本發(fā)明涉及無(wú)損檢測(cè)，尤其涉及基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、磁記憶缺陷檢測(cè)技術(shù)是一種基于鐵磁材料在應(yīng)力和應(yīng)變作用下的磁記憶效應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)方法，指鐵磁材料在制造、使用或外部應(yīng)力作用下，會(huì)在應(yīng)力集中的區(qū)域產(chǎn)生穩(wěn)定的磁化狀態(tài)。而當(dāng)材料在磁場(chǎng)中被拉伸或壓縮時(shí)，局部磁化強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化，這種變化可以在無(wú)外加磁場(chǎng)的情況下被檢測(cè)出來(lái)。因此，可通過(guò)檢測(cè)磁化后齒輪材料表面泄漏的磁場(chǎng)信號(hào)識(shí)別出應(yīng)力集中區(qū)域和潛在的缺陷。但現(xiàn)有磁記憶技術(shù)檢測(cè)齒輪材料缺陷的檢測(cè)方法較為低效，一方面難以快速高效的依據(jù)磁通信號(hào)特征判定齒輪的服役正常與否，運(yùn)算量大，過(guò)程繁瑣且速率慢，降低了磁記憶技術(shù)對(duì)于齒輪缺陷檢測(cè)的效率，同時(shí)另一方面難以通過(guò)磁化強(qiáng)度與磁疇結(jié)構(gòu)方面的變化表達(dá)捕捉齒輪的潛在缺陷和種類(lèi)，使得檢測(cè)結(jié)果存在較大誤差，影響齒輪缺陷檢測(cè)的質(zhì)量和可靠程度。因此，需研發(fā)一種能夠基于磁記憶技術(shù)的高效精準(zhǔn)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

2、為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明第一方面提供了基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、s102：獲取服役齒輪連續(xù)的磁通信號(hào)以及不同應(yīng)力系數(shù)下對(duì)應(yīng)的可疑磁通基準(zhǔn)特征，基于所述可疑磁通基準(zhǔn)特征將所述服役齒輪連續(xù)的磁通信號(hào)進(jìn)行希爾伯特變換，得到實(shí)際磁通特征譜；

5、s104：根據(jù)所述實(shí)際磁通特征譜提取出概率值大于預(yù)設(shè)概率值的實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)，并在高位空間領(lǐng)域與低維空間領(lǐng)域?qū)?shí)際可疑磁通特征點(diǎn)進(jìn)行概率分布計(jì)算，得到高維空間相似度分布以及低維空間相似度分布；

6、s106：基于所述高維空間相似度分布與低維空間相似度分布之間的kl散度在梯度下降法逐步調(diào)整每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)的位置參數(shù)，輸出點(diǎn)位坐標(biāo)值，通過(guò)所述點(diǎn)位坐標(biāo)值分析服役齒輪是否存在異常服役現(xiàn)象；

7、s108：若服役齒輪為異常服役齒輪，則通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)窗口計(jì)算準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)相較于正常磁通特征點(diǎn)存在準(zhǔn)漏磁的若干突變磁通信號(hào)，生成磁通線趨勢(shì)分布圖，識(shí)別分析所述磁通線趨勢(shì)分布圖，得到每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)在磁化過(guò)程中的實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)；

8、s110：分析所述實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)獲取每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的多個(gè)磁矩矢量變化量，基于強(qiáng)磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度對(duì)于正常服役齒輪的磁矩矢量的改變幅值與多個(gè)磁矩矢量變化量對(duì)服役齒輪的缺陷特征進(jìn)行剖析，最終輸出準(zhǔn)確缺陷種類(lèi)。

9、更具體地，所述s102步驟，具體包括以下步驟：

10、獲取服役齒輪，將所述服役齒輪放入強(qiáng)磁場(chǎng)中進(jìn)行磁化，通過(guò)霍爾傳感器沿著齒輪表面磁化后的服役齒輪掃描檢測(cè)，得到服役齒輪連續(xù)的磁通信號(hào)；

11、獲取服役齒輪的材質(zhì)信息以及服役場(chǎng)景，基于所述材質(zhì)信息和服役場(chǎng)景在大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中檢索獲取實(shí)際應(yīng)用中極易導(dǎo)致服役齒輪產(chǎn)生缺陷的應(yīng)力指數(shù)，并獲取各應(yīng)力指數(shù)下對(duì)應(yīng)的可疑磁通基準(zhǔn)特征；

12、基于各應(yīng)力系數(shù)下對(duì)應(yīng)的可疑磁通基準(zhǔn)特征預(yù)設(shè)可疑磁通信號(hào)基準(zhǔn)值域，提取所述服役齒輪連續(xù)的磁通信號(hào)中處于可疑磁通信號(hào)基準(zhǔn)值域的局部極大值與局部極小值；

