一种基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测方法及系统与流程

本发明涉及齿轮缺陷检测领域，特别是一种基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测方法及系统。

背景技术：

1、齿轮的设计若不合理，会导致齿轮在传递力矩的过程中所受的载荷过大，从而产生较大的应力，同时齿轮的制造工艺不良，如齿轮表面粗糙度大、齿面硬度差等也会导致齿轮增加应力。齿轮受到应力的作用后，可能会发生变形，导致齿轮的几何形状发生变化，从而影响齿轮的传动效率。为了改善齿轮受到的应力，若使用直接拆开分析的方式，则会降低应力监测的效率。提出一种通过磁记忆效应方式的齿轮应力缺陷检测方法。基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测方法是一种创新的非破坏性检测技术，它利用了磁性材料的磁记忆效应来检测齿轮中的应力状态和缺陷。磁记忆效应是指当磁性材料受到外部应力或磁场作用时，其磁性状态会发生变化，这种变化会在材料表面形成磁场分布的变化，从而形成磁记忆图案。这种磁记忆图案可以通过磁传感器进行检测和分析，从而得到材料的缺陷和应力状态信息。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的不足，提供了一种基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明第一方面提供了一种基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测方法，包括以下步骤：

4、选取作用在目标齿轮上进行应力缺陷检测的磁传感器，并对目标齿轮进行清洁处理，得到表面清洁目标齿轮；

5、引入激光扫描技术以及蚁群算法，并通过磁化设备，对表面清洁目标齿轮进行表面磁化处理，得到表面磁化目标齿轮；

6、通过磁记忆扫描仪对表面磁化目标齿轮进行磁记忆扫描，并对由磁记忆扫描得到的扫描信号数据进行处理；

7、对表面磁化目标齿轮磁记忆数据进行数据分析，基于分析结果确定表面磁化目标齿轮的应力异常区域，并对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行异常修正。

8、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述选取作用在目标齿轮上进行应力缺陷检测的磁传感器，并对目标齿轮进行清洁处理，得到表面清洁目标齿轮，具体为：

9、获取所有需要进行应力缺陷检测的齿轮，标定为待检测齿轮，并在所有待检测齿轮中，将即将进行应力缺陷检测的待检测齿轮标定为目标齿轮；

10、获取目标齿轮的使用说明书，基于所述目标齿轮的使用说明书确定目标齿轮的组成结构，获取大数据网络，基于所述大数据网络对目标齿轮的组成结构进行分析，检索能对目标齿轮的组成结构进行完整磁记忆扫描的磁传感器类型，标定为合格磁传感器类型，并选取类型为合格磁传感器类型的磁传感器，标定为目标磁传感器；

11、对所述目标齿轮进行表面清灰处理，得到初步清洁目标齿轮，并在所述初步清洁目标齿轮上进行表面物质采样，得到初步清洁目标齿轮的表面物质样品；

12、对初步清洁目标齿轮的表面物质样品进行化合物类型检测，确定初步清洁目标齿轮的表面物质样品的化合物类型，标定为污染物化合物类型，并确定初步清洁齿轮的表面材质类型，标定为目标表面材质类型；

13、在大数据网络中检索获取目标清洁方案，其中，所述目标清洁方案能基于污染物化合物类型，对初步清洁目标齿轮进行清洁处理，且目标清洁方案作用时不会与类型为目标表面材质类型的初步清洁齿轮的表面材质发生反应；

14、输出所述目标清洁方案，得到表面清洁目标齿轮。

15、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述引入激光扫描技术以及蚁群算法，并通过磁化设备，对表面清洁目标齿轮进行表面磁化处理，得到表面磁化目标齿轮，具体为：

16、获取磁化设备，其中，所述磁化设备为可以对表面清洁目标齿轮进行表面磁化处理的设备，表面磁化处理为在表面清洁目标齿轮上施加磁场；

17、获取磁化设备的磁化范围，并获取表面清洁目标齿轮不同表面的占用范围，若磁化设备的磁化范围完全覆盖表面清洁目标齿轮所有表面的占用范围，则直接通过磁化设备对表面清洁目标齿轮进行表面磁化处理，得到表面磁化后的表面清洁目标齿轮，定义为表面磁化目标齿轮；

