CN116843323A - 基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及螺杆铸造件质量控制监管技术领域，尤其是基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，包括：铸造件脱模管理控制模块、铸造件表面轮廓信息获取模块、铸造件质量初评分析模块、铸造件模型比较单元、铸造件质量终评判断模块以及数据库。本系统通过在脱模工序进行的同时以动态视觉扫描的方式获取铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，能够在脱模工序的同时完成参数获取，能够有效地完成铸造螺杆参数的复刻收集，同时根据铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行初评分析、终评分析后得到当前铸造螺杆的铸造质量分析结果，确保铸造螺杆质量分析的真实性，保证其后续加工后的机械性能符合要求。
Description
技术领域
本发明涉及螺杆铸造件质量控制监管技术领域，尤其是基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统。
背景技术
铸造螺杆作为铸造件中具有代表性的铸造零件，对其进行铸造质量的控制对有效地实现对提升复杂轴类铸造件的整体铸造质量有着较大的意义。而该类零件在实际加工中，螺杆类的加工件在车间内的加工制造工艺通常分为机加工及铸造加工两种常见的加工方式。
普通螺杆进行一般采用机加工处理即可完成，但是对于类似于空压机螺杆类的螺杆件等部件由于其对整体使用强度及螺槽深度有要求，该类尺寸较大的螺杆件一般采用铸造工艺加工，其原因如下：第一：空压机一类的螺杆的螺槽深度较深，一般采用机加工的毛坯件为圆柱钢材，在机床上完成机加工时需要去除大量的多余材料，加工余量过大，导致加工工艺复杂，加工工时长；第二：利用铸造工艺则可以得到外形匹配的铸造螺杆毛坯件，一方面可以起到节省材料的目的，另一方面能够大大减少后续机加工的作业量，提高机加工效率。
因此，目前对于空压机螺杆件产品在很多时候会采用铸造螺杆。在实际铸造加工处理的过程中发现，虽然铸造螺杆在节省成本和简化后续机加工处理工序中具有诸多优点，但是铸造螺杆在铸造脱模工艺中也会存在如下问题：一方面是，空压机的铸造螺杆由于其表面存在带有旋向的螺纹，因此其脱模需要专门的螺纹脱模处理工序；另一方面是，在螺纹脱模工序脱模的过程中经常会出现铸造螺杆毛坯件的表面因浇注、脱模速度及砂模原因造成的砂眼、划痕、洼陷、裂痕等铸造缺陷，因此会导致铸造螺杆铸造件的质量问题。
而现有的方法在进行铸造螺杆脱模、脱模过程中产品质量监视、管理、控制时主要是依靠人工观察间接控制机器脱模速率的方式实现，但是单纯的这种人工观察、控制的方式存在如下不足：人工观察、监视的效率较低，且判断的准确度不足，必须需要经验丰富的资深铸造工艺人员才能胜任。
为此，本发明针对现有的铸造螺杆完成后产品质量问题设计出了基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，用以更好地解决现有技术中存在问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，包括：
铸造件脱模管理控制模块：用于在铸造工艺完成后，根据当前铸造螺杆的基本设计参数管理并控制其螺旋脱模速度使得铸造螺杆从铸造模具内脱模；
铸造件表面轮廓信息获取模块：用于以动态图像扫描的方式获取对已经脱模至模具以外的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，其中铸造螺杆的三维图像的轮廓信息包括铸造螺杆尺寸参数；
铸造件质量初评分析模块：用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比，判断铸造螺杆的三维图像的轮廓信息是否符合要求；若符合要求，则判断当前铸造螺杆初评符合要求；否则，执行铸造件模型比较单元；
铸造件模型比较单元：用于根据铸造件表面轮廓信息获取模块获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息构建当前铸造螺杆的毛坯模型；模型构建完成后将数据库内部存储的标准尺寸构建标准三维模型与毛坯模型完成参数比较，参数比较后得到差量模型；
铸造件质量终评判断模块：用于根据差量模型获取铸造缺陷特征并分析评测当前铸造螺杆铸造质量得到铸造缺陷特征的缺陷影响值，将缺陷影响值与标准上限值相比较，若缺陷影响值小于标准上限值，则判断当前铸造螺杆铸造质量合格，否则不合格。
在上述任一方案中优选的是，所述铸造件表面轮廓信息获取模块的具体获取方法如下：
