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基于深度学习模型融合的铸件缺陷自动检测

仪器仪表学报 2021年第11期42卷 150-159页

作者：杨珂方诚段黎明重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心重庆400044 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

针对目前铸件缺陷检测漏检率高的问题,提出一种基于深度学习模型融合的铸件缺陷检测方法。首先对Faster RCNN网络进行改进,利用特征金字塔结构改进特征提取网络模块,实现多尺度的特征融合,完成铸件缺陷的特征提取;然后,基于ROI Align对... 详细信息

针对目前铸件缺陷检测漏检率高的问题,提出一种基于深度学习模型融合的铸件缺陷检测方法。首先对Faster RCNN网络进行改进,利用特征金字塔结构改进特征提取网络模块,实现多尺度的特征融合,完成铸件缺陷的特征提取;然后,基于ROI Align对网络中的ROI池化层进行改进,将IOU分数引入NMS算法判定过程;再将改进后的网络与Cascade RCNN以及YOLOv3进行融合;最后进行实验研究,验证了融合模型能够有效降低铸件缺陷的漏检率。实验结果表明,将感兴趣区域池化改进后,在Faster RCNN模型中的缺陷召回率提升了1.73%,在本文网络模型中的缺陷召回率提升了4.08%;采用模型融合的方法在不考虑分类准确度的情况下,整个模型的缺陷识别率达到95.71%,与单个模型相比,在保证铸件缺陷检测准确率的同时,提高了缺陷检测的召回率,满足了工业应用的要求。

关键词：缺陷检测深度学习模型融合铸件

激光诱导击穿光谱诊断合金铸件表面/界面质量

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光谱学与光谱分析 2019年第2期39卷 596-606页

作者：刘正贾云海韩凤奎吴剑涛钢铁研究总院北京100081 北京钢研高纳科技股份有限公司北京100081

熔模精密铸造技术广泛应用于高温合金叶片生产。高温合金单晶叶片铸件尺寸精度高,内部和表面不得有缺陷,但在浇铸时易受浇铸温度场、熔体流场及与模壳发生界面反应的影响而导致表面结瘤、凹陷、缩孔等缺陷。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一... 详细信息

熔模精密铸造技术广泛应用于高温合金叶片生产。高温合金单晶叶片铸件尺寸精度高,内部和表面不得有缺陷,但在浇铸时易受浇铸温度场、熔体流场及与模壳发生界面反应的影响而导致表面结瘤、凹陷、缩孔等缺陷。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种非常有效的表面及界面分析技术,对于诊断分析铸件表面/界面质量具有明显的优势,对样品损伤小,可对不平整表面进行分析。研究优化了LIBS深度分析的条件,采用2mm孔径光阑分光,500mJ,1 064nm脉冲高斯激光在焦外激发单晶高温合金获得了良好的空间分辨力,降低了能量密度较低的二级以上衍射环能量辐射造成表层烧蚀引起的深度分析信号失真。体积烧蚀速率与激光输出能量线性正相关,与光阑直径正相关,与激发频率无关。采用LIBS技术对DD407高温合金单晶叶片表面和近表面进行了深度分析。发现SiO2-Al2O3莫来石结构的型壳在铸造过程中会引起DD407单晶叶片表面和近表面的Al,Ti,Ni,Cr,Co贫化,其中Al和Ti贫化显著且深度达50μm。铸件尖锐部位较厚大部位的合金元素贫化明显。叶片经过脱芯脱壳后表面沉积钙镁盐类、钠盐物质。通过沸水清洗和超声清洗后,钠盐完全去除,钙镁物质均大幅减少,仍有3～5μm厚。LIBS可方便的进行合金铸件表面和界面的成分分布分析,给出表面/界面质量的清晰判据,展现了较好的应用前景。

关键词：激光诱导击穿光谱深度分析高温合金单晶叶片铸件表面质量合金贫化

基于加权最小二乘滤波和引导滤波的铸件DR图像融合

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仪器仪表学报 2021年第6期42卷 211-220页

作者：羊肇俊曾理重庆大学数学与统计学院重庆401331 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心重庆400044

为了让两张不同灰度窗宽和窗位的铸件X射线DR图像包含的缺陷呈现在一张图像中,发展了一种基于加权最小二乘滤波和引导滤波(guided filter)的铸件X射线DR图像融合方法。选择其中一张图像作为底层图像,另一张作为细节图像。使用两种具有... 详细信息

为了让两张不同灰度窗宽和窗位的铸件X射线DR图像包含的缺陷呈现在一张图像中,发展了一种基于加权最小二乘滤波和引导滤波(guided filter)的铸件X射线DR图像融合方法。选择其中一张图像作为底层图像,另一张作为细节图像。使用两种具有边缘保护性质的滤波提取细节图中包含的缺陷信息。对底层图像作加权最小二乘滤波作为框架,再用底层图像和框架做差,分离出底层图像本身包含的缺陷信息。利用引导滤波把这两类缺陷信息加权求和。最后用框架承接加权求和后的结果后得到融合后的图像。实验结果表明获得的融合结果能够显示来自不同灰度窗宽和窗位的两张DR图像的共5个缺陷或3张铸件DR图像的共7个缺陷。本文方法可应用于铸件射线无损检测。