18、若存在任意表面清洁目标齿轮的表面的占用范围不能被磁化设备的磁化范围完全覆盖，则将对应的表面清洁目标齿轮的表面标定为一类表面清洁目标齿轮表面；

19、获取激光扫描设备，基于所述激光扫描设备对目标清洁目标齿轮进行激光扫描，结合目标齿轮的组成结构，构建目标清洁目标齿轮的激光扫描模型，标定为目标激光扫描模型，并在所述目标激光扫描模型中对一类表面清洁目标齿轮表面进行标记；

20、在目标激光扫描模型内，引入蚁群算法，并在目标激光扫描模型的一类表面清洁目标齿轮表面上确定一个表面边缘点，标定为路径起始点；

21、对蚁群算法进行设置，其中，对蚁群算法进行设置为在蚁群算法中将路径的占用范围调节为磁化设备的磁化范围，并将设置后的蚁群算法作用在目标激光扫描模型的一类表面清洁目标齿轮表面上，得到从路径起始点开始，能对目标激光扫描模型的一类表面清洁目标齿轮表面进行完全表面磁化的所有路径，标定为待分析磁化路径；

22、在所有待分析磁化路径中，选取路径长度最短的待分析磁化路径，标定为目标磁化路径，控制磁化设备基于目标磁化路径对一类表面清洁目标齿轮表面进行表面磁化处理，并控制磁化设备对目标清洁目标齿轮上非一类表面清洁目标齿轮表面的表面进行直接磁化处理，得到表面磁化目标齿轮。

23、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述通过磁记忆扫描仪对表面磁化目标齿轮进行磁记忆扫描，并对由磁记忆扫描得到的扫描信号数据进行处理，具体为：

24、获取磁记忆扫描仪，其中，所述磁记忆扫描仪中集成有目标磁传感器，所述磁传感器能对磁化后的金属表面进行磁记忆扫描，同时磁记忆扫描仪能对磁记忆扫描后获取的扫描数据进行数据预处理；

25、通过所述磁记忆扫描仪，在表面磁化目标齿轮表面进行磁记忆扫描，并在磁记忆扫描仪内存储磁记忆扫描后得到的扫描数据，标定为磁记忆扫描数据；

26、其中，所述磁记忆扫描数据为表面磁化目标齿轮的表面磁场分布数据和表面磁场强度数据；

27、在磁记忆扫描仪内，对所述磁记忆扫描数据进行频率分析，得到磁记忆扫描数据的数据频率，并预设磁记忆扫描数据的数据标准频率范围；

28、若磁记忆扫描数据的数据频率不完全维持在数据标准频率范围内，则引入滑动平均滤波算法对磁记忆扫描数据进行滤波处理，使磁记忆扫描数据的数据频率完全维持在数据标准频率范围内，得到合格磁记忆扫描数据，并对所述合格磁记忆扫描数据进行信号转换，得到合格磁记忆扫描电信号；

29、引入信号解析装置，并于磁记忆扫描仪进行集成，通过集成了信号解析装置的磁记忆扫描仪对合格磁记忆扫描电信号进行信号解析，生成表面磁化目标齿轮的齿轮表面磁畴分布特征数据、齿轮表面磁畴边界特征数据以及齿轮表面磁场信号强度特征数据；

30、将表面磁化目标齿轮的齿轮表面磁畴分布特征数据、齿轮表面磁畴边界特征数据以及齿轮表面磁场信号强度特征数据统称为表面磁化目标齿轮磁记忆数据。

31、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对表面磁化目标齿轮磁记忆数据进行数据分析，基于分析结果确定表面磁化目标齿轮的应力异常区域，并对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行异常修正，具体为：