利用3D激光轮廓扫描仪获取螺旋上升脱模状态下的铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，并将所获取的信息存储至数据库；其中，逐次获取得到的各段位置处的螺杆外径、齿深、齿间距，分别对比得到同类各参数中的最小值并将其依次标记为d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min；
同时利用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，并展开得到铸造螺杆扫描平面图像。
在上述任一方案中优选的是，铸造件质量初评分析模块中用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比的具体方法如下：
将所获取的d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min参数与铸造螺杆标准件的螺杆标准外径D、标准齿深H、标准齿间距T进行逐一对比；
当同时满足d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T时，且观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时，则判定当前铸造螺杆的毛坯尺寸符合要求，即初评符合要求同时控制用于显示初检合格的绿灯点亮并提示初评合格；
否则，执行铸造件模型比较单元。
在上述任一方案中优选的是，差量模型获取的具体方法如下：
将已获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，导入计算机三维建模系统内部并利用有限元分析构建当前铸造螺杆参数化的毛坯模型；
将数据库内部预存的标准尺寸构建标准三维模型导入计算机三维建模系统内部；
毛坯模型与标准三维模型完全对中并以标准三维模型作为去除特征进行实体特征取差值，得到缺陷坐标点位分布模型；
去除缺陷坐标点位分布模型后剩余的毛坯模型作为中间模型，中间模型与标准三维模型完全对中并再次进行实体特征取差值，得到有用缺陷特征模型；
缺陷坐标点位分布模型与有用缺陷特征模型对中组合后组成差量模型。
在上述任一方案中优选的是，其中，缺陷坐标点位分布模型记录相关缺陷的位置参数和数量参数，有用缺陷特征模型记录相关缺陷的缺陷类型；
铸造螺杆的缺陷影响值记为：，其中/>表示具有体积参数的冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷的空间类铸造缺陷的空间因子影响系数；/>表示无体积参数的裂纹缺陷的平面因子影响系数，/>表示第i个空间类铸造缺陷的体积参数，/>；/>表示第j个裂纹缺陷的裂纹长度参数，/>；K表示修正参数。
在上述任一方案中优选的是，当相邻的两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离小于安全距离S时，两个空间类铸造缺陷被称为互为影响缺陷；
当存在互为影响缺陷时，铸造螺杆的缺陷影响值公式修正为：，其中第p个空间类铸造缺陷与第p+1个空间类铸造缺陷互为影响缺陷，a表示互为影响缺陷存在的对数，其中N表示互为影响缺陷的空间类铸造缺陷带来的附加缺陷影响系数。
在上述任一方案中优选的是，在计算机三维建模系统内逐次选择差量模型中对应的当前空间类铸造缺陷特征，根据模型内体积参数化计算函数得到当前空间类铸造缺陷特征的体积；逐次选择差量模型中对应的当前裂纹缺陷特征，根据模型尺寸测量的计算函数得到当前裂纹缺陷特征的有效长度/>；计算机三维建模系统内保持实时控制监管两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离，当发现间隔距离小于安全距离S后，系统对当前特征进行标记并导出其对应的参数信息。
在上述任一方案中优选的是，铸造件脱模管理控制模块在进行铸造螺杆匀速脱模的过程中，保持实时监管脱模驱动力数值的变化并记录其数值变化曲线，根据数值变化曲线中的峰值定位铸造螺杆的对应点位并将其定位关键分析区域。
在上述任一方案中优选的是，铸造螺杆在竖直状态下处于定轴螺旋上升脱模状态的运行参数由铸造件脱模管理控制模块调控，根据当前螺杆的设计参数（包括铸造螺杆的螺距、直径等常规设计参数）进行该铸造螺杆的。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本系统通过在脱模工序进行的同时以动态视觉扫描的方式获取铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，能够在脱模工序的同时完成参数获取，能够有效地完成铸造螺杆参数的复刻收集，同时根据铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行辅助初评分析、终评分析后得到当前铸造螺杆的铸造质量分析结果，确保铸造螺杆质量分析的真实性，保证其后续加工后的机械性能符合要求。
