CN109261604A - 一种智能机械维修用油污清理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械油污清理技术领域，公开了一种智能机械维修用油污清理系统及方法，所述智能机械维修用油污清理系统包括：电源模块、指令输入模块、参数配置模块、单片机控制模块、储水模块、喷淋模块、超声波清洗模块、化学清洗模块、烘干模块、空气净化模块。本发明通过超声波清洗模块使得待清理件铜球表面的油污等杂质被清除掉，并且在清理后还设置有钝化处理防止待清理件铜球表面被氧化，该超声波清理清洗速度快、效率高并且清洗效果好；同时通过空气净化模块可以对清理过程的异味进行净化，提高油污清理环境的卫生，便于工作人员正常工作。

Description

一种智能机械维修用油污清理系统及方法

技术领域

本发明属于机械油污清理技术领域，尤其涉及一种智能机械维修用油污清理系统及方法。

背景技术

设备维修是指为保持、恢复以及提升设备技术状态进行的技术活动。其中包括保持设备良好技术状态的维护、设备劣化或发生故障后恢复其功能而进行的修理以及提升设备技术状态进行的技术活动。设备维修的基本内容包括：设备维护保养、设备检查检测和设备修理(包括故障修理和主动修理)。然而，现有的油污清理速度慢，效率低；同时在清理过程中容易产生异味，不利于工作人员正常工作；使用过程中电源耗电量大，频率误差大。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的油污清理速度慢，效率低；同时在清理过程中容易产生异味，不利于工作人员正常工作；使用中电源耗电量大，频率误差大，净化空气模块不稳定，净化效果差；烘干系统的温控调节能力差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能机械维修用油污清理系统及方法。

本发明是这样实现的，一种智能机械维修用油污清理方法，所述智能机械维修用油污清理方法包括：

(1)启动电源模块对各个工作模块进行供电；通过指令输入模块输入清洗指令；通过参数配置模块对单片机各个参数进初始配置；

所述电源模块采用原边感应电压进行小功率超声波电源优化设计，在小功率超声波电源优化设计过程中，融合于法拉第定律设计超声波频段的超音频交流感应电压，计算出在电感量不变情况下原边感应电压上升和下降量，确定原边电流波形的参数，具体步骤如下：

由V_or代表原边感应电压，V_or可以决定D_max代表的最大占空比的大小，ΔI代表电流的上升量，则利用计算电流的上升量，V_in代表半桥逆变电路中高频变压器原边输入电压，T_on代表开关管导通时间，L代表原边电感量；

由T_off代表电源开关关断时间，则利用计算，V_in′代表开关管导通的最大值；

原边的电流没有被切断，则原边电流线性下降，利用计算电流下降量ΔI″，依据守恒定律可以得出，在一个固定的周期内，磁通的增减量与增加量相等，则在电感量不变情况下，促使原边电感流量的上升量和下降量相等，利用V_in×T_on＝V_or×T_off表示；

由T代表开关周期，D代表占空比，则利用计算T_on代表的开关管导通时间，在V_in为最小电压时，D取最大值，即形成D_max代表的最大占空比，则用计算D_max；

由P₀代表输出功率，η代表变压器效率，则原边电流波形的参数为

由A_e代表磁芯的横截面积，ΔB代表磁芯工作时的磁感应强度变化范围，S_j代表磁芯的中柱截面积，计算公式为N_p代表峰值电流；

由S_p代表漆包线的截面积，则d_p代表直径，J_s代表电流密度，I_rms代表电流有效值；

(2)单片机控制模块启动储水模块存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；通过超声波清洗模块、化学清洗模块进行清理油污；

(3)通过喷淋模块进行喷淋清洗；接着通过烘干模块对喷淋后的待清理件进行烘干处理；通过空气净化模块对清洗环境进行空气净化。

进一步，所述空气净化模块采用非线性PID控制，PID控制的数学模型为K_P为比例参数，K_I为积分参数，K_D为微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

