一种蜂鸣片电性能自动检测方法与流程

本发明涉及蜂鸣片质量检测研究领域，特别涉及一种蜂鸣片电性能自动检测方法。

背景技术

电性能检测是压电陶瓷蜂鸣片质量控制的重要环节，由于其日常量和年产量都非常大，其自动检测的需求非常迫切。

目前采用的大多仍是传统的人工检测方法，该方法是由工人目测频谱分析仪生成的电压频率曲线，发现异常曲线后，人工剔除不合格产品。由于蜂鸣片产量大，导致投入人工需要很多，同时人工长期观察相同曲线容易造成视觉疲劳。且人的视觉形成的标准是非量化非恒定的尺度，容易造成质量标准的波动，每个检测工人对于产品质量的鉴定，都是根据幅度频率响应曲线的趋势凭经验来判别，没有固定的量化标准。另外，蜂鸣片薄，拿捏移动过程中极易脆裂损坏。

随着图像自动分析技术在工业生产中的普及，也有一些研究提出通过获取频谱分析仪测得的频率曲线，通过提取曲线特征来判断蜂鸣片的质量是否合格，但是这种研究对于特征提取的准确性有很高的要求，在进行特征匹配时很容易发生误判。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种蜂鸣片电性能自动检测方法，该方法针对每一种型号的蜂鸣片均建立型号特征数据库，在实际比对时，通过判断特征是否匹配来确定检测结果，划分质量等级，具有检测准确率高、使用灵活的优点。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种蜂鸣片电性能自动检测方法，包括步骤：

针对每一种型号，获取对应型号电性能合格的蜂鸣片的幅度频率曲线；

以一采样频率对幅度频率曲线进行采样，获取采样特征，即采样得到的频率和对应的幅值，将上述采样特征作为该型号的特征；所有型号的特征组合即得到型号特征数据库；

实际检测时，提取当前待测蜂鸣片幅度频率曲线中的采样特征，将特征与型号特征数据库中对应型号预存特征进行匹配；

根据匹配结果得到电性能的判别结果。

优选的，获取电性能合格的蜂鸣片的幅度频率曲线，步骤是：

将该蜂鸣片置于检测区域，记录其型号；

通过频谱分析仪获取其幅度频率曲线，用于后续特征提取的曲线数据为某一时刻截取的部分幅度频率曲线。

优选的，在利用幅度频率曲线建立型号特征数据库前，先进行去噪步骤，步骤是：先进行高斯模糊，再通过高通滤波提取高频成分，使用拉普拉斯算子提取细节，通过调节增益增强细节，再与高斯模糊的图合成。采用上述去噪步骤可以消除幅度频率曲线的噪声信号干扰。

优选的，建立型号特征数据库，步骤是：

(1)设定幅度频率曲线的起始频率fst和终止频率fen，预设采样频率fs；

(2)获取最大幅值点对应的频率值fr和幅值ar；

(3)从频率fr向终止频率fen扫描，在幅度低于第一阈值时，找到第一个极小值点，记为频率值fa和幅度值aa；

(4)以一采样频率fs对幅度频率曲线进行采样，得到采样特征；

(5)根据上述特征点以及采样特征得到该型号蜂鸣片对应的标准质量特征数据池；

(6)所有型号的蜂鸣片重复上述步骤，各型号标准质量特征数据池组合得到型号特征数据库。

更进一步的，在建立一种型号的标准质量特征数据池时，通过多次求平均的方式，将多片同型号的电性能合格的蜂鸣片测量得到的特征求均值，作为标准质量特征数据池中的特征值。

相较于现有技术中仅仅提取前几个局部极值点坐标以及总的极值点个数作为匹配的特征，本发明中选择全局最大值作为特征点，同时筛除其周围非特征数据的干扰，选择曲线上特定区域的特征明显的局部极小值点作为特征点，然后再依据以采样频率采集的能够反映曲线整体趋势的采集特征，共同构成特征向量，识别准确率得到大大提升。

优选的，实际检测时，提取当前待测蜂鸣片幅度频率曲线中包括的特征，步骤是：

获取当前待测蜂鸣片的型号，读取型号特征数据库中对应型号起始频率和终止频率；

在线获取当前待测蜂鸣片的幅度频率曲线，提取幅度频率曲线中的特征点以及采样特征；

将上述特征点坐标与型号特征数据库中对应特征点坐标进行比对，计算上述采样特征与型号特征数据库中对应采样特征的相关系数，判断是否均落入误差控制范围，如果落入，则判定合格，否则判定不合格。

更进一步的，所述误差控制范围是指：

特征点坐标比对时，频率、幅值以及距离的误差范围低于预设的阈值；

相关系数高于预设的阈值。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

(1)本发明可以对压电陶瓷蜂鸣片的电性能进行自动检测，具有安全、准确、可靠、检测效率高的优点。

(2)本发明针对每一种型号的蜂鸣片均建立型号特征数据库，从全局出发提取全局最大值点以及全局的采样特征，同时还根据蜂鸣片的特点选择一特征明显的局部极小值作为补充，整个特征提取过程简单，但是可靠性高，检测的准确性高。同时，确立误差控制范围，可避免人工检测的错漏以及损耗，使之有更好的客观检测标准并降低产品损耗。