2、本发明在初评分析中以参数控制配合图像观察的方式，可以快速得到铸造螺杆的初评结果，有效地提高初评效率。
3、在本发明的铸造件质量终评判断模块中利用模型重建实现对有效铸造缺陷的获取，利用当前全部的有效缺陷的尺寸、体积并分析计算优化得到相对合理的缺陷影响值，采用各单独缺陷影响及相互关联的互为影响缺陷的综合计算分析相结合的方式，进一步优化了缺陷影响值的计算方法，从而能够有效地保证利用缺陷影响值评测最终结果的相对准确性与适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的螺杆铸造件质量控制监管系统的模块连接图。
图2为本发明的脱模驱动力数值变化曲线示意图。
图中，A、B均表示铸造螺杆脱模过程中的脱模驱动力峰值点。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明具体结构如图1-图2中所示。
实施例1：基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，包括：铸造件脱模管理控制模块、铸造件表面轮廓信息获取模块、铸造件质量初评分析模块、铸造件模型比较单元、铸造件质量终评判断模块以及数据库。
铸造件脱模管理控制模块：用于在铸造工艺完成后，根据当前铸造螺杆的基本设计参数管理并控制其螺旋脱模速度使得铸造螺杆从铸造模具内脱模；铸造件脱模管理控制模块信号接入当前铸造螺杆的螺旋脱模设备的螺旋脱模执行端，在进行铸造螺杆的脱模时铸造件脱模管理控制模块控制螺旋脱模设备对铸造螺杆进行均是上升螺旋式脱模并实时监测脱模过程中脱模驱动力数值变化。由于脱模驱动力数值变化主要是由于脱模过程中阻力的变化而产生的变化，因此记载并监测脱模驱动力数值变化的变化可以间接反应脱模阻力的变化，当脱模阻力增大时可以认为当前铸造螺杆与模具之间的阻力增大，即铸造螺杆当前区域的表面状态发生变化，故此将其标记为重点区域便于快速观察分析。
铸造件表面轮廓信息获取模块：用于以动态图像扫描的方式获取对已经脱模至模具以外的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，其中铸造螺杆的三维图像的轮廓信息包括铸造螺杆尺寸参数；铸造件表面轮廓信息获取模块设置于已经脱离铸造模具的且被脱模露出的铸造螺杆的上方外侧，通过与铸造件脱模管理控制模块信号联动以达到在获取铸造螺杆的三维图像的轮廓信息时的稳定性，保证获取得到的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息的相对准确性。
铸造件质量初评分析模块：用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比，判断铸造螺杆的三维图像的轮廓信息是否符合要求；若符合要求，则判断当前铸造螺杆初评符合要求；否则，执行铸造件模型比较单元；铸造件质量初评分析模块采用快速初评分析的方式可以将铸造质量较好的铸造螺杆直接快速筛出，使其不需要进行后续的质量终评分析，有效地减少批量控制过程中的无用分析，进一步提高整体控制分析的效率。
铸造件模型比较单元：用于根据铸造件表面轮廓信息获取模块获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息构建当前铸造螺杆的毛坯模型；模型构建完成后将数据库内部存储的标准尺寸构建标准三维模型与毛坯模型完成参数比较，参数比较后得到差量模型；采用直观可见的具有实体特征的差量模型作为终评分析的依据，能够更好地实现相关空间缺陷的等量实体化转换，与标准尺寸构建标准三维模型比对达到有效精准得到差量，提高后续分析处理的精度。
铸造件质量终评判断模块：用于根据差量模型获取铸造缺陷特征并分析评测当前铸造螺杆铸造质量得到铸造缺陷特征的缺陷影响值，将缺陷影响值与标准上限值相比较，若缺陷影响值小于标准上限值，则判断当前铸造螺杆铸造质量合格，否则不合格。根据差量模型并结合铸造件表面轮廓信息获取模块获取的相关参数进行处理、计算、分析，同时依据铸造行业内部对铸造件缺陷要求、当前铸造螺杆的使用工况要求等计算得到相对准确合理的缺陷影响值，根据缺陷影响值计算结果与标准上限值相比较得出当前铸造螺杆铸造质量合格与否的判断，最终达到完成铸造螺杆质量控制分析判定的目的。
在上述任一方案中优选的是，所述铸造件表面轮廓信息获取模块的具体获取方法如下：
利用3D激光轮廓扫描仪获取螺旋上升脱模状态下的铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，并将所获取的信息存储至数据库；其中，逐次获取得到的各段位置处的螺杆外径、齿深、齿间距，分别对比得到同类各参数中的最小值并将其依次标记为d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min；