非线性PID控制可根据相应的函数对PID控制中的固定增益K_P、K_I、K_D非线性转换，构造出K_P[e(t)]、K_I[e(t)]、K_D[e(t)]；

非线性PID控制的数学模型为K_P[e(t)]为非线性积分参数，K_I[e(t)]为非线性积分参数，K_D[e(t)]为非线性微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

当系统出现误差e(t)时非线性比例参数K_P[e(t)]影响控制器的输出u(t)，比例参数越大，系统的响应时间越短，但系统稳定性变差；非线性积分参数K_I[e(t)]可消除系统的稳态误差，降低最大超调量；非线性微分参数K_D[e(t)]能够提高控制系统的稳定性和快速性，控制系统偏差波动的趋势。

进一步，所述烘干模块采用变论域模糊控制对烘干温度进行控制；系统输入变量X_i的论域为X_i＝[－E，E]，i＝1，2，3，…，n，输出变量y的论域为Y＝[－U，U]，X_i的模糊划分为{A_ij}的模糊推理规则为：

如果x₁＝A_1j，x₂＝A_2j……x_n＝A_nj，y＝B_j，j＝1，……，m，

x₁是A_1j的峰点，y_j是B_j的峰点。则输出表示为：

经过论域伸缩变换以后，论域的形式为：其中：α_i(x_i)和β_i(y_i)为论域的伸缩因子，选取伸缩因子α(x)＝1-λexp(-kx²)，λ∈(0,1)，k＞0，K_I为比例常数，β(0)为初始设计参数，根据实际情况调整，通常取β(0)＝1；

单输入单输出变论域模糊控制输出表示为：

同理双输入引入误差e和误差变化ec作为输入，其变论域模糊控制可表示为：

本发明的另一目的在于提供一种应用所述智能机械维修用油污清理方法的智能机械维修用油污清理系统，所述智能机械维修用油污清理系统包括：

电源模块，与单片机控制模块连接，用于对各个工作模块进行供电；

指令输入模块，与单片机控制模块连接，用于输入清洗指令；

参数配置模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机各个参数进初始配置；

单片机控制模块，与电源模块、指令输入模块、参数配置模块、储水模块、喷淋模块、超声波清洗模块、化学清洗模块、、烘干模块、空气净化模块连接，用于控制调度各个模块正常工作；

储水模块，与单片机控制模块连接，用于存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；

喷淋模块，与单片机控制模块连接，用于通过喷头进行喷淋清洗；

超声波清洗模块，与单片机控制模块连接，用于采用超声波对待清理件在水中进行清洗处理；

化学清洗模块，与单片机控制模块连接，用于通过化学清洗剂进行清洗；

烘干模块，与单片机控制模块连接，用于对喷淋后的待清理件进行烘干处理；

空气净化模块，与单片机控制模块连接，用于通过空气净化器对清洗环境进行空气净化。

进一步，所述化学清洗模块具体包括：

油料排放单元，用于对机械在清油前进行机械内部的油料排放；

清洗剂注入单元，用于将配制好的化学清洗剂通过原有泵油系统注入；

冲洗单元，用于对机械进行开操作孔、化学清洗剂喷淋、高压水冲洗；

喷淋单元，用于对活塞油槽、油槽底槽、罐底进行浸泡乳化、喷淋、冲洗；

收集单元，用于收集处理杂质及清洗废液。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过超声波清洗模块使得待清理件铜球表面的油污等杂质被清除掉，并且在清理后还设置有钝化处理防止待清理件铜球表面被氧化，该超声波清理清洗速度快、效率高并且清洗效果好；同时通过空气净化模块可以对清理过程的异味进行净化，提高油污清理环境的卫生，便于工作人员正常工作；本发明对电源模块做了优化设计，使得电源频率误差小，功耗低，节约能源，净化空气模块通过设置的非线性PID控制，提高了空气净化的效率，提高了净化系统的稳定性；通过使用变论域模糊控制的思想来调节烘干模块的温度控制系统，提高了调节温度变化的精度，调节速度快，超调量缩小，更加有利于对不同材料进行烘干。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能机械维修用油污清理系统结构示意图；