关键词：缺陷检测图像融合铸件 X射线 DR图像保边缘滤波

GB/T 11351—2017《铸件重量公差》国家标准解读

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铸造 2022年第4期71卷 490-494页

作者：王芳崔兰芳张寅安徽省机械科学研究所有限责任公司安徽合肥230022 烟台市产品质量监督检验所山东烟台264003 全国铸造标准化技术委员会辽宁沈阳110022

介绍标准的发展过程和主要内容、与前版标准的主要技术差异和标准的应用。通过实例说明标准修订过程中运用数理统计的方法对测量数据进行验证分析,具有科学性和实用性。由于铸件重量公差与尺寸公差相关,本标准与GB/T 6414—2017《铸件... 详细信息

介绍标准的发展过程和主要内容、与前版标准的主要技术差异和标准的应用。通过实例说明标准修订过程中运用数理统计的方法对测量数据进行验证分析,具有科学性和实用性。由于铸件重量公差与尺寸公差相关,本标准与GB/T 6414—2017《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》标准配套使用。

关键词：铸件重量公差国家标准解读

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基于深度学习的铸件DR图像缺陷检测

仪表技术与传感器 2023年第3期 94-97,103页

作者：薛林王云森陆尧王豪何群大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024

为了对精密铸件DR(digital radiography)图像中的缺陷进行准确分割,提出一种基于深度学习语义分割的铸件DR图像缺陷检测算法。首先在原始U-Net网络模型上设计混合损失函数,以此来缓解类不平衡问题;然后采用AdamW(Adam with weight decay... 详细信息

为了对精密铸件DR(digital radiography)图像中的缺陷进行准确分割,提出一种基于深度学习语义分割的铸件DR图像缺陷检测算法。首先在原始U-Net网络模型上设计混合损失函数,以此来缓解类不平衡问题;然后采用AdamW(Adam with weight decay)优化器使模型加速收敛,同时使检测精度得到提升。最后使用PReLu激活函数代替ReLu,提高模型泛化性。实验结果表明,改进的U-Net模型对精密铸件DR图像缺陷能够得到有效分割,检测精度较高,且模型参数量较少,能够在工业现场进行部署。

关键词：深度学习铸件缺陷识别语义分割 U-Net

HIP技术改善ZL101A铸件致密化的研究与应用

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热加工工艺 2023年

作者：张殿喜宋庆江夏高令王怀志青岛大学材料科学与工程学院安顺学院物理与电子工程学院

对ZL101A铝合金开展了热等静压试验，工艺参数为温度505℃、压力75 MPa、时间3.5 h。分析了热等静压ZL101A铸件致密化及组织演变，对试样进行了拉伸试验，断口形貌分析，金相组织观察以及布氏硬度测定。经热等静压处理后的ZL101A铸件大... 详细信息

对ZL101A铝合金开展了热等静压试验，工艺参数为温度505℃、压力75 MPa、时间3.5 h。分析了热等静压ZL101A铸件致密化及组织演变，对试样进行了拉伸试验，断口形貌分析，金相组织观察以及布氏硬度测定。经热等静压处理后的ZL101A铸件大部分铸造缺陷消失，起到有效的致密作用。经过热等静压处理无明显铸造缺陷的ZL101A试样，其抗拉强度和布氏硬度有所降低，抗拉强度相比未处理的降低6.6%，布氏硬度下降6.7%；热等静压提高了伸长率，相比未处理的提高7.4%。

关键词：热等静压 ZL101A铝合金铸件致密化

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固态补缩机制及其在大高径比铸件上的应用

金属学报 2016年第12期52卷 1510-1516页

作者：陈龙飞栾义坤李殿中李依依中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016

鉴于液态补缩机制不能解决大高径比铸件中心缩孔疏松缺陷,提出了固态补缩机制.通过分析金属液静水拉力对内孔形核和固相屈服变形的作用,阐明了固态补缩机制的原理,并得出了影响铸件固态补缩能力的主要因素:液体破裂压力值、金属液气体... 详细信息

鉴于液态补缩机制不能解决大高径比铸件中心缩孔疏松缺陷,提出了固态补缩机制.通过分析金属液静水拉力对内孔形核和固相屈服变形的作用,阐明了固态补缩机制的原理,并得出了影响铸件固态补缩能力的主要因素:液体破裂压力值、金属液气体含量以及固相屈服强度.在此基础上,提出了降低铸件在径向上的温度梯度是减少大高径比铸件缩孔疏松缺陷的有效方法.最后,设计了铸件在不同模具温度下凝固的验证实验,证实了固态补缩对于减少大高径比铸件缩孔疏松的作用.