同时利用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，并展开得到铸造螺杆扫描平面图像。铸造件表面轮廓信息获取模块在进行铸造螺杆的参数获取时采用3D激光轮廓扫描仪获取相关参数尺寸信息，采用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，以两种方式可以更好地得到尺寸轮廓与表面真实图像，便于为铸造螺杆质量初评分析提供全面的参考依据。
在上述任一方案中优选的是，铸造件质量初评分析模块中用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比的具体方法如下：
将所获取的d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min参数与铸造螺杆标准件的螺杆标准外径D、标准齿深H、标准齿间距T进行逐一对比；
当同时满足d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T时，且观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时，则判定当前铸造螺杆的毛坯尺寸符合要求，即初评符合要求同时控制用于显示初检合格的绿灯点亮并提示初评合格；
否则，执行铸造件模型比较单元。控制d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T可以分析得到当前的铸造螺杆与铸造螺杆标准件产品相比存在加工余量，因此可以判断其整体外形轮廓尺寸符合要求；另外，通过计算机识别或人为观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时可以判定当前铸造螺杆表面无缺陷，故此当两者均满足条件时，判定当前铸造螺杆初评合格，无需进入终评步骤即可，有效地简化优良产品的控制步骤。
在上述任一方案中优选的是，差量模型获取的具体方法如下：
将已获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，导入计算机三维建模系统内部并利用有限元分析构建当前铸造螺杆参数化的毛坯模型；
将数据库内部预存的标准尺寸构建标准三维模型导入计算机三维建模系统内部；
毛坯模型与标准三维模型完全对中并以标准三维模型作为去除特征进行实体特征取差值，得到缺陷坐标点位分布模型；
去除缺陷坐标点位分布模型后剩余的毛坯模型作为中间模型，中间模型与标准三维模型完全对中并再次进行实体特征取差值，得到有用缺陷特征模型；
缺陷坐标点位分布模型与有用缺陷特征模型对中组合后组成差量模型。差量模型获取采用两步法实现，毛坯模型与标准三维模型去差后可以得到具有多余特征的缺陷坐标点位分布模型，这种情况下获取的缺陷坐标点位分布模型可以将小于标准三维模型的毛坯模型及其上带有的向内凹陷的空间类铸造缺陷（例如：冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷）完全去除，此时缺陷坐标点位分布模型保留的特征仅有实体加工余量特征以及大于标准三维模型的空间类的铸造缺陷，由于缺陷坐标点位分布模型上分布的空间类的铸造缺陷在后续机加工时会直接被加工去除，故在此将其视为无关缺陷；另外，缺陷坐标点位分布模型还可能会分布临界与标准三维模型轮廓曲面部位的裂纹缺陷，可以被标记，另外以各无关缺陷及裂纹缺陷区域的中心作为点位坐标，其各自均可以在计算机三维建模系统内部得到参数记录，便于作为后续互为影响缺陷控制的参数计算依据。
在上述任一方案中优选的是，其中，缺陷坐标点位分布模型记录相关缺陷的位置参数和数量参数，有用缺陷特征模型记录相关缺陷的缺陷类型；
铸造螺杆的缺陷影响值记为：，其中/>表示具有体积参数的冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷的空间类铸造缺陷的空间因子影响系数；/>表示无体积参数的裂纹缺陷的平面因子影响系数，/>表示第i个空间类铸造缺陷的体积参数，/>；/>表示第j个裂纹缺陷的裂纹长度参数，/>；K表示修正参数。在此依据铸造行业内部对铸造件缺陷要求、当前铸造螺杆的使用工况要求等计算得到相对准确合理的缺陷影响值，其中空间因子影响系数、平面因子影响系数根据铸造行业要求选择适当安全的系数值，同时在实际分析建模过程中建立多组系数对照并取样结合当前系数状态下的计算结果与实际铸造螺杆样品件的力学控制结果对比，从而得到相对合理的因子影响系数选择，另外也可以根据产品质量及使用工况条件来进行经验选择；增加修正参数以达到修正整个模型的目的，提高模型计算的相对准确性以及适用性。
在上述任一方案中优选的是，当相邻的两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离小于安全距离S时，两个空间类铸造缺陷被称为互为影响缺陷；