图中：1、电源模块；2、指令输入模块；3、参数配置模块；4、单片机控制模块；5、储水模块；6、喷淋模块；7、超声波清洗模块；8、化学清洗模块；9、烘干模块；10、空气净化模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的智能机械维修用油污清理系统包括：电源模块1、指令输入模块2、参数配置模块3、单片机控制模块4、储水模块5、喷淋模块6、超声波清洗模块7、化学清洗模块8、烘干模块9、空气净化模块10。

电源模块1，与单片机控制模块4连接，用于对各个工作模块进行供电；

指令输入模块2，与单片机控制模块4连接，用于输入清洗指令；

参数配置模块3，与单片机控制模块4连接，用于对单片机各个参数进初始配置；

单片机控制模块4，与电源模块1、指令输入模块2、参数配置模块3、储水模块5、喷淋模块6、超声波清洗模块7、化学清洗模块8、、烘干模块9、空气净化模块10连接，用于控制调度各个模块正常工作；

储水模块5，与单片机控制模块4连接，用于存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；

喷淋模块6，与单片机控制模块4连接，用于通过喷头进行喷淋清洗；

超声波清洗模块7，与单片机控制模块4连接，用于采用超声波对待清理件在水中进行清洗处理；

化学清洗模块8，与单片机控制模块4连接，用于通过化学清洗剂进行清洗；

烘干模块9，与单片机控制模块4连接，用于对喷淋后的待清理件进行烘干处理；

空气净化模块10，与单片机控制模块4连接，用于通过空气净化器对清洗环境进行空气净化。

本发明提供的化学清洗模块8清洗方法如下：

首先，对机械在清油前进行机械内部的油料排放；

其次，将配制好的化学清洗剂通过原有泵油系统注入；

接着，对机械进行开操作孔、化学清洗剂喷淋、高压水冲洗；

然后，对活塞油槽、油槽底槽、罐底进行浸泡乳化、喷淋、冲洗；

最后，收集处理杂质及清洗废液。

本发明清洗时，启动电源模块1对各个工作模块进行供电；接着，通过指令输入模块2输入清洗指令；通过参数配置模块3对单片机各个参数进初始配置；单片机控制模块4启动储水模块5存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；通过超声波清洗模块7、化学清洗模块8进行清理油污；之后，通过喷淋模块6进行喷淋清洗；接着通过烘干模块9对喷淋后的待清理件进行烘干处理；通过空气净化模块10对清洗环境进行空气净化。

本发明实施例提供的智能机械维修用油污清理方法包括：

(1)启动电源模块对各个工作模块进行供电；通过指令输入模块输入清洗指令；通过参数配置模块对单片机各个参数进初始配置；

所述电源模块采用原边感应电压进行小功率超声波电源优化设计，在小功率超声波电源优化设计过程中，融合于法拉第定律设计超声波频段的超音频交流感应电压，计算出在电感量不变情况下原边感应电压上升和下降量，确定原边电流波形的参数，具体步骤如下：

由V_or代表原边感应电压，V_or可以决定D_max代表的最大占空比的大小，ΔI代表电流的上升量，则利用计算电流的上升量，V_in代表半桥逆变电路中高频变压器原边输入电压，T_on代表开关管导通时间，L代表原边电感量；

由T_off代表电源开关关断时间，则利用计算，V′_in代表开关管导通的最大值；

原边的电流没有被切断，则原边电流线性下降，利用计算电流下降量ΔI″，依据守恒定律可以得出，在一个固定的周期内，磁通的增减量与增加量相等，则在电感量不变情况下，促使原边电感流量的上升量和下降量相等，利用V_in×T_on＝V_or×T_off表示；

由T代表开关周期，D代表占空比，则利用计算T_on代表的开关管导通时间，在V_in为最小电压时，D取最大值，即形成D_max代表的最大占空比，则用计算D_max；

由P₀代表输出功率，η代表变压器效率，则原边电流波形的参数为

由A_e代表磁芯的横截面积，ΔB代表磁芯工作时的磁感应强度变化范围，S_j代表磁芯的中柱截面积，计算公式为N_p代表峰值电流；

由S_p代表漆包线的截面积，则d_p代表直径，J_s代表电流密度，I_rms代表电流有效值；

(2)单片机控制模块启动储水模块存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；通过超声波清洗模块、化学清洗模块进行清理油污；

