智能物联网超声波探头系统及超声波探头的更换提示方法转让专利
申请号 : CN202011459495.6
文献号 : CN112630300B
文献日 : 2021-10-12
发明人 : 梁帆
申请人 : 东莞先知大数据有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种智能物联网超声波探头系统,其特征在于,包括至少一个超声波探头、上位机和云服务器,其中,
所述超声波探头包括探测元件和微型电路板,所述微型电路板包括耗材磨损计算模块、控制器和通讯模块,所述微型电路板设置于所述探测元件上方且与所述探测元件电连接;
所述耗材磨损计算模块用于实时监测所述探测元件的耗材磨损信息;
所述控制器用于对所述耗材磨损信息进行处理,获得耗材磨损值,并计算所述探测元件的测量准度及记录所述探测元件的工作时长;
所述通讯模块用于将所述耗材磨损值、测量准度和工作时长通过所述上位机发送至所述云服务器;
所述上位机上部署有探头诊断模块,用于对每个超声波探头的耗材磨损值、测量准度和工作时长进行分析,当所述耗材磨损值大于磨损阈值或者所述测量准度小于准度阈值或者所述工作时长超过工作时长阈值时进行探头更换提示。
2.根据权利要求1所述的智能物联网超声波探头系统,其特征在于,所述探测元件包括若干配合工作的直探头和斜探头,所述控制器通过如下公式计算所述探测元件的测量准度:
其中,c直为直探头准度系数, 为斜探头准度系数,i=1,…,n,n为正整数,A直为直探头测量准度,计算公式如下:
θ为声轴偏斜角指数得分,计算公式如下:其中,Dx,Dy分别为声轴在x和y方向投影偏移的距离,为斜探头测量准度,计算公式如下:fe为频率误差指数得分,计算公式如下:其中,f为标准试块的回波频率,f0为所述智能物联网超声波探头的标准频率;
R为探头的分辨力指数得分,计算公式如下:其中,h为测量波谷高度,
φ为折射角指数得分,计算公式如下:其中,a为所述智能物联网超声波探头的前沿距离,X为所述智能物联网超声波探头的前沿至标准试块之间的距离,L为所述智能物联网超声波探头到标准试块最高回波点的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的智能物联网超声波探头系统,其特征在于,所述微型电路板还包括与所述控制器电连接的存储器,用于记录所述耗材磨损值、工作时长、及所述超声波探头的基本信息。
4.根据权利要求3所述的智能物联网超声波探头系统,其特征在于,所述云服务器上部署有探头信息管理系统,用于对每个超声波探头系统头的历史耗材磨损值、测量准度和工作时长进行分析,根据分析结果及超声波探头的基本信息,在更换上位机或上位机开启时更新超声波探头的计算参数信息和工作时长。
5.根据权利要求4所述的智能物联网超声波探头系统,其特征在于,所述超声波探头的计算参数信息包括直探头准度系数c直、斜探头准度系数 智能物联网超声波探头的标准频率f0、测量波谷高度h、声轴在x和y方向的偏移Dx,Dy、智能物联网超声波探头的前沿距离a,智能物联网超声波探头的前沿至标准试块之间的距离X中的一种或者多种。
6.根据权利要求1所述的智能物联网超声波探头系统,其特征在于,所述探头诊断模块对所有超声波探头的工作时长、耗材磨损值、测量准度经过训练获得健康管理模型,将待测超声波探头的工作时长、耗材磨损值、测量准度输入所述健康管理模型,获得预测使用寿命,当所述预测使用寿命小于寿命阈值时,对所述待测智能物联网超声探头进行更换提示。
7.一种智能物联网超声波探头系统中超声波探头的更换提示方法,其特征在于,所述系统包括至少一个超声波探头、上位机和云服务器,所述超声波探头包括探测元件和微型电路板,所述微型电路板包括耗材磨损计算模块、控制器和通讯模块,所述方法包括:所述耗材磨损计算模块实时监测所述探测元件的耗材磨损信息,并发送至所述控制器;
所述控制器接收并处理所述耗材磨损信息,获得耗材磨损值,并计算所述探测元件的测量准度及记录所述探测元件的工作时长;
所述通讯模块将所述耗材磨损值、测量准度和工作时长通过上位机发送至所述云服务器;
所述上位机上部署的探头诊断模块对每个超声波探头的耗材磨损值、测量准度和工作时长进行分析,当所述耗材磨损值大于磨损阈值或者所述测量准度小于准度阈值或者所述工作时长超过工作时长阈值时进行探头更换提示。
