【技术实现步骤摘要】
本专利技术穿孔制造，具体为一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统及方法。
技术介绍
1、陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统属于制造
，这一领域涵盖了从传统的金属加工到现代的高端制造工艺，其中尤其以发动机制造为关键应用。在这些应用中，微孔加工工艺的实施至关重要，主要用于提升涡轮叶片等关键部件的性能与效率。为了实现精确的材料去除，脉冲穿孔技术作为一种创新的方法，利用高频率、高能量的激光脉冲对材料进行迅速而精确的打孔，满足了现代工程对复杂几何形状和严格公差的要求。
2、现阶段尽管脉冲穿孔技术在高精度制造中得到了广泛应用，但在实际加工过程中仍然面临众多挑战。最为突出的一个问题是热量累积引发的材料过热，导致加工精度下降甚至材料损坏。传统的控制系统通常依赖于固定的加工参数，缺乏对加工过程中的实时监测与动态调整能力。因此，当热量累积过多时，现有系统往往无法及时做出反应，可能导致微孔变形或热影响区过大，从而影响最终产品的质量。此外，现有的控制方案对安全风险的管理也显得不足，未能有效防止加工过程中可能出现的突发故障，增加了设备损坏的风险。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统及方法，解决了
技术介绍
中提到的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：包括数据采集模块、数据处理模块、初步急停判断模块、综合释能分析模块和释能控制模块；
3、所述数据采集模块用于在发动机涡轮叶片微孔加工的周围与脉冲发生器
4、所述数据处理模块用于通过无线传输的方式将采集到的加工数据与脉冲数据，上传到云平台进行存储，并对加工数据与脉冲数据进行预处理；
5、所述初步急停判断模块用于依据预处理后的加工数据与脉冲数据，进行构建算法计算获取累积总热量rl和温度变化率△t，并相关联计算获取穿孔温度ckwd，再预设安全阈值f1进行对比评估判断触发急停策略；
6、所述综合释能分析模块用于依据预处理后的加工数据与脉冲数据，计算获取能量扩散率ks和热影响区面积ry，并结合穿孔温度ckwd，计算获取释能控制指标snkz；
7、所述释能控制模块用于预设脉冲频率阈值f2与所获取的释能控制指标snkz进行对比评估，分析脉冲能量和频率情况，并生成能量释放策略。
8、优选的，所述数据采集模块包括加工数据采集单元和脉冲数据采集单元；
9、所述加工数据采集单元通过在发动机涡轮叶片微孔加工的周围，安装第一集成传感器组，实时采集涡轮叶片在微孔加工过程中的材料加工数据，所述第一集成传感器组包括导热系数测定仪、激光厚度计、热扩散系数测定仪、差热测量仪和高温熔点测定仪，所述材料加工数据包括材料热导率k、材料厚度d、热扩散系数、热容c和熔点温度tm；
10、所述脉冲数据采集单元用于在脉冲穿孔设备内部安装第二集成传感器组，实时采集涡轮叶片在微孔加工过程中，穿孔脉冲设备的脉冲数据，所述第二集成传感器组包括脉冲频率计和激光能量计，所述脉冲数据包括脉冲频率f和脉冲能量e。
11、优选的，所述数据处理模块包括数据传输单元、云平台存储单元和数据预处理单元；
12、所述数据传输单元通过在集成传感器中安装内置的模拟数字转换器adc，将模拟型号转换为数字型号，并将材料加工数据与脉冲数据通过协议打包后，通过wi-fi无线通信协议连接到本地网关，本地网关在通过互联网将实时将所打包好的材料加工数据与脉冲数据传输到云平台；
13、所述云平台存储单元通过使用大数据技术nosql构建云平台数据库，并实时存储所接收到的材料加工数据与脉冲数据，云平台使用机器学习算法和大数据分析工具，对实时数据进行处理和分析，提取有用信息并生成相应的控制指令，分析结果通过云平台发送回本地控制系统，调整设备参数和发出紧急停机指令；
14、所述数据预处理单元用于对云平台数据库中存储的材料加工数据与脉冲数据，使用卡尔曼数字滤波技术去除噪声和干扰，再使用中值滤波消除瞬时异常数据点，通过设备校准数据，修正测量误差和设备偏差。
15、优选的，所述初步急停判断模块包括热量累积计算单元、温度变化计算单元和急停控制单元；
16、所述热量累积计算单元用于构建热量累积算法，并将预处理后的脉冲数据代入，进行计算获取累积总热量rl，预测单位时间t内的热量累积情况；
17、所述温度变化计算单元用于构建热量变化算法，将预处理后的材料加工数据与累积总热量rl，进行结合计算获取温度变化率△t，分析发动机涡轮叶片微孔加工时，材料的热传导响应，体现了时间对温度变化的影响。
18、优选的，所述急停控制单元包括穿孔温度计算单元和急停评估单元；
19、所述穿孔温度计算单元用于将所获取的累积总热量rl和温度变化率△t，进行无量纲处理后，结合温度变化的影响，相关联汇总计算获取穿孔温度ckwd，预测发动机涡轮叶片材料在微孔加工过程中，由于脉冲能量输入引起的温度变化。
20、优选的，所述急停评估单元通过材料特性和工艺需求进行预设安全阈值f1，再与所获取的穿孔温度ckwd，进行对比评估，并依据评估结果执行急停策略；
21、具体评估方案如下：