当存在互为影响缺陷时，铸造螺杆的缺陷影响值公式修正为：，其中第p个空间类铸造缺陷与第p+1个空间类铸造缺陷互为影响缺陷，a表示互为影响缺陷存在的对数，其中N表示互为影响缺陷的空间类铸造缺陷带来的附加缺陷影响系数。考虑到特殊情况下，各相邻的空间类铸造缺陷的综合附加影响对铸造螺杆结构性能的影响，在此增加/>作为互为影响缺陷的附加影响值，能够更加安全、相对准确的得到当前的铸造螺杆的缺陷影响值，进一步提高计算所得的铸造螺杆的缺陷影响值的适用范围。
实施例2：基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，包括：铸造件脱模管理控制模块、铸造件表面轮廓信息获取模块、铸造件质量初评分析模块、铸造件模型比较单元、铸造件质量终评判断模块以及数据库。
铸造件脱模管理控制模块与铸造件表面轮廓信息获取模块信号连接，铸造件表面轮廓信息获取模块分别与铸造件质量初评分析模块、铸造件质量终评判断模块信号连接，铸造件质量初评分析模块与铸造件模型比较单元信号连接，铸造件模型比较单元与铸造件质量终评判断模块信号连接，铸造件脱模管理控制模块、铸造件表面轮廓信息获取模块、铸造件质量初评分析模块、铸造件模型比较单元和铸造件质量终评判断模块均与数据库信号连接。数据库用于储存及接收系统内的全部参数信息。
铸造件脱模管理控制模块：用于在铸造工艺完成后，根据当前铸造螺杆的基本设计参数管理并控制其螺旋脱模速度使得铸造螺杆从铸造模具内脱模；
铸造件脱模管理控制模块信号接入当前铸造螺杆的螺旋脱模设备的螺旋脱模执行端，在进行铸造螺杆的脱模时铸造件脱模管理控制模块控制螺旋脱模设备对铸造螺杆进行均是上升螺旋式脱模并实时监测脱模过程中脱模驱动力数值变化。由于脱模驱动力数值变化主要是由于脱模过程中阻力的变化而产生的变化，因此记载并监测脱模驱动力数值变化的变化可以间接反应脱模阻力的变化，当脱模阻力增大时可以认为当前铸造螺杆与模具之间的阻力增大，即铸造螺杆当前区域的表面状态发生变化，故此将其标记为重点区域便于快速观察分析。
铸造件表面轮廓信息获取模块：用于以动态图像扫描的方式获取对已经脱模至模具以外的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，其中铸造螺杆的三维图像的轮廓信息包括铸造螺杆尺寸参数；
铸造件表面轮廓信息获取模块设置于已经脱离铸造模具的且被脱模露出的铸造螺杆的上方外侧，通过与铸造件脱模管理控制模块信号联动以达到在获取铸造螺杆的三维图像的轮廓信息时的稳定性，保证获取得到的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息的相对准确性。
铸造件质量初评分析模块：用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比，判断铸造螺杆的三维图像的轮廓信息是否符合要求；若符合要求，则判断当前铸造螺杆初评符合要求；否则，执行铸造件模型比较单元；
铸造件质量初评分析模块采用快速初评分析的方式可以将铸造质量较好的铸造螺杆直接快速筛出，使其不需要进行后续的质量终评分析，有效地减少批量控制过程中的无用分析，进一步提高整体控制分析的效率。
铸造件模型比较单元：用于根据铸造件表面轮廓信息获取模块获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息构建当前铸造螺杆的毛坯模型；模型构建完成后将数据库内部存储的标准尺寸构建标准三维模型与毛坯模型完成参数比较，参数比较后得到差量模型；
在本铸造件模型比较单元内部采用直观可见的具有实体特征的差量模型作为终评分析的依据，能够更好地实现相关空间缺陷的等量实体化转换，与标准尺寸构建标准三维模型比对达到有效精准得到差量，提高后续分析处理的精度。
铸造件质量终评判断模块：用于根据差量模型获取铸造缺陷特征并分析评测当前铸造螺杆铸造质量得到铸造缺陷特征的缺陷影响值，将缺陷影响值与标准上限值相比较，若缺陷影响值小于标准上限值，则判断当前铸造螺杆铸造质量合格，否则不合格。
根据差量模型并结合铸造件表面轮廓信息获取模块获取的相关参数进行处理、计算、分析，同时依据铸造行业内部对铸造件缺陷要求、当前铸造螺杆的使用工况要求等计算得到相对准确合理的缺陷影响值，根据缺陷影响值计算结果与标准上限值相比较得出当前铸造螺杆铸造质量合格与否的判断，最终达到完成铸造螺杆质量控制分析判定的目的。
在上述任一方案中优选的是，所述铸造件表面轮廓信息获取模块的具体获取方法如下：
利用3D激光轮廓扫描仪获取螺旋上升脱模状态下的铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，并将所获取的信息存储至数据库；其中，逐次获取得到的各段位置处的螺杆外径、齿深、齿间距，分别对比得到同类各参数中的最小值并将其依次标记为d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min；
