CN111841424A - 一种基于人工智能的真空和膏机控制系统 - Google Patents

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杜恩生
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Abstract

本发明提供了一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，包括控制单元、和膏机、数据采集模块、称量装置以及温度传感器组；所述控制单元包括控制面板、显示屏、计时器、处理器和控制器，控制面板用于控制系统开关和设定工作参数；计时器用于记录时间参数；显示屏用于显示和膏机工作信息、时间信息和温度信息；处理器用于接收数据采集模块传输的温度信息并对温度信息进行分析和处理。本发明通过设置控制单元控制和膏机运行；实现了自动化和膏，降低了工人工作量，提高铅膏制作效率，防止了铅粉被工人吸入，避免损坏工人身体健康；通过设置温度传感器组感应和膏机内的搅拌温度，并通过通风装置控制温度，提高了铅膏质量。

Description

一种基于人工智能的真空和膏机控制系统
技术领域
本发明属于和膏机技术领域，特别是涉及一种基于人工智能的真空和膏机控制系统。
背景技术
铅酸蓄电池至今已有150余年的历史，且应用领域非常广泛。近些年，电动车凭其较好的代步性能、较低的存放场地要求和出色的价格优势在我国迅猛发展，得益于此，蓄电池产业也得到了迅速的发展。铅膏的合制是铅蓄电池生产制造过程中一个十分关键的工艺过程，它是由铅粉、纯水、稀硫酸溶液、各种添加剂混合(搅拌)制取的膏状物。和膏工艺过程的重要目的是使各种物料混合均匀，有合适的物相组成，以确保电池具有高容量和长寿命。
铅蓄电池和膏工艺过程中，对和膏机内的温度的监控对于铅蓄电池的制作至关重要；和膏机内的温度不一致在工业集成化生产过程中会导致极板制作过程不一致以及极板的规格不一致的问题，现在市场上的和膏机需要工人在旁边监控，并且需要工人自行加料和开关通风装置；
而且目前和膏配方的添加全由人工进行称重添加，如果少加或者多加一种或几种配方均会对和膏的质量产生严重的影响，使用不方便，并且搅拌温度不容易控制，很容易对和膏质量产生影响，从而影响铅酸蓄电池容量。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于人工智能的真空和膏机控制系统；本发明设置称量装置，这种配料自动称重与监测系统可以有效的减少由于人为因素产生的错误，杜绝失误，减少损失，出现问题时便于查找原因；通过设置控制单元控制和膏机运行，实现了自动化和膏，降低了工人工作量，提高铅膏制作效率，工人不需要时刻待在和膏机旁边，防止了铅粉被工人吸入，避免损坏工人身体健康；通过设置温度传感器组感应和膏机内的搅拌温度，并通过通风装置控制温度，提高了铅膏质量，从而提高了蓄电池质量。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，包括控制单元、和膏机、数据采集模块、称量装置以及温度传感器组；
所述控制单元包括控制面板、显示屏、计时器、处理器和控制器；
所述和膏机包括通风装置、铅粉进料口、配料进料口、加水口和加酸口；铅粉进料口、配料进料口、加水口、加酸口分别由第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀控制开关；其中，通风装置、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均由控制器控制开关；
所述称重装置固定安装在和膏机上端，所述称重装置包括料斗、称重槽和给料管道，料斗和称重槽通过给料管道固定连接，给料管道内设置有送料绞龙，送料绞龙的一侧设置有电机，电机带动送料绞龙转动，称重槽上设置有重量传感器，称重槽底部设置有下料口，下料口与对应的进料口相连通，重量传感器与控制器相连接，料斗上设置有第一监测报警装置，称重槽上固定安装有第二监测报警装置，称重装置共有三组，每组称重装置依次设置于和膏机上端；
所述温度传感器组为设置在和膏机内部各处的温度传感器，用于实时获取和膏机内部的温度信息，所述温度传感器均带有位置标识，所述温度传感器组用于将温度信息传输到数据采集模块，所述数据采集模块接收温度信息并将温度信息传输到处理器，控制面板用于控制系统开关和设定工作参数；计时器用于记录时间参数；显示屏用于显示和膏机工作信息、时间信息和温度信息；处理器用于接收数据采集模块传输的温度信息并对温度信息进行分析和处理，控制器用于控制和膏机运行，具体步骤如下：
步骤一：在控制面板中输入铅膏配方比例和对应配料所需的重量，将一种所需配料加入一组称重装置的料斗中，在控制面板中分别输入对应料斗和称重槽中配料所需的重量，启动配料程序按钮，称重槽的初始基数均为零，启动电机，电机带动送料绞龙缓慢向称重槽中给料，当给料达到设定值时，称重槽下的重量传感器向控制器发出信号，控制器控制电机停止工作，称重完成。其他配料均按照上述方法称重；
