爐前對鋁合金變質(zhì)進行分析，是提高鑄件質(zhì)量，降低廢品率，實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控的重要環(huán)節(jié)。目前對于鋁合金變質(zhì)效果的分析方法有斷口觀察法、電導(dǎo)率法、金相法以及熱分析法等。斷口觀察法、金相法主觀隨意性大，而電導(dǎo)率法工藝復(fù)雜，速度慢，不適宜在線檢測。針對金相法中操作者的主觀性及觀察區(qū)域的有限性等局限性因素，H.Jiang,M.Djurdjevic等人提出了圖像分析法，這種圖像分析方法實現(xiàn)了合金變質(zhì)效果定量評估，精確度比較高，并且EDjurdjevic將它作為后熱分析判據(jù)的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。然而，其測量過程復(fù)雜、周期長，不能在惡劣環(huán)境下工作，故不能實現(xiàn)熔體變質(zhì)質(zhì)量的在線檢測。熱分析法由于精度高、穩(wěn)定性好，適于在線檢測，因此在鑄造中的應(yīng)用越來越廣泛。目前國內(nèi)外對熱分析判據(jù)研宄有兩種趨勢，一種是綜合溫度特性參數(shù)、時間參數(shù)和固相分?jǐn)?shù)判據(jù)，包括探求計算熱分析零曲線和計算凝固潛熱的新方法；另一種是基于熱分析技術(shù)，引進先進的計算機算法。但是，溫度特性參數(shù)和時間參數(shù)對應(yīng)鋁合金變質(zhì)效果之間沒有規(guī)律可循。本發(fā)明提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法及裝置，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性逼近功能，建立了溫度特性參數(shù)和時間參數(shù)等參數(shù)與鋁合金變質(zhì)效果之間的對應(yīng)關(guān)系，這樣由樣本數(shù)據(jù)對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，通過訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在線檢測鋁合金變質(zhì)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法，本發(fā)明的另一個目的是提供此方法使用的裝置，可以在線檢測鋁合金變質(zhì)效果。
[0004]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法，過程分以下步驟:
[0005]①樣本數(shù)據(jù)采集:采集鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)。
[0006]②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練直到滿足指標(biāo)。
[0007]③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用:將訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行編程，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腳本程序下載到人機接口面板。
[0008]④溫度數(shù)據(jù)采集:將鋁合金液盛到熱分析樣杯中，通過溫度傳感器，由控制器采集鋁合金液自然冷卻過程的溫度，同時對溫度數(shù)據(jù)進行處理，搜索特征值，然后將數(shù)據(jù)上傳至人機接口面板。
[0009]⑤在線檢測鋁合金變質(zhì)效果:由控制器上傳的數(shù)據(jù)，通過執(zhí)行人機接口面板的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腳本程序，得到鋁合金變質(zhì)效果分析的信息。
[0010]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法使用的裝置，包括熱分析樣杯、溫度傳感器、控制器和人機接口面板。
[0011]溫度傳感器的熱端位于熱分析樣杯內(nèi)，溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸出端連接控制器的模擬量接口，控制器和人機接口面板之間通過RS485接口連接。
[0012]還可包括上位機和打印記錄設(shè)備。
[0013]所述的人機接口面板和上位機之間通過RS232接口連接。所述的人機接口面板的打印機接口連接打印記錄設(shè)備。
[0014]其中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見附圖2。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層對應(yīng)X變量，由Xp X2、...Xi構(gòu)成輸入向量，這里i = 3，即X= [T、AT、At]，其中T是共晶平臺溫度，Δ T是共晶平臺溫差，Δ t是共晶平臺生長時間。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中間層為隱含層，隱含層的神經(jīng)元數(shù)量通過訓(xùn)練確定。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層對應(yīng)Y變量，即輸出的是Y向量，不過這里Y向量只有I個變量，其含義是鋁合金變質(zhì)效果，鋁合金變質(zhì)效果按等級區(qū)分，等級分為四檔:效果好、合格、基本合格、不合格。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測鋁合金變質(zhì)效果的過程描述如下:控制器采集鋁合金變質(zhì)凝固冷卻過程的溫度，溫度數(shù)據(jù)處理，特征值搜索，并記錄鋁合金變質(zhì)處理凝固的溫度冷卻曲線中的3個特征值，即共晶平臺溫度T、共晶平臺溫差A(yù)T、共晶平臺生長時間At?？刂破魍ㄟ^通信接口，把數(shù)據(jù)上傳到人機接口面板(HMI)，然后執(zhí)行人機接口面板(HMI)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的腳本程序，得到鋁合金變質(zhì)效果的等級Y，這樣實現(xiàn)了在線檢測鋁合金變質(zhì)效果。
[0015]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方式可采用在線訓(xùn)練方式或者離線訓(xùn)練方式:由樣本數(shù)據(jù)對選定的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，如達不到目標(biāo)要求，則增加隱含層神經(jīng)元個數(shù)，再對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練。
[0016]在線訓(xùn)練方式，鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)并保存到人機接口面板(HMI)。
[0017]離線訓(xùn)練方式，鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)應(yīng)存放在訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備中。
[0018]鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)可由多種標(biāo)準(zhǔn)的變質(zhì)鋁合金，通過本發(fā)明的裝置采集獲得?；蛘咪X合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)直接保存到人機接口面板(HMI)。
[0019]其優(yōu)點在于:
[0020]本方法可以在線檢測鋁合金變質(zhì)效果，本裝置采集數(shù)據(jù)方便。
【附圖說明】
[0021]圖1:一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果檢測裝置框圖。
[0022]圖2:BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]本實施例的鋁合金變質(zhì)效果檢測的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見附圖2。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層對應(yīng)X變量，由Xp X2、...Xi構(gòu)成輸入向量，這里i = 3，即X= [T、AT、At]，其中，T是共晶平臺溫度，Λ T是共晶平臺溫差，At是共晶平臺生長時間。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中間層為隱含層，隱含層的神經(jīng)元數(shù)量通過訓(xùn)練確定。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出層對應(yīng)Y變量，即輸出的是Y向量，不過這里Y向量只有I個變量，其含義是鋁合金變質(zhì)效果，鋁合金變質(zhì)效果按等級區(qū)分，等級分為四檔:效果好、合格、基本合格、不合格。
[0025]本實施例中使用的變質(zhì)鋁合金為市售的ZL104號的材料。
[0026]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鋁合金變質(zhì)效果在線檢測方法，過程分以下步驟:
[0027]①樣本數(shù)據(jù)采集:采用離線方式對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)(共晶平臺溫度T、共晶平臺溫差A(yù)T、共晶平臺生長時間At、鋁合金變質(zhì)效果等級Y)存放在訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備中(上位機)，訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備是一臺帶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練軟件的pc機。
[0028]②神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練:由鋁合金變質(zhì)樣本數(shù)據(jù)對選定的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，如達不到目標(biāo)要求，則增