同时利用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，并展开得到铸造螺杆扫描平面图像。
铸造件表面轮廓信息获取模块在进行铸造螺杆的参数获取时采用3D激光轮廓扫描仪获取相关参数尺寸信息，采用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，以两种方式可以更好地得到尺寸轮廓与表面真实图像，便于为铸造螺杆质量初评分析提供全面的参考依据。
在上述任一方案中优选的是，铸造件质量初评分析模块中用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比的具体方法如下：
将所获取的d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min参数与铸造螺杆标准件的螺杆标准外径D、标准齿深H、标准齿间距T进行逐一对比；
当同时满足d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T时，且观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时，则判定当前铸造螺杆的毛坯尺寸符合要求，即初评符合要求同时控制用于显示初检合格的绿灯点亮并提示初评合格；
否则，执行铸造件模型比较单元。
控制d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T可以分析得到当前的铸造螺杆与铸造螺杆标准件产品相比存在加工余量，因此可以判断其整体外形轮廓尺寸符合要求；另外，通过计算机识别或人为观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时可以判定当前铸造螺杆表面无缺陷，故此当两者均满足条件时，判定当前铸造螺杆初评合格，无需进入终评步骤即可，有效地简化优良产品的控制步骤。
在上述任一方案中优选的是，差量模型获取的具体方法如下：
将已获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，导入计算机三维建模系统内部并利用有限元分析构建当前铸造螺杆参数化的毛坯模型；
将数据库内部预存的标准尺寸构建标准三维模型导入计算机三维建模系统内部；
毛坯模型与标准三维模型完全对中并以标准三维模型作为去除特征进行实体特征取差值，得到缺陷坐标点位分布模型；
去除缺陷坐标点位分布模型后剩余的毛坯模型作为中间模型，中间模型与标准三维模型完全对中并再次进行实体特征取差值，得到有用缺陷特征模型；
缺陷坐标点位分布模型与有用缺陷特征模型对中组合后组成差量模型。
差量模型获取采用两步法实现，毛坯模型与标准三维模型去差后可以得到具有多余特征的缺陷坐标点位分布模型，这种情况下获取的缺陷坐标点位分布模型可以将小于标准三维模型的毛坯模型及其上带有的向内凹陷的空间类铸造缺陷（例如：冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷）完全去除，此时缺陷坐标点位分布模型保留的特征仅有实体加工余量特征以及大于标准三维模型的空间类的铸造缺陷，由于缺陷坐标点位分布模型上分布的空间类的铸造缺陷在后续机加工时会直接被加工去除，故在此将其视为无关缺陷；另外，缺陷坐标点位分布模型还可能会分布临界与标准三维模型轮廓曲面部位的裂纹缺陷，可以被标记，另外以各无关缺陷及裂纹缺陷区域的中心作为点位坐标，其各自均可以在计算机三维建模系统内部得到参数记录，便于作为后续互为影响缺陷控制的参数计算依据。
在上述任一方案中优选的是，其中，缺陷坐标点位分布模型记录相关缺陷的位置参数和数量参数，有用缺陷特征模型记录相关缺陷的缺陷类型；
铸造螺杆的缺陷影响值记为：，其中/>表示具有体积参数的冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷的空间类铸造缺陷的空间因子影响系数；/>表示无体积参数的裂纹缺陷的平面因子影响系数，/>表示第i个空间类铸造缺陷的体积参数，/>；/>表示第j个裂纹缺陷的裂纹长度参数，/>；K表示修正参数。
在此依据铸造行业内部对铸造件缺陷要求、当前铸造螺杆的使用工况要求等计算得到相对准确合理的缺陷影响值，其中空间因子影响系数、平面因子影响系数根据铸造行业要求选择适当安全的系数值，同时在实际分析建模过程中建立多组系数对照并取样结合当前系数状态下的计算结果与实际铸造螺杆样品件的力学控制结果对比，从而得到相对合理的因子影响系数选择，另外也可以根据产品质量及使用工况条件来进行经验选择；增加修正参数以达到修正整个模型的目的，提高模型计算的相对准确性以及适用性。