(3)通过喷淋模块进行喷淋清洗；接着通过烘干模块对喷淋后的待清理件进行烘干处理；通过空气净化模块对清洗环境进行空气净化。

进一步，所述空气净化模块采用非线性PID控制，PID控制的数学模型为K_P为比例参数，K_I为积分参数，K_D为微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

非线性PID控制可根据相应的函数对PID控制中的固定增益K_P、K_I、K_D非线性转换，构造出K_P[e(t)]、K_I[e(t)]、K_D[e(t)]；

非线性PID控制的数学模型为K_P[e(t)]为非线性积分参数，K_I[e(t)]为非线性积分参数，K_D[e(t)]为非线性微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

当系统出现误差e(t)时非线性比例参数K_P[e(t)]影响控制器的输出u(t)，比例参数越大，系统的响应时间越短，但系统稳定性变差；非线性积分参数K_I[e(t)]可消除系统的稳态误差，降低最大超调量；非线性微分参数K_D[e(t)]能够提高控制系统的稳定性和快速性，控制系统偏差波动的趋势。

进一步，所述烘干模块采用变论域模糊控制对烘干温度进行控制；系统输入变量X_i的论域为X_i＝[－E，E]，i＝1，2，3，…，n，输出变量y的论域为Y＝[－U，U]，X_i的模糊划分为{A_ij}的模糊推理规则为：

如果x₁＝A_1j，x₂＝A_2j……x_n＝A_nj，y＝B_j，j＝1，……，m，

x₁是A_1j的峰点，y_j是B_j的峰点。则输出表示为：

经过论域伸缩变换以后，论域的形式为：其中：α_i(x_i)和β_i(y_i)为论域的伸缩因子，选取伸缩因子α(x)＝1-λexp(-kx²)，λ∈(0,1)，k＞0，K_I为比例常数，β(0)为初始设计参数，根据实际情况调整，通常取β(0)＝1；

单输入单输出变论域模糊控制输出表示为：

同理双输入引入误差e和误差变化ec作为输入，其变论域模糊控制可表示为：

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种智能机械维修用油污清理方法，其特征在于，所述智能机械维修用油污清理方法包括：

(1)启动电源模块对各个工作模块进行供电；通过指令输入模块输入清洗指令；通过参数配置模块对单片机各个参数进初始配置；

所述电源模块采用原边感应电压进行小功率超声波电源优化设计，在小功率超声波电源优化设计过程中，融合于法拉第定律设计超声波频段的超音频交流感应电压，计算出在电感量不变情况下原边感应电压上升和下降量，确定原边电流波形的参数，具体步骤如下：

由V_or代表原边感应电压，V_or可以决定D_max代表的最大占空比的大小，ΔI代表电流的上升量，则利用计算电流的上升量，V_in代表半桥逆变电路中高频变压器原边输入电压，T_on代表开关管导通时间，L代表原边电感量；

由T_off代表电源开关关断时间，则利用计算，V_in′代表开关管导通的最大值；

原边的电流没有被切断，则原边电流线性下降，利用计算电流下降量ΔI″，依据守恒定律可以得出，在一个固定的周期内，磁通的增减量与增加量相等，则在电感量不变情况下，促使原边电感流量的上升量和下降量相等，利用V_in×T_on＝V_or×T_off表示；

由T代表开关周期，D代表占空比，则利用计算T_on代表的开关管导通时间，在V_in为最小电压时，D取最大值，即形成D_max代表的最大占空比，则用计算D_max；

由P₀代表输出功率，η代表变压器效率，则原边电流波形的参数为

由A_e代表磁芯的横截面积，ΔB代表磁芯工作时的磁感应强度变化范围，S_j代表磁芯的中柱截面积，计算公式为N_p代表峰值电流；

由S_p代表漆包线的截面积，则d_p代表直径，J_s代表电流密度，I_rms代表电流有效值；

(2)单片机控制模块启动储水模块存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；通过超声波清洗模块、化学清洗模块进行清理油污；