8.根据权利要求7所述的智能物联网超声波探头系统中超声波探头的更换提示方法,其特征在于,通过如下公式计算所述探测元件的测量准度:其中,c直为直探头准度系数, 为斜探头准度系数(i=1,…,n,n为正整数),A直为直探头测量准度,计算公式如下:
θ为声轴偏斜角指数得分,计算公式如下:其中,Dx,Dy分别为声轴在x和y方向投影偏移的距离,为斜探头测量准度,计算公式如下:其中,fe为频率误差指数得分,计算公式如下:其中,f为标准试块的回波频率,f0为所述智能物联网超声波探头的标准频率;
R为探头的分辨力指数得分,计算公式如下:其中,h为测量波谷高度,φ为折射角指数得分,计算公式如下:其中,a为所述智能物联网超声波探头前沿距离,X为所述智能物联网超声波探头前沿至标准试块之间的距离,L为所述智能物联网超声波探头到标准试块最高回波点的垂直距离。
9.根据权利要求7所述的智能物联网超声波探头系统中超声波探头的更换提示方法,其特征在于,所述云服务器上部署有探头信息管理系统,所述方法还包括:探头信息管理系统根据每个超声波探头的基本信息进行管理,在更换上位机或上位机开启时更新超声波探头信息。
10.根据权利要求7所述的智能物联网超声波探头系统中超声波探头的更换提示方法,其特征在于,所述探头诊断模块对所有超声波探头的工作时长、耗材磨损值、测量准度经过训练获得健康管理模型,将待测超声波探头的工作时长、耗材磨损值、测量准度输入所述健康管理模型,获得预测使用寿命,当所述预测使用寿命小于寿命阈值时,对所述待测智能物联网超声探头进行更换提示。
说明书 :
智能物联网超声波探头系统及超声波探头的更换提示方法
技术领域
背景技术
探头磨损快,寿命短,消耗大。
更换会造成资源的浪费;另一方面,对于过度磨损的探头,由于数据准确度降低,未到定期
更换的时间节点有可能就已经无法使用,易造成安全隐患。同时,传统的超声波探头只是被
动原件,不能识别超声波探头的ID,因此无法对超声波探头的使用状态进行记录。
发明内容
际使用情况对智能物联网超声波探头的使用寿命进行预测,并进行更换提示。
连接;
值或者所述工作时长超过工作时长阈值时进行探头更换提示。
信息,在更换上位机或上位机开启时更新超声波探头的计算参数信息和工作时长。
智能物联网超声波探头的前沿距离a,智能物联网超声波探头的前沿至标准试块之间的距
离X中的一种或者多种。
述健康管理模型,获得预测使用寿命,当所述预测使用寿命小于寿命阈值时,对所述待测智
能物联网超声探头进行更换提示。
超声波探头包括探测元件和微型电路板,所述微型电路板包括耗材磨损计算模块、控制器
和通讯模块,所述方法包括:
所述工作时长超过工作时长阈值时进行探头更换提示。
述健康管理模型,获得预测使用寿命,当所述预测使用寿命小于寿命阈值时,对所述待测智
能物联网超声探头进行更换提示。
信息,并实时计算探测元件的测量准度及工作时长,当耗材磨损值大于磨损阈值或者测量
准度小于准度阈值时进行探头更换提示,从而能够更精准的对智能物联网超声波探头进行
更换提示,避免由于超声波探头状态良好时更换造成的资源浪费,以及超声波探头过度磨
损造成的安全隐患,降低成本,提升对智能物联网超声波探头预测和维护的能力。
附图说明
本说明书中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的
前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中:
具体实施方式
整地描述,显然,所描述的实施例仅是说明书一部分实施例,而不是全部的实施例。基于说
明书一个或多个实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有
其他实施例,都应当属于本说明书实施例方案保护的范围。
提供的一些实施例中微型电路板的结构示意图。
讯模块,所述微型电路板20设置于所述探测元件上方且与所述探测元件电连接,所述耗材
磨损计算模块用于实时监测所述探测元件的耗材磨损信息,用于对所述耗材磨损信息进行
处理获得耗材磨损值,并计算所述探测元件的测量准度及记录所述探测元件的工作时长,
所述通讯模块,用于将所述耗材磨损信息、工作时长信息通过上位机发送至所述云服务器,
所述上位机上部署有探头诊断模块,用于对每个超声波探头的耗材磨损值、测量准度和工
作时长进行分析,当所述耗材磨损值大于磨损阈值或者所述测量准度小于准度阈值或者所
述工作时长超过工作时长阈值时进行探头更换提示。