在上述任一方案中优选的是，当相邻的两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离小于安全距离S时，两个空间类铸造缺陷被称为互为影响缺陷；
当存在互为影响缺陷时，铸造螺杆的缺陷影响值公式修正为：，其中第p个空间类铸造缺陷与第p+1个空间类铸造缺陷互为影响缺陷，a表示互为影响缺陷存在的对数，其中N表示互为影响缺陷的空间类铸造缺陷带来的附加缺陷影响系数。
考虑到特殊情况下，各相邻的空间类铸造缺陷的综合附加影响对铸造螺杆结构性能的影响，在此增加作为互为影响缺陷的附加影响值，能够更加安全、相对准确的得到当前的铸造螺杆的缺陷影响值，进一步提高计算所得的铸造螺杆的缺陷影响值的适用范围。
在上述任一方案中优选的是，在计算机三维建模系统内逐次选择差量模型中对应的当前空间类铸造缺陷特征，根据模型内体积参数化计算函数得到当前空间类铸造缺陷特征的体积；逐次选择差量模型中对应的当前裂纹缺陷特征，根据模型尺寸测量的计算函数得到当前裂纹缺陷特征的有效长度/>；计算机三维建模系统内保持实时控制监管两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离，当发现间隔距离小于安全距离S后，系统对当前特征进行标记并导出其对应的参数信息。
在上述任一方案中优选的是，铸造件脱模管理控制模块在进行铸造螺杆匀速脱模的过程中，保持实时监管脱模驱动力数值的变化并记录其数值变化曲线，根据脱模驱动力数值变化曲线示意图中的各脱模驱动力峰值（例如，图2中的峰值A、峰值B）定位铸造螺杆的对应点位并将其定位关键分析区域。
由于脱模驱动力数值变化主要是由于脱模过程中阻力的变化而产生的变化，因此记载并监测脱模驱动力数值变化的变化可以间接反应脱模阻力的变化，当脱模阻力增大时可以认为当前铸造螺杆与模具之间的阻力增大，即铸造螺杆当前区域的表面状态发生变化，故此将其标记为重点区域便于快速观察分析。
在上述任一方案中优选的是，铸造螺杆在竖直状态下处于定轴螺旋上升脱模状态的运行参数由铸造件脱模管理控制模块调控，根据当前螺杆的设计参数（包括铸造螺杆的螺距、直径等常规设计参数）进行该铸造螺杆的。
铸造螺杆在竖直状态下处于定轴螺旋上升脱模状态根据铸造件脱模管理控制模块控制实现按需脱模，同时可以保证匹配后续进行表面轮廓信息获取的匹配度，保证表面轮廓信息获取的相对准确度。
本系统通过在脱模工序进行的同时以动态视觉扫描的方式获取铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，能够在脱模工序的同时完成参数获取，能够有效地完成铸造螺杆参数的复刻收集，同时根据铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行初评分析、终评分析后得到当前铸造螺杆的铸造质量分析结果，确保铸造螺杆质量分析的真实性，保证其后续加工后的机械性能符合要求；在初评分析中以参数控制配合图像观察的方式，可以快速得到铸造螺杆的初评结果，有效地提高初评效率；在本发明的铸造件质量终评判断模块中利用模型重建实现对有效铸造缺陷的获取，利用当前全部的有效缺陷的尺寸、体积并分析计算优化得到相对合理的缺陷影响值，采用各单独缺陷影响及相互关联的互为影响缺陷的综合计算分析相结合的方式，进一步优化了缺陷影响值的计算方法，从而能够有效地保证利用缺陷影响值评测最终结果的相对准确性与适用性。另外，根据不同类型的轴类铸造件进行控制时本系统控制参数可以根据需要进行匹配调节
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：包括：
铸造件脱模管理控制模块：用于在铸造工艺完成后，根据当前铸造螺杆的基本设计参数管理并控制其螺旋脱模速度使得铸造螺杆从铸造模具内脱模；
铸造件表面轮廓信息获取模块：用于以动态图像扫描的方式获取对已经脱模至模具以外的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，其中铸造螺杆的三维图像的轮廓信息包括铸造螺杆尺寸参数；
铸造件质量初评分析模块：用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比，判断铸造螺杆的三维图像的轮廓信息是否符合要求；若符合要求，则判断当前铸造螺杆初评符合要求；否则，执行铸造件模型比较单元；
铸造件模型比较单元：用于根据铸造件表面轮廓信息获取模块获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息构建当前铸造螺杆的毛坯模型；模型构建完成后将数据库内部存储的标准尺寸构建标准三维模型与毛坯模型完成参数比较，参数比较后得到差量模型；
铸造件质量终评判断模块：用于根据差量模型获取铸造缺陷特征并分析评测当前铸造螺杆铸造质量得到铸造缺陷特征的缺陷影响值，将缺陷影响值与标准上限值相比较，若缺陷影响值小于标准上限值，则判断当前铸造螺杆铸造质量合格，否则不合格。
