【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及缺陷检测技术，尤其涉及一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法及系统。
技术介绍
1、起重机是现代工业和建筑领域不可或缺的重要设备，其中平衡梁作为承载重物的关键结构件，其完整性直接影响到起重机的安全性能。在长期使用过程中，平衡梁容易产生裂纹缺陷，如不及时发现和处理，可能导致严重的安全事故。因此，对起重机平衡梁进行有效的裂纹缺陷检测具有重要意义。
2、目前，常用的起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法主要包括目视检查、超声检测、磁粉探伤等。这些传统方法普遍存在检测精度不高、自动化程度低、难以实现在线实时监测等问题。随着人工智能技术的发展，一些研究者尝试将机器学习方法应用于裂纹缺陷检测，但仍面临以下挑战：单一检测手段获取的特征信息有限，难以全面反映裂纹缺陷的各种特性；缺乏对裂纹扩展过程的深入分析，难以准确预测裂纹的发展趋势；智能检测模型的泛化能力不足，难以适应不同工况和环境下的检测需求。
3、因此，亟需开发一种能够综合利用多源信息、具备高精度和强适应性的起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法，以提高检测的准确性、可靠性和实用性。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法及系统，能够解决现有技术中的问题。
2、本专利技术的第一方面，
3、提供一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法，包括：
4、在待检测起重机平衡梁表面布设多个超声导波传感器阵列，采集平衡梁内部超声导波信号，得到平衡梁超声导波信号数据并进行小波时频分析，得到平衡
5、构建起重机平衡梁三维有限元仿真模型，设置不同尺寸、形态和位置的裂纹缺陷，进行裂纹缺陷扩展仿真分析，得到多组平衡梁裂纹缺陷扩展应变场数据，提取所述多组平衡梁裂纹缺陷扩展应变场数据的应变分布形态特征、应变梯度特征和应变统计特征，构建平衡梁裂纹缺陷应变场特征向量，融合所述平衡梁超声导波时频域特征向量和平衡梁裂纹缺陷应变场特征向量，构建裂纹缺陷变形超声-应变场融合特征向量；
6、利用所述裂纹缺陷变形超声-应变场融合特征向量训练裂纹缺陷变形检测智能判别模型，获取待检测起重机平衡梁的时频域特征向量和应变分布特征向量，输入训练好的裂纹缺陷变形检测智能判别模型中进行智能判别筛选，输出待检测平衡梁的裂纹缺陷检测结果，包括裂纹缺陷的类型、尺寸、形态和具体位置。
7、优选的，
8、在待检测起重机平衡梁表面布设多个超声导波传感器阵列，采集平衡梁内部超声导波信号，得到平衡梁超声导波信号数据并进行小波时频分析，得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
9、在采集的平衡梁内部超声导波信号中，添加不同尺度高斯白噪声并进行集合经验模态分解，得到一系列本征模态函数分量，计算每个本征模态函数分量与平衡梁内部超声导波信号的相关系数，根据预设的相关系数阈值自动识别噪声主导的本征模态函数分量并将其剔除，保留反映平衡梁内部超声导波信号的本征模态函数分量并进行重构，得到降噪后的平衡梁内部超声导波信号；
10、对降噪后的平衡梁内部超声导波信号进行hilbert变换得到解析信号，对解析信号的瞬时振幅进行包络提取，并利用局部峰值检测方法确定瞬时振幅的局部极大值点，将相邻两个局部极大值点之间的时间间隔与预设的峰值间隔阈值进行比较，根据比较结果将两个局部极大值点之间的时间间隔确定为不同导波模态的分界区间；
11、根据所述分界区间对降噪后的平衡梁内部超声导波信号进行自适应划分，在每个分界区间内提取对应的超声导波模态信号片段，对不同超声导波模态信号进行自适应分离；
12、构建小波基函数库，所述小波基函数库包含多个小波基函数家族，每个小波基函数家族由不同阶数和尺度因子的小波基函数构成，同时提取分离后的每个超声导波模态信号片段的统计特征和频域特征，构建超声导波信号特征；
13、计算所述小波基函数库中每个小波基函数在不同尺度下与超声导波信号特征的相关系数，得到相关系数矩阵，基于所述相关系数矩阵构建小波基函数适应性度量模型，以所述小波基函数适应性度量模型的输出作为适应度函数，利用遗传算法在小波基函数库中搜索最佳匹配小波基函数；
14、基于得到的最佳匹配小波基函数对所述超声导波信号特征进行自适应小波时频变换，最终得到平衡梁超声导波时频能量分布图。
15、优选的，
16、基于得到的最佳匹配小波基函数对所述超声导波信号特征进行自适应小波时频变换，最终得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