异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射、折射和波形转换。这种现象可被用
来进行超声波探伤,最常用的是脉冲反射法,探伤时,脉冲振荡器发出的电压加在探测元件
上(用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件),探测元件发出的超声波脉冲通过声耦合介质
(如机油或水等)进入材料并在其中传播,遇到缺陷后,部分反射能量沿原途径返回探测元
件,探测元件又将其转变为电脉冲,经仪器放大而显示在示波管的荧光屏上。根据缺陷反射
波在荧光屏上的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较),即可测定缺陷
的位置和大致尺寸。
本说明书中通过微型电路板中的控制器实时计算探测元件的测量准度,测量准度不够说明
智能物联网探头测量已经不准确需要进行检修,以及当探测元件工作时长超过工作时长阈
值时进行探头更换提示,其中,所述工作时长阈值可以行业内规定的探测元件最长工作时
限。
头更换提示。
Ⅱ,锻件用标准试块CSⅠ\CSⅡ\CSⅢ,焊接接头用标准试块CSK‑ⅠA\CSK‑ⅡA\CSK‑ⅢA\CSK‑
ⅣA等。
扫描线性比例;校验仪器的水平线性、垂直线性和动态范围;测定直探头和仪器组合的远场
分辨力;测定直探头和仪器组合后的最大穿透能力及盲区;测定斜探头的折射角及入射点;
测定斜探头和仪器组合的灵敏度余量等。CSK‑IIIA试块是JB/T4730.3‑2005标准中规定用
于焊缝超声波检测的横孔标准试块,主要用于测定横波距离‑波幅曲线(DAC)、斜探头折射
角和探头扫描线性及灵敏度的调整。
本信息,可以包括但不限制于智能物联网超声波探头的ID、名称、型号、用途和规格信息等。
当智能物联网超声波探头通电工作时,持续实时记录智能物联网超声波探头的工作时长信
息,并存储在存储模块中。同时,通过耗材磨损计算模块实时计算探测元件的耗材磨损信
息,控制器对耗材磨损信息进行处理后获得耗材磨损值,并将耗材磨损值存在存储模块中。
同时,控制器还能够实时计算探测元件的测量准度,并将测量准度也存储在存储模块中。并
将存储模块中存储的基础信息、工作时长、耗材磨损值和测量准度通过通讯模块发送到上
位机,并通过上位机中的通讯模块将上述信息发送到云服务器,同时,上位机上部署有探头
诊断模块,用于对每个超声波探头的耗材磨损值、测量准度和工作时长进行分析,当所述耗
材磨损值大于磨损阈值或者所述测量准度小于准度阈值或者所述工作时长超过行业规定
最大时长时进行探头更换提示。
通过Wifi模块以802.11a/b/g/n/ac通信协议,或者通过ZigBee通信模组以ZigBee通信协议
与上位机通信。或者通过微型智能物联网超声电路板的USB type‑c通信模组,连接上位机
与探头信息管理系统进行通信。其中,更新的超声波探头信息可以包括每个超声波探头的
计算参数信息和工作时长等,其中,计算参数信息可以是计算测量准度时里面的经验常数,
例如上述测量准度计算公式里面的直探头准度系数c直、斜探头准度系数 智能物联网超
声波探头的标准频率f0、测量波谷高度h、声轴在x和y方向的偏移Dx,Dy、智能物联网超声波
探头的前沿距离a,智能物联网超声波探头的前沿至标准试块之间的距离X中的一种或者多
种。
更新,例如,可以根据智能物联网超声波探头的ID检索到对应智能物联网超声波探头的相
关信息,或者对智能物联网超声波探头的信息进行更新。具体地,云服务器根据各台智能物
联网超声波探头上传的数据(例如工作时长、耗材磨损值、测量准度)进行汇总分析,根据分
析结果每隔一段时间根据上传上来的数据(例如工作时长、耗材磨损值、测量准度)分析超
声波探头的计算参数如何变化才会使得测量结果更加准确,之后根据分析结果对相应的超
声波探头的信息进行更新。
物联网超声波探头的工作时长、耗材磨损值、测量准度输入健康管理模型中,能够输出预测
使用寿命,当预测使用寿命小于阈值时,提醒用户更换探测元件。
健康管理模型的输入数据,相应的剩余使用寿命作为对应标签,构建健康管理模型,该健康
管理模型可包括若干层,每一层可包括若干隐层单元,每一层可连接全连接层,为了防止过
拟合,还可以在每个全连接层后增加过拟合层,最后经sofmax回归层输出。之后对构建好的
健康管理模型进行训练,训练过程中可主要包括向前计算、反向误差传播、梯度计算及更新