2.根据权利要求1所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：所述铸造件表面轮廓信息获取模块的具体获取方法如下：
利用3D激光轮廓扫描仪获取螺旋上升脱模状态下的铸造螺杆的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，并将所获取的信息存储至数据库；其中，逐次获取得到的各段位置处的螺杆外径、齿深、齿间距，分别对比得到同类各参数中的最小值并将其依次标记为d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min；
同时利用图像扫描仪获取铸造螺杆的表面图像，并展开得到铸造螺杆扫描平面图像。
3.根据权利要求2所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：铸造件质量初评分析模块中用于接收铸造螺杆的三维图像的轮廓信息并对铸造螺杆的三维图像的轮廓信息进行计算机图像分析处理，将处理结果与标准参数对比的具体方法如下：
将所获取的d螺杆外径min、h齿深min、t齿间距min参数与铸造螺杆标准件的螺杆标准外径D、标准齿深H、标准齿间距T进行逐一对比；
当同时满足d螺杆外径min＞D、h齿深min＜H、t齿间距min＜T时，且观察铸造螺杆扫描平面图像上无表面铸造缺陷时，则判定当前铸造螺杆的毛坯尺寸符合要求，即初评符合要求同时控制用于显示初检合格的绿灯点亮并提示初评合格；
否则，执行铸造件模型比较单元。
4.根据权利要求3所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：差量模型获取的具体方法如下：
将已获取的铸造螺杆的三维图像的轮廓信息，导入计算机三维建模系统内部并利用有限元分析构建当前铸造螺杆参数化的毛坯模型；
将数据库内部预存的标准尺寸构建标准三维模型导入计算机三维建模系统内部；
毛坯模型与标准三维模型完全对中并以标准三维模型作为去除特征进行实体特征取差值，得到缺陷坐标点位分布模型；
去除缺陷坐标点位分布模型后剩余的毛坯模型作为中间模型，中间模型与标准三维模型完全对中并再次进行实体特征取差值，得到有用缺陷特征模型；
缺陷坐标点位分布模型与有用缺陷特征模型对中组合后组成差量模型。
5.根据权利要求4所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：其中，缺陷坐标点位分布模型记录相关缺陷的位置参数和数量参数，有用缺陷特征模型记录相关缺陷的缺陷类型；
铸造螺杆的缺陷影响值记为： ，其中/>表示具有体积参数的冷隔缺陷、欠铸缺陷、凹陷缺陷、缺肉缺陷、裂缝缺陷的空间类铸造缺陷的空间因子影响系数；/>表示无体积参数的裂纹缺陷的平面因子影响系数，/>表示第i个空间类铸造缺陷的体积参数，/>；/>表示第j个裂纹缺陷的裂纹长度参数，/>；K表示修正参数。
6.根据权利要求5所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：当相邻的两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离小于安全距离S时，两个空间类铸造缺陷被称为互为影响缺陷；
当存在互为影响缺陷时，铸造螺杆的缺陷影响值公式修正为：，其中第p个空间类铸造缺陷与第p+1个空间类铸造缺陷互为影响缺陷，a表示互为影响缺陷存在的对数，其中N表示互为影响缺陷的空间类铸造缺陷带来的附加缺陷影响系数。
7.根据权利要求6所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：在计算机三维建模系统内逐次选择差量模型中对应的当前空间类铸造缺陷特征，根据模型内体积参数化计算函数得到当前空间类铸造缺陷特征的体积；逐次选择差量模型中对应的当前裂纹缺陷特征，根据模型尺寸测量的计算函数得到当前裂纹缺陷特征的有效长度/>；计算机三维建模系统内保持实时控制监管两个空间类铸造缺陷之间的间隔距离，当发现间隔距离小于安全距离S后，系统对当前特征进行标记并导出其对应的参数信息。
8.根据权利要求7所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：铸造件脱模管理控制模块在进行铸造螺杆匀速脱模的过程中，保持实时监管脱模驱动力数值的变化并记录其数值变化曲线，根据数值变化曲线中的峰值定位铸造螺杆的对应点位并将其定位关键分析区域。
9.根据权利要求8所述的基于动态图像扫描的螺杆铸造件质量控制监管系统，其特征在于：铸造螺杆在竖直状态下处于定轴螺旋上升脱模状态的运行参数由铸造件脱模管理控制模块调控。
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