13、通過(guò)三次樣條插值法擬合出所有局部極大值的上包絡(luò)線和所有局部極小值的下包絡(luò)線，并結(jié)合計(jì)算上包絡(luò)線與下包絡(luò)線，得到上包絡(luò)線-下包絡(luò)線平均值，基于上包絡(luò)線-下包絡(luò)線平均值將所述服役齒輪連續(xù)的磁通信號(hào)分解為一系列本征模態(tài)函數(shù)分量和一個(gè)殘差項(xiàng)；

14、引入希爾伯特-黃變換算法對(duì)每個(gè)所述本征模態(tài)函數(shù)分量與殘差項(xiàng)之間進(jìn)行希爾伯特變換，生成實(shí)際磁通特征譜。

15、更具體地，所述s104步驟，具體包括以下步驟：

16、獲取服役齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模型圖，基于所述標(biāo)準(zhǔn)模型圖以及連續(xù)的磁通信號(hào)構(gòu)建服役齒輪的磁通信號(hào)分布圖，根據(jù)實(shí)際磁通特征譜將所述磁通信號(hào)分布圖分割為多個(gè)子分布圖塊，并標(biāo)定為可疑磁通子分布圖塊；

17、獲取服役齒輪的運(yùn)維日志，通過(guò)所述運(yùn)維日志提取出服役齒輪中每個(gè)可疑磁通子分布圖塊位于預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)的實(shí)際工況數(shù)據(jù)包；

18、構(gòu)建貝葉斯推斷模型，將每個(gè)可疑磁通子分布圖塊的所述實(shí)際工況數(shù)據(jù)包以及實(shí)際磁通特征譜導(dǎo)入貝葉斯推斷模型中進(jìn)行概率推算，得到各個(gè)可疑磁通子分布圖塊導(dǎo)致實(shí)際磁通特征產(chǎn)生的概率值；

19、在實(shí)際磁通特征譜中只提取出概率值大于預(yù)設(shè)概率值的可疑磁通子分布圖對(duì)應(yīng)的實(shí)際磁通特征點(diǎn)，標(biāo)記為實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)；

20、構(gòu)建高維空間領(lǐng)域，在所述高維空間領(lǐng)域中計(jì)算當(dāng)前的實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)與相鄰的實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)之間的高斯分布概率并作對(duì)稱化處理，得到對(duì)稱化概率矩陣，根據(jù)所述對(duì)稱化概率矩陣確定高維空間領(lǐng)域中每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)之間的相似度，得到高維空間相似度分布；

21、構(gòu)建低維空間領(lǐng)域，將高維空間領(lǐng)域中所有對(duì)稱化處理的實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)映射至低維空間領(lǐng)域并計(jì)算映射出的t分布，根據(jù)所述t分布確定低維空間領(lǐng)域中每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)之間的相似度，得到低維空間相似度分布。

22、更具體地，所述s106步驟，具體包括以下步驟：

23、引入梯度下降法，計(jì)算所述高維空間相似度分布與低維空間相似度分布之間的kl散度，利用梯度下降法逐步調(diào)整低維空間領(lǐng)域中每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)的位置參數(shù)；

24、調(diào)整過(guò)程中，不斷更新迭代低維空間領(lǐng)域中實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)的位置坐標(biāo)，并檢查更新迭代后的當(dāng)前kl散度是否最小化達(dá)到預(yù)設(shè)kl散度；

25、若未最小化達(dá)到，則繼續(xù)更新迭代直至當(dāng)前kl散度最小化達(dá)到預(yù)設(shè)kl散度為止，最終輸出每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)位于服役齒輪的低維空間領(lǐng)域中的點(diǎn)位坐標(biāo)值；

26、基于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取服役齒輪未出現(xiàn)任意預(yù)設(shè)應(yīng)力缺陷時(shí)正常磁通特征點(diǎn)處于低維空間領(lǐng)域的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)圖，并根據(jù)實(shí)際磁通特征譜獲取各個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)的瞬時(shí)磁通頻率以及瞬時(shí)磁通幅值；

27、基于所述瞬時(shí)磁通頻率以及瞬時(shí)磁通幅值預(yù)設(shè)各個(gè)實(shí)際磁通特征點(diǎn)的潛在可疑磁通區(qū)間閾值，通過(guò)所述基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)圖截取出低維空間領(lǐng)域中各點(diǎn)位坐標(biāo)值對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)段，直至到達(dá)潛在可疑磁通區(qū)間閾值后停止截取；

28、截取完成后，生成每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)位于低維空間領(lǐng)域中的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段，逐一判斷各個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)值是否位于對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段內(nèi)；

29、若不存在至少一個(gè)點(diǎn)位坐標(biāo)值未處于對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段內(nèi)，則標(biāo)定該服役齒輪為正常服役齒輪；若至少存在一個(gè)及以上的點(diǎn)位坐標(biāo)值未處于對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段內(nèi)，則標(biāo)定該服役齒輪為異常服役齒輪。