(3)通过喷淋模块进行喷淋清洗；接着通过烘干模块对喷淋后的待清理件进行烘干处理；通过空气净化模块对清洗环境进行空气净化。

2.如权利要求1所述的智能机械维修用油污清理方法，其特征在于，所述空气净化模块采用非线性PID控制，PID控制的数学模型为K_P为比例参数，K_I为积分参数，K_D为微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

非线性PID控制可根据相应的函数对PID控制中的固定增益K_P、K_I、K_D非线性转换，构造出K_P[e(t)]、K_I[e(t)]、K_D[e(t)]；

非线性PID控制的数学模型为K_P[e(t)]为非线性积分参数，K_I[e(t)]为非线性积分参数，K_D[e(t)]为非线性微分参数，e(t)为系统误差，u(t)为控制器的输出；

当系统出现误差e(t)时非线性比例参数K_P[e(t)]影响控制器的输出u(t)，比例参数越大，系统的响应时间越短，但系统稳定性变差；非线性积分参数K_I[e(t)]可消除系统的稳态误差，降低最大超调量；非线性微分参数K_D[e(t)]能够提高控制系统的稳定性和快速性，控制系统偏差波动的趋势。

3.如权利要求1所述的智能机械维修用油污清理方法，其特征在于，所述烘干模块采用变论域模糊控制对烘干温度进行控制；系统输入变量X_i的论域为X_i＝[－E，E]，i＝1，2，3，…，n，输出变量y的论域为Y＝[－U，U]，X_i的模糊划分为{A_ij}的模糊推理规则为：

如果x₁＝A_1j，x₂＝A_2j……x_n＝A_nj，y＝B_j，j＝1，……，m，

x₁是A_1j的峰点，y_j是B_j的峰点；则输出表示为：

经过论域伸缩变换以后，论域的形式为：其中：α_i(x_i)和β_i(y_i)为论域的伸缩因子，选取伸缩因子α(x)＝1-λexp(-kx²)，λ∈(0,1)，k＞0，K_I为比例常数，β(0)为初始设计参数，根据实际情况调整，通常取β(0)＝1；

单输入单输出变论域模糊控制输出表示为：

同理双输入引入误差e和误差变化ec作为输入，其变论域模糊控制可表示为：

4.一种应用权利要求1所述智能机械维修用油污清理方法的智能机械维修用油污清理系统，其特征在于，所述智能机械维修用油污清理系统包括：

电源模块，与单片机控制模块连接，用于对各个工作模块进行供电；

指令输入模块，与单片机控制模块连接，用于输入清洗指令；

参数配置模块，与单片机控制模块连接，用于对单片机各个参数进初始配置；

单片机控制模块，与电源模块、指令输入模块、参数配置模块、储水模块、喷淋模块、超声波清洗模块、化学清洗模块、、烘干模块、空气净化模块连接，用于控制调度各个模块正常工作；

储水模块，与单片机控制模块连接，用于存储超声波清洗模块和化学清洗模块工作需要的水；

喷淋模块，与单片机控制模块连接，用于通过喷头进行喷淋清洗；

超声波清洗模块，与单片机控制模块连接，用于采用超声波对待清理件在水中进行清洗处理；

化学清洗模块，与单片机控制模块连接，用于通过化学清洗剂进行清洗；

烘干模块，与单片机控制模块连接，用于对喷淋后的待清理件进行烘干处理；

空气净化模块，与单片机控制模块连接，用于通过空气净化器对清洗环境进行空气净化。

5.如权利要求1所述智能机械维修用油污清理系统，其特征在于，所述化学清洗模块具体包括：

油料排放单元，用于对机械在清油前进行机械内部的油料排放；

清洗剂注入单元，用于将配制好的化学清洗剂通过原有泵油系统注入；

冲洗单元，用于对机械进行开操作孔、化学清洗剂喷淋、高压水冲洗；

喷淋单元，用于对活塞油槽、油槽底槽、罐底进行浸泡乳化、喷淋、冲洗；

收集单元，用于收集处理杂质及清洗废液。