22、当穿孔温度ckwd（t）≥安全阈值f1时，表示当前微孔加工过程中，导致发动机涡轮叶片材料过热，此时执行急停策略，通过云平台发送控制指令到脉冲设备、立即停止脉冲能量输入，并启动冷却系统进行冷却处理，同时执行释能控制策略；
23、当穿孔温度ckwd（t）＜安全阈值f1时，表示当前微孔加工过程中，加工参数是安全地继续进行加工。
24、优选的，所述综合释能分析模块包括能量扩散预测单元、热影响区域预测单元和综合释能计算单元；
25、所述能量扩散预测单元用于构建能量扩散预测算法，并将所获取的材料加工数据和脉冲数据进行相关结合代入，进行计算获取能量扩散率ks，分析热量在材料中的扩散行为，预测温度随时间的变化趋势；
26、所述热影响区域预测单元通过构建热影响区预测算法，将所获取的脉冲数据代入，进行计算获取热影响区面积ry，确定热影响区面积，预测局部热量影响区域的大小。
27、优选的，所述综合释能计算单元用于依据所获取的能量扩散率ks和热影响区面积ry，并结合穿孔温度ckwd，计算获取释能控制指标snkz。
28、优选的，所述释能控制模块通过基于历史正常操作的脉冲冲孔频率进行均值处理，设置脉冲频率阈值f2，再与所获取的释能控制指标snkz（t）进行对比评估，并依据评估结果执行能量释放控制策略；
29、具体评估内容如下：
30、当释能控制指标snkz（t）＞脉冲频率阈值f2时，此时则执行第一能量释放控制方案，调整脉冲能量e和脉冲频率f，优化脉冲设备的热量输出，降低脉冲能量e和脉冲频率f，减少热量输出；
31、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、初步急停判断模块、综合释能分析模块和释能控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括加工数据采集单元和脉冲数据采集单元；
3.根据权利要求2所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据传输单元、云平台存储单元和数据预处理单元；
4.根据权利要求3所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述初步急停判断模块包括热量累积计算单元、温度变化计算单元和急停控制单元；
5.根据权利要求4所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述急停控制单元包括穿孔温度计算单元和急停评估单元；
6.根据权利要求5所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述急停评估单元通过材料特性和工艺需求进行预设安全阈值F1，再与所获取的穿孔温度Ckwd，进行对比评估，并依据评估结果执行急停策略；
7.根据权利要求5所述的一种陡脉冲穿
8.根据权利要求7所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述综合释能计算单元用于依据所获取的能量扩散率Ks和热影响区面积Ry，并结合穿孔温度Ckwd，计算获取释能控制指标Snkz。
9.根据权利要求8所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述释能控制模块通过基于历史正常操作的脉冲冲孔频率进行均值处理，设置脉冲频率阈值F2，再与所获取的释能控制指标Snkz（t）进行对比评估，并依据评估结果执行能量释放控制策略；
10.一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制方法，应用于权利要求1-9任一项所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据处理模块、初步急停判断模块、综合释能分析模块和释能控制模块；
2.根据权利要求1所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括加工数据采集单元和脉冲数据采集单元；
3.根据权利要求2所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据传输单元、云平台存储单元和数据预处理单元；
4.根据权利要求3所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述初步急停判断模块包括热量累积计算单元、温度变化计算单元和急停控制单元；
5.根据权利要求4所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述急停控制单元包括穿孔温度计算单元和急停评估单元；
6.根据权利要求5所述的一种陡脉冲穿孔消融急停释能控制系统，其特征在于：所述急停评估单元通过材料特性和工艺需求进行预设安全阈值...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦君涵，
申请(专利权)人：天津市鹰泰利安康医疗科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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