30、更具體地，所述s108步驟，具體包括以下步驟：

31、若服役齒輪為異常服役齒輪，則提取出點(diǎn)位坐標(biāo)值未處于對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段內(nèi)的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)，標(biāo)定為準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)；

32、獲取基準(zhǔn)點(diǎn)位坐標(biāo)區(qū)間段的下限值，引入哈希算法計(jì)算各準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的點(diǎn)位坐標(biāo)值在低維空間領(lǐng)域中與對(duì)應(yīng)所述下限值之間的哈希狀態(tài)函數(shù)，根據(jù)所述哈希狀態(tài)函數(shù)剝離出處于既定時(shí)序上準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)相較于正常磁通特征點(diǎn)存在準(zhǔn)漏磁的若干磁通信號(hào)，定義為突變磁通信號(hào)；

33、基于既定時(shí)序預(yù)設(shè)滑動(dòng)窗口的規(guī)格參數(shù)，對(duì)于每個(gè)所述突變磁通信號(hào)，計(jì)算該突變磁通信號(hào)與前一個(gè)相鄰的突變磁通信號(hào)以及后一個(gè)相鄰的突變磁通信號(hào)之間的平均值，得到若干當(dāng)前滑動(dòng)平均值；

34、基于所述規(guī)格參數(shù)沿著既定時(shí)序上的若干磁通信號(hào)移動(dòng)滑動(dòng)窗口，得到每個(gè)新的突變磁通信號(hào)，移動(dòng)過(guò)程中重新計(jì)算每個(gè)新的突變磁通信號(hào)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前滑動(dòng)平均值，得到若干最終滑動(dòng)平均值；

35、以磁通信號(hào)分布圖的圖框架為邊界基準(zhǔn)，通過(guò)若干所述最終滑動(dòng)平均值在圖框架中繪制各個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的磁通線趨勢(shì)分布圖，并通過(guò)磁通線趨勢(shì)分布圖獲取磁通線趨于所述邊界基準(zhǔn)分布的漏磁頻率；

36、若所述漏磁頻率大于預(yù)設(shè)漏磁頻率，則基于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取磁場(chǎng)全面知識(shí)圖譜，通過(guò)所述磁場(chǎng)全面知識(shí)圖譜對(duì)磁通線趨勢(shì)分布圖進(jìn)行識(shí)別，得到每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)在磁化過(guò)程中的實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)。

37、更具體地，所述s110步驟，具體包括以下步驟：

38、分析每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)在磁化過(guò)程中的所述實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)，以獲取每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的實(shí)際磁矩矢量；其中，所述實(shí)際磁矩矢量包括實(shí)際磁矩的排列方向、實(shí)際磁矩的擴(kuò)展數(shù)量或者收縮數(shù)量以及實(shí)際磁矩的翻轉(zhuǎn)角度；

39、基于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取服役齒輪在磁化過(guò)程中出現(xiàn)正常磁通特征點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)磁疇結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述標(biāo)準(zhǔn)磁疇結(jié)構(gòu)提取出標(biāo)準(zhǔn)磁矩矢量；

40、引入磁矩機(jī)制方程，通過(guò)所述磁矩機(jī)制方程計(jì)算每個(gè)所述實(shí)際磁矩矢量相較于標(biāo)準(zhǔn)磁矩矢量的磁矩矢量變化，得到多個(gè)磁矩矢量變化量；

41、通過(guò)服役齒輪的運(yùn)維日志提取強(qiáng)磁場(chǎng)處于既定時(shí)序上的若干歷史磁化強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)以及正常服役齒輪在強(qiáng)磁場(chǎng)中處于既定時(shí)序的若干歷史磁矩矢量變化數(shù)據(jù)，引入嶺回歸算法構(gòu)建嶺回歸損失函數(shù)方程；

42、根據(jù)所述若干歷史磁化強(qiáng)度變化數(shù)據(jù)與若干歷史磁矩矢量變化數(shù)據(jù)構(gòu)建變量矩陣，通過(guò)變量矩陣的協(xié)方差矩陣求解所述嶺回歸損失函數(shù)方程的解析解，得到嶺回歸系數(shù)，根據(jù)所述嶺回歸系數(shù)確定出強(qiáng)磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度對(duì)于正常服役齒輪的磁矩矢量的改變幅值；

43、基于所述強(qiáng)磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度對(duì)于正常服役齒輪的磁矩矢量的改變幅值計(jì)算導(dǎo)致所述磁矩矢量變化量產(chǎn)生的局部磁化強(qiáng)度變化，得到每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的局部磁化強(qiáng)度變化量；