附图说明

图1是本实施例检测装置的工作流程图。

图2是本实施例中离线建立型号特征数据库的流程图。

图3是本实施例实际检测时进行特征匹配的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例的目的是进行蜂鸣片电性能自动检测，为了更好的理解本发明检测方法应用场景，在此处对采用该方法的硬件系统进行描述。

本实施例提供一种压电陶瓷蜂鸣片电性能自动检测装置，包括频谱分析仪、上位机、蜂鸣片自动送料系统；所述频谱分析仪、上位机、蜂鸣片自动送料系统依次电连接。上位机包括电性能识别检测系统，所述识别检测系统包括与频谱分析仪和蜂鸣片自动送料系统进行通信的通信模块、蜂鸣片型号管理模块、电性能识别检测模块。所述蜂鸣片型号管理模块包括数据库与数据库管理功能，用于加载本实施例离线建立的型号特征数据库。所述电性能识别检测模块是检测方法的软件模块，用于在线的检测。

其工作过程参见图1，步骤如下：

(1-1)系统上电后，先选定待检蜂鸣片型号，频谱分析仪与上位机握手连接，上位机中电性能智能识别检测系统向蜂鸣片自动送料系统发出送料指令；

(1-2)上位机通过与频谱分析仪通信获取蜂鸣片的幅度频率曲线；

(1-3)电性能识别检测模块采集蜂鸣片的幅度频率曲线的质量特征值，进行分析和检测，显示判断结果；

(1-4)根据判断结果，电性能智能识别检测系统向蜂鸣片自动送料系统发送合格品与不合格产品的分流指令。

(1-5)重复步骤(1-2)和(1-4)，直至所有产品检测结束。

本实施例一种蜂鸣片电性能自动检测方法在上位机上通过软件程序实现，主要包括离线创建型号特征数据库以及在线检测两个步骤。

一、离线创建型号特征数据库

参见图2，建立型号特征数据库的步骤如下：

(2-1)将一片已知型号的合格蜂鸣片置于检测区域，频谱分析仪获取其幅度频率曲线，传送至上位机电性能识别检测系统。

(2-2)对所述幅度频率曲线平滑去噪，平滑去噪优选的方式是：先进行高斯模糊，再通过高通滤波提取高频成分，使用拉普拉斯算子提取细节，通过调节增益增强细节，再与高斯模糊的图合成。

(2-3)设定并存储起始频率fst和终止频率fen，以及采样频率fs。

(2-4)记录最大幅值点对应的频率值fr以及其幅值ar。

(2-5)从频率fr向终止频率fen扫描，找到第一个幅值为0.707*ar的频率fh。最大幅值点周边可能会有数据的波动，如果直接获取极小值点很容易发生误判，本发明设置0.707*ar这一阈值，可以跳过非特征点，直接选择特征明显的局部极小值点。

(2-6)从fh向终止频率fen扫描，找到第一个极小值点，并记录其频率值fa和幅度值aa。

(2-7)以频率fs对幅度频率曲线进行采样，记录采样得到的频率fi和对应的幅值ai，i表示采样点个数。

(2-8)存储上述(2-3)和(2-6)记录的所有特征点坐标参数以及(2-7)得到的所有采样特征，存储所述蜂鸣片的型号，形成与所述型号蜂鸣片对应的标准质量特征数据池。

(2-9)将另一片相同型号的合格蜂鸣片置于检测区域，重复步骤(2-1)至(2-8)，获取5片相同型号的合格蜂鸣片5个标准质量特征数据池。

(2-10)将所获的5个标准质量特征数据池中的每一个特征均存储为5个数据的平均值；

(2-11)对新型号蜂鸣片重复步骤(2-1)至(2-10)，建立型号特征数据库。

二、在线检测

参见图3，本实施例在线检测的步骤是：

(3-1)根据所选的待检蜂鸣片型号，读取型号特征数据库中对应型号起始频率和终止频率参数，向频谱分析仪通信模块发送指令，使频谱分析仪的起始频率和终止频率满足待测蜂鸣片型号要求。

(3-2)频谱分析仪在线获取蜂鸣片的幅度频率曲线后，发送给上位机电性能智能识别检测系统。

(3-3)与离线创建型号特征数据库时获取标准质量特征数据池中特征点数据及采样特征的过程相同，电性能识别检测模块获取当前待测蜂鸣片的所有特征点以及采样特征。

(3-4)电性能识别检测模块将获取的特征点数据与型号特征数据库中对应的特征点数据进行对比，并计算获取的采样特征与数据库中对应的采样特征之间的相关系数。若所有数据均在误差控制范围之内且相关系数大于设定阈值，则判定产品电性能合格。特征数据的误差范围和相关系数阈值由用户根据质量等级设定。例如，频率、幅值以及距离的误差范围可设为坐标轴的正负3个计量单位，相关系数阈值设为0.8。

(3-5)将判定结果信号传送给蜂鸣片自动送料系统进行分流。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。