17、利用最佳匹配小波基函数对超声导波信号特征进行小波变换，得到时频表示矩阵，分析所述时频表示矩阵在不同尺度下的能量分布离散程度，根据能量分布离散程度最小准则自适应调整小波变换的尺度参数，获得最优尺度参数范围；
18、在所述最优尺度参数范围内，通过优化最佳匹配小波基函数的平移参数并最小化最佳匹配小波基函数的频谱与超声导波信号特征频谱的均方误差，得到最优平移参数；
19、基于得到的最佳匹配小波基函数、最优尺度参数和最优平移参数对所述超声导波信号特征进行自适应小波时频变换，最终得到平衡梁超声导波时频能量分布图；
20、其中，最优尺度参数和最优平移参数的计算公式如下：
21、；
22、其中，a*表示最优尺度参数，b*表示最优平移参数，a表示尺度参数，b表示平移参数，e(·)表示能量分布离散程度，μ表示频谱匹配度的权重系数，sx(·)表示超声导波信号特征的频谱，sψ(·)表示小波基函数的频谱，f表示频率。
23、优选的，
24、构建起重机平衡梁三维有限元仿真模型，设置不同尺寸、形态和位置的裂纹缺陷，进行裂纹缺陷扩展仿真分析，得到多组平衡梁裂纹缺陷扩展应变场数据包括：
25、在起重机平衡梁三维有限元仿真模型的标准有限元形函数基础上，引入描述裂纹面的水平集函数和描述裂纹尖端应力应变奇异性的裂纹尖端奇异函数，所述水平集函数是符号距离函数，用于描述空间中任意点到裂纹面的有向距离，所述裂纹尖端奇异函数由线弹性断裂力学理论构造；
26、采用有限差分方法离散化水平集函数的时空导数，通过迭代更新水平集函数值确定裂纹面的扩展和分叉，根据更新后的水平集函数值，利用有限元插值计算每个有限元网格节点处的水平集函数值，确定裂纹面的位置；
27、根据裂纹面的位置确定裂纹面与有限元网格的相对位置关系，采用几何增强准则动态更新裂纹面增强自由度，对于被裂纹面完全切割的单元，在其节点上引入裂纹面增强自由度；
28、根据裂纹尖端塑性区大小，采用塑性区估计准则动态更新裂纹尖端奇异性增强自由度，利用断裂力学理论估计裂纹尖端塑性区大小，对于包含在裂纹尖端塑性区内的有限元网格，在节点上引入裂纹尖端奇异性增强自由度；
29、基于裂纹面增强自由度和裂纹尖端奇异性增强自由度，对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待检测起重机平衡梁表面布设多个超声导波传感器阵列，采集平衡梁内部超声导波信号，得到平衡梁超声导波信号数据并进行小波时频分析，得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于得到的最佳匹配小波基函数对所述超声导波信号特征进行自适应小波时频变换，最终得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建起重机平衡梁三维有限元仿真模型，设置不同尺寸、形态和位置的裂纹缺陷，进行裂纹缺陷扩展仿真分析，得到多组平衡梁裂纹缺陷扩展应变场数据包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，利用目标起重机平衡梁有限元仿真模型进行裂纹缺陷扩展仿真分析，得到多组起重机平衡梁裂纹缺陷扩展的应变场数据包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述裂纹缺陷变形超声-应变场融合特征向量训练裂纹缺陷变形检测智能判别模型包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其
8.一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测系统，用于实现前述权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种起重机平衡梁裂纹缺陷检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在待检测起重机平衡梁表面布设多个超声导波传感器阵列，采集平衡梁内部超声导波信号，得到平衡梁超声导波信号数据并进行小波时频分析，得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于得到的最佳匹配小波基函数对所述超声导波信号特征进行自适应小波时频变换，最终得到平衡梁超声导波时频能量分布图包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建起重机平衡梁三维有限元仿真模型，设置不同尺寸、形态和位置的裂纹缺陷，进行裂纹缺陷扩展仿真分析，得到多组平衡梁裂纹缺陷扩展应变场数据包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈岳霖，胡浩亮，王国良，胡金秀，俞冬强，邱法聚，吴文祥，张义益，吴俊霖，胡荥杰，钟伟杰，严逸晖，陈建甫，
申请(专利权)人：宁波市特种设备检验研究院，
类型：发明
国别省市：
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