棒材缺陷超聲識別應(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別的，必須要采用相應(yīng)的器材，超聲識別技術(shù)就是棒材缺陷識別的一種重要的方式，為了能夠加強(qiáng)超聲識別的準(zhǔn)確度我們現(xiàn)在開始加強(qiáng)對數(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別領(lǐng)域中的應(yīng)用情況。

【關(guān)鍵詞】棒材區(qū)限超聲識別；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)在材缺陷超聲識別分析中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)的超聲識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，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)，在決策級上來開始進(jìn)行數(shù)據(jù)融合分析，從而實(shí)現(xiàn)對棒材缺陷的準(zhǔn)確高度識別。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)在棒材缺陷超聲識別中的具體應(yīng)用

棒材缺陷超聲識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、提取和識別，根據(jù)線性分布的前提條件，我們對三個(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)果我們再在數(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，我們在試驗(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別方式可以有效的提高棒材缺陷類型的判斷與識別。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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