32、构建二维数据表示空间，并将表面磁化目标齿轮磁记忆数据导入至二维数据表示空间内，生成表面磁化目标齿轮的磁记忆二维可视化图案，标定为目标图案；

33、其中，所述目标图案为特征曲线，对目标图案进行特征曲线分析，计算目标图案上所有封闭区域的面积大小，其中，不同的封闭区域代表表面磁化目标齿轮上不同的区域，并基于封闭区域的面积大小计算表面磁化目标齿轮上不同的区域的表面磁场突变大小；

34、基于大数据网络，检索应力集中程度-表面磁场突变大小对比谱图，标定为目标对比图谱，将表面磁化目标齿轮上不同的区域的表面磁场突变大小导入至目标对比图谱内，计算得到表面磁化目标齿轮上不同的区域的应力集中程度；

35、预设应力最大集中程度，并将应力集中程度大于应力最大集中程度的表面磁化目标齿轮上区域标定为表面磁化目标齿轮的应力异常区域；

36、对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行应力异常根源分析，并基于应力异常根源分析结果，对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行异常修正。

37、进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行应力异常根源分析，并基于应力异常根源分析结果，对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行异常修正，具体为：

38、通过目标齿轮的使用说明书，获取表面磁化目标齿轮的应力异常区域的标准设计齿轮参数，并通过三维建模方式，构建表面磁化目标齿轮的应力异常区域的三维模型，基于所述表面磁化目标齿轮的应力异常区域的三维模型，获取表面磁化目标齿轮的应力异常区域的实际齿轮参数；

39、若在表面磁化目标齿轮中，存在应力异常区域的实际齿轮参数小于标准设计齿轮参数，则将所述表面磁化目标齿轮报废；

40、若在表面磁化目标齿轮中，不存在应力异常区域的实际齿轮参数小于标准设计齿轮参数，但存在实际齿轮参数大于标准设计齿轮参数，则将实际齿轮参数大于标准设计齿轮参数的对应的表面磁化目标齿轮的应力异常区域标定为设计异常区域，并在大数据网络中检索设计异常区域的设计齿轮区域修复方案并输出；

41、若设计异常区域的设计齿轮区域修复方案输出后，表面磁化目标齿轮仍存在应力异常区域，则对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行润滑处理，并判断在润滑处理后的表面磁化目标齿轮是否仍存在应力异常区域；

42、若是，则将所述表面磁化目标齿轮报废，若否，则将所述表面磁化目标齿轮标定为应力无缺陷目标齿轮。

43、本发明第二方面还提供了一种基于磁记忆效应的齿轮应力缺陷检测系统，所述齿轮应力缺陷检测系统包括存储器与处理器，所述存储器中储存有齿轮应力缺陷检测方法，所述齿轮应力缺陷检测方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：

44、选取作用在目标齿轮上进行应力缺陷检测的磁传感器，并对目标齿轮进行清洁处理，得到表面清洁目标齿轮；

45、引入激光扫描技术以及蚁群算法，并通过磁化设备，对表面清洁目标齿轮进行表面磁化处理，得到表面磁化目标齿轮；

46、通过磁记忆扫描仪对表面磁化目标齿轮进行磁记忆扫描，并对由磁记忆扫描得到的扫描信号数据进行处理；

47、对表面磁化目标齿轮磁记忆数据进行数据分析，基于分析结果确定表面磁化目标齿轮的应力异常区域，并对表面磁化目标齿轮的应力异常区域进行异常修正。

48、本发明解决的背景技术中存在的技术缺陷，本发明具备以下有益效果：对目标齿轮进行清洁处理，并通过磁化设备对目标齿轮进行表面磁化处理，得到表面磁化目标齿轮。通过磁记忆扫描仪对表面磁化目标齿轮进行磁记忆扫描，并在磁记忆扫描后对得到的表面磁化目标齿轮磁记忆数据进行数据分析，得到表面磁化目标齿轮的应力异常区域并进行修正。本发明能够通过磁记忆效应的方式，实现齿轮的应力缺陷检测，磁记忆检测技术不会对齿轮造成任何损伤，且具有高灵敏度和精度，是一种创新的非破坏性检测技术。