关键词：铸件缩孔疏松固态补缩静水拉力

基于机器视觉的复杂异形合金铸件关键表面缺陷检测

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基于机器视觉的复杂异形合金铸件关键表面缺陷检测

作者：韩宇重庆科技学院

学位级别：硕士

铸件是工业领域最常见的零件种类之一,被广泛地应用到运输、交通、重型设备等行业之中,但由于生产过程工艺控制不良、设备老旧及人员经验不足等原因容易产生各种缺陷,同时后期运输加工中也会由于外在因素而产生损伤。严重缺陷会改变铸... 详细信息

铸件是工业领域最常见的零件种类之一,被广泛地应用到运输、交通、重型设备等行业之中,但由于生产过程工艺控制不良、设备老旧及人员经验不足等原因容易产生各种缺陷,同时后期运输加工中也会由于外在因素而产生损伤。严重缺陷会改变铸件力学性能,特别是以配合面为代表的关键表面存在缺陷时,在承受摩擦和冲击的过程中出现破损、漏液或断裂的可能性剧烈上升,造成经济损失或者人员受伤。铸件外部缺陷检测以人工检查为主,具有效率低、统一性低的缺点,所以实现铸件外部缺陷检测自动化有着重要意义。视觉检测具有高精度、高可靠性和结果直观优点,但铸件结构复杂、缺陷多变、产生位置随机的特性给视觉检测带来一定的挑战性。本文以铝合金铸造端盖为研究对象,研究实现基于机器视觉的端盖配合面三类典型缺陷的检测方法,主要内容如下:(1)本文首先针对铸件生产、运输、加工过程易产生缺陷的形式和原因进行分析,选取以铝合金铸造端盖配合面为研究对象,孔洞、划痕和缺损三类缺陷为检测目标进行复杂异形合金铸件关键表面缺陷检测方法研究;并对铸件原图像进行预处理,降低干扰的同时增强图像特征。(2)对检测目标区域从端盖复杂结构中提取方法进行试验和研究,采用Blob(Binary large object)分析法从图像中提取配合面区域,通过对阈值分割、轮廓提取方法进行对比选择实现图像区域分割,然后结合结构特征实现了检测区域的提取;针对较暗光条件下阈值分割不稳定问题,引入Mean Shift(均值漂移法)进行区域平滑和Kmeans(K均值)图像区域分割算法,经验证两种方法都能较好解决阈值分割适应性差的问题,通过对比选择K-means聚类作为铸件图像区域分割方法。(3)提取到目标待检关键表面区域后,先通过灰度值特征和几何特征筛选的方式检测出孔洞和划痕类缺陷;然后针对边缘缺损难以检测和定位的问题,提出基于像素距离的检测方法,实现缺损检测。针对存在误检和分类灵活性较差的问题,搭建多分类SVM(支持向量机)分类器,以三种缺陷特征和干扰特征作为特征向量输入进行模型训练,实现了高准确率缺陷检测。(4)最后结合端盖结构特点和检测需求选择合适的相机、镜头、光源等关键硬件完成图像采集平台的搭建,实现待检区域高质量采集;并将检测算法与MFC(Microsoft Foundation Classes)框架结合开发了铸件关键表面缺陷检测系统软件,实现图像检测可视化和集成化。论文基本实现了铝合金铸造端盖关键配合面的三种缺陷视觉检测方法,对于扩展到其它类型和结构的复杂异形合金铸件表面,实现其检测过程的自动化有一定参考意义。

关键词：缺陷检测机器视觉铸件关键表面

定向凝固的复杂形状高温合金铸件中的雀斑形成

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金属学报 2016年第4期52卷 426-436页

作者：马德新东方汽轮机有限公司材料研究中心德阳618000 长寿命高温材料国家重点实验室德阳618000

通过实施工业条件下的定向凝固实验,对复杂形状的高温合金铸件中的雀斑进行了检测和分析,揭示了这种凝固缺陷产生的几个新特点.结果表明,雀斑易于产生在铸件的棱角部位而不是平滑表面上,称之为棱角效应;铸件外形台阶式地突然扩张和缩小... 详细信息

通过实施工业条件下的定向凝固实验,对复杂形状的高温合金铸件中的雀斑进行了检测和分析,揭示了这种凝固缺陷产生的几个新特点.结果表明,雀斑易于产生在铸件的棱角部位而不是平滑表面上,称之为棱角效应;铸件外形台阶式地突然扩张和缩小会分别抑制和促进雀斑形成,称之为台阶效应;雀斑易于产生在向内倾斜而不是向外倾斜的铸件表面上,称之为斜面效应;叶片曲率为正的外凸曲面出现严重的雀斑缺陷,而曲率为负的内凹曲面却毫无雀斑,此现象称之为曲率效应.实验中还发现雀斑不但出现在铸件的外表面,插入型芯也会诱导铸件内部雀斑的产生,这说明糊状区的液体流动具有强烈的附壁效应,不管这种壁面是处在铸件外部还是内部.通过分析可以确认,正是这种附壁效应在各种具体形状特征下发挥作用,导致了上述关于雀斑生成的各种效应.

关键词：高温合金雀斑定向凝固铸件