44、獲取服役齒輪出現(xiàn)每一種不同應(yīng)力缺陷種類(lèi)時(shí)的局部磁化強(qiáng)度既定變化量并構(gòu)建缺陷鑒別庫(kù)，基于所述缺陷鑒別庫(kù)對(duì)局部磁化強(qiáng)度變化量進(jìn)行比較分析，最終輸出準(zhǔn)確應(yīng)力缺陷種類(lèi)。

45、更具體地，所述s110步驟中的獲取服役齒輪出現(xiàn)每一種不同缺陷種類(lèi)時(shí)的局部磁化強(qiáng)度既定變化量并構(gòu)建缺陷鑒別庫(kù)，基于所述缺陷鑒別庫(kù)對(duì)局部磁化強(qiáng)度變化量進(jìn)行比較分析，最終輸出準(zhǔn)確缺陷種類(lèi)，具體包括以下步驟：

46、通過(guò)大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)獲取服役齒輪出現(xiàn)每一種不同應(yīng)力缺陷種類(lèi)時(shí)的局部磁化強(qiáng)度既定變化量，基于每一種所述局部磁化強(qiáng)度既定變化量構(gòu)建缺陷鑒別庫(kù)；

47、在缺陷鑒別庫(kù)中逐一計(jì)算所述局部磁場(chǎng)強(qiáng)度變化量與每一種局部磁化強(qiáng)度既定變化量之間的吻合度，得到多個(gè)吻合度；

48、若吻合度小于預(yù)設(shè)吻合度，則排除該吻合度的局部磁化強(qiáng)度既定變化量對(duì)應(yīng)的應(yīng)力缺陷種類(lèi)進(jìn)入下一個(gè)局部磁化強(qiáng)度既定變化量的比較；

49、若吻合度大于預(yù)設(shè)吻合度，則保留該吻合度的局部磁化強(qiáng)度既定變化量對(duì)應(yīng)的應(yīng)力缺陷種類(lèi)，標(biāo)定為預(yù)備應(yīng)力缺陷種類(lèi)，最終獲取所有預(yù)備應(yīng)力缺陷種類(lèi)；

50、創(chuàng)建降序排序表，根據(jù)吻合度在降序排序表中對(duì)所述所有預(yù)備應(yīng)力缺陷種類(lèi)進(jìn)行降序排序，并提取出最大吻合度對(duì)應(yīng)的預(yù)備應(yīng)力缺陷種類(lèi)，標(biāo)定為準(zhǔn)確應(yīng)力缺陷種類(lèi)，并將所述準(zhǔn)確應(yīng)力缺陷種類(lèi)上傳至齒輪檢測(cè)維護(hù)終端。

51、本發(fā)明第二方面提供了基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)系統(tǒng)，所述基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器與處理器，所述存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存有基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法程序，當(dāng)所述基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)任一項(xiàng)所述的基于磁記憶技術(shù)的齒輪缺陷智能檢測(cè)方法步驟。

52、本發(fā)明解決了背景技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

53、根據(jù)實(shí)際磁通特征譜提取出概率值大于預(yù)設(shè)概率值的實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)，并在高位空間領(lǐng)域與低維空間領(lǐng)域?qū)?shí)際可疑磁通特征點(diǎn)進(jìn)行概率分布計(jì)算，得到高維空間相似度分布以及低維空間相似度分布；基于所述高維空間相似度分布與低維空間相似度分布之間的kl散度在梯度下降法逐步調(diào)整每個(gè)實(shí)際可疑磁通特征點(diǎn)的位置參數(shù)，輸出點(diǎn)位坐標(biāo)值，通過(guò)所述點(diǎn)位坐標(biāo)值分析服役齒輪是否存在異常服役；若服役齒輪為異常服役齒輪，則通過(guò)移動(dòng)滑動(dòng)窗口計(jì)算若干突變磁通信號(hào)，以繪制磁通線趨勢(shì)分布圖，識(shí)別分析所述磁通線趨勢(shì)分布圖，得到每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)在磁化過(guò)程中的實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)；分析所述實(shí)際磁疇結(jié)構(gòu)獲取每個(gè)準(zhǔn)漏磁磁通特征點(diǎn)的多個(gè)磁矩矢量變化量，基于強(qiáng)磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度對(duì)于正常服役齒輪的磁矩矢量的改變幅值與多個(gè)磁矩矢量變化量對(duì)服役齒輪的缺陷特征進(jìn)行剖析，最終輸出準(zhǔn)確缺陷種類(lèi)。本發(fā)明能夠?qū)诖庞洃浖夹g(shù)對(duì)齒輪的應(yīng)力缺陷進(jìn)行檢測(cè)定位與識(shí)別，從而為齒輪的維護(hù)檢修提供可靠的故障檢測(cè)依據(jù)，提高齒輪使用與維護(hù)的精準(zhǔn)性和可持續(xù)性。