参数等。当待测智能物联网超声波探头的工作信息发送到探头信息管理系统时,该健康管
理模型对输入的工作信息进行处理,获得预测使用寿命,当预测使用寿命小于阈值时,提醒
用户进行更换。
探头的使用寿命,从而能够更精准的对智能物联网超声波探头进行更换提示,避免由于超
声波探头状态良好时更换造成的资源浪费,以及超声波探头过度磨损造成的安全隐患,降
低成本,提升对超声波探头预测和维护的能力。同时,本说明书实施例提供的智能物联网超
声波探头系统,每个超声波探头都拥有唯一的ID,根据该ID能够对超声波探头的使用状态
进行实时监控,并能够根据超声波探头的历史数据更新超声波探头的信息,进一步提高测
量的准确性和精度。
换提示方法的流程图,智能物联网超声波探头系统包括至少一个超声波探头、上位机和云
服务器,其中,上位机连接于至少一个超声波探头和云服务器之间,智能物联网超声波探头
系统包括至少一个超声波探头、上位机和云服务器,其中,上位机连接于至少一个超声波探
头和云服务器之间,所述微型电路板包括耗材磨损计算模块、控制器和通讯模块。本实施例
中的超声波探头可参照上述实施例进行理解,此处不再赘述。
述信息后,将耗材磨损值、测量准度和工作时长和基础信息存储在微型电路板上的存储器
中。
据每个超声波探头的基本信息进行管理,在更换上位机或上位机开启时更新探头信息。其
中,更新的超声波探头信息可以包括每个超声波探头的计算参数信息和工作时长等,其中,
计算参数信息可以是计算测量准度时里面的经验常数,例如上述测量准度计算公式里面的
直探头准度系数c直、斜探头准度系数 智能物联网超声波探头的标准频率f0、测量波谷高
度h、声轴在x和y方向的偏移Dx,Dy、智能物联网超声波探头的前沿距离a,智能物联网超声波
探头的前沿至标准试块之间的距离X中的一种或者多种。
如工作时长、耗材磨损值、测量准度)分析超声波探头的计算参数如何变化才会使得测量结
果更加准确,之后根据分析结果对相应的超声波探头的信息进行更新。
所述工作时长超过行业规定最大时长时进行探头更换提示。
量准度输入所述健康管理模型,获得预测使用寿命,当所述预测使用寿命小于寿命阈值时,
对所述待测智能物联网超声探头进行更换提示。
分析后,能够预测智能物联网超声波探头的使用寿命,从而能够更精准的对智能物联网超
声波探头进行更换提示,避免由于超声波探头状态良好时更换造成的资源浪费,以及超声
波探头过度磨损造成的安全隐患,降低成本,提升对超声波探头预测和维护的能力。同时,
本说明书实施例提供的智能物联网超声波探头系统,每个超声波探头都拥有唯一的ID,根
据该ID能够对超声波探头的使用状态进行实时监控,并能够根据超声波探头的历史数据更
新超声波探头的信息,进一步提高测量的准确性和精度。
前述相关处理相关实施例的描述,在此不做一一赘述。
执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺
序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可
以的或者可能是有利的。
实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些
修改或变形后的数据获取、存储、判断、处理方式等获取的实施例,仍然可以属于本说明书
的可选实施方案范围之内。
施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例
的部分说明即可。在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、
“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料
或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意
性表述并不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特
点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,
本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的
特征进行结合和组合。
修改、等同替换、改进等,均应包含在本说明书的权利要求范围之内。