步骤二：通过控制面板设定好加料顺序，搅拌时间信息和搅拌温度范围信息，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中；
步骤三：设定好工作参数后，开始搅拌；所述温度传感器组感应和膏机内的温度，将采集到的温度值标记为Ti，i＝1...n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，i＝1...n；Ti和Wi一一对应；
步骤四：按照标准差计算公式计算得到实时Ti信息组的标准差α，当α超过预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置打开来调整和膏机内的温度；当α小于或等于预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置关闭；
步骤五：将和膏机底部内表面的位置标识标记CWi,获取CWi位置的温度值标记为CTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机底部内表面的平均温度值CT；
步骤六：将和膏机四周内表面的位置标识标记DWi,获取DWi位置的温度值标记为DTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机四周内表面的平均温度值DT；
步骤七：对和膏机底部内表面的温度以及和膏机四周内表面的温度分配权重，将和膏机底部内表面的温度的权重分配为Q1，将和膏机四周内表面的温度的权重分配为Q2，其中Q1+Q2＝1；
步骤八：利用公式J＝CT×Q1+DT×Q2，计算得出和膏机实际温度J。
进一步地，所有配料全部称重完成后，开启加料按钮，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中，配料全部进入和膏机中时，称重槽基数再次回归至初始数值零，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭。
进一步地，所述处理器将和膏机实际温度J传输到控制器，铅膏搅拌完成后，在J处于预设温度范围内时，控制器控制和膏机出料。
进一步地，所述第一监测报警装置和第二监测报警装置分别提醒操作人员加料和进行误差校正，当料斗内的配料少于一定数值时，第一监测报警装置发出报警信号，提醒操作人员向料斗中添加配料；称重槽上的第二监测报警装置监测进入和膏机中配料的重量与设定重量是否在一定的误差范围内，当配料进入和膏机中的重量与设定重量在一定的误差范围内时，第二监测报警装置不报警，当出现配料进入和膏机中的重量与设定重量超出一定的误差范围时，第二监测报警装置发出报警信号，提示工作人员检查校正。
本发明的有益效果是：
(1)本发明设置称量装置，通过电机提供动力，通过控制单元控制电池和膏各配料称重过程自动化，减少了由于人为的称重产生的失误，准确性高；加装了监测报警装置，对配方过程实施监测，提高了配方过程的精确性；整体操作性高，过程简单，使用便捷，出现问题时便于查找原因；
(2)本发明通过设置控制单元控制和膏机运行；实现了自动化和膏，降低了工人工作量，提高铅膏制作效率；工人不需要时刻待在和膏机旁边，防止了铅粉被工人吸入，避免损坏工人身体健康；通过设置温度传感器组感应和膏机内的搅拌温度，并通过通风装置控制温度，提高了铅膏质量，从而提高了蓄电池质量；
(3)对和膏机底部内表面的温度以及和膏机四周内表面的温度分配权重，计算得出和膏机实际温度J，所述处理器将和膏机实际温度J传输到控制器，铅膏搅拌完成后，在J处于预设温度范围内时，控制器控制和膏机出料，准确控制和膏机出料时机，得到高质量的铅膏。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明中称量装置的结构示意图。
图中：1-料斗、2-给料管道、3-送料绞龙、4-称重槽、5-下料口、6-电机、7-重量传感器、10-第一监测报警装置、11-第二监测报警装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，包括控制单元、和膏机、数据采集模块、称量装置以及温度传感器组；
所述控制单元包括控制面板、显示屏、计时器、处理器和控制器；
所述和膏机包括通风装置、铅粉进料口、配料进料口、加水口和加酸口；铅粉进料口、配料进料口、加水口、加酸口分别由第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀控制开关；其中，通风装置、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均由控制器控制开关；
所述称重装置固定安装在和膏机上端，所述称重装置包括料斗1、称重槽4和给料管道2，料斗1和称重槽4通过给料管道2固定连接，给料管道2内设置有送料绞龙3，送料绞龙3的一侧设置有电机6，电机6带动送料绞龙3转动，称重槽4上设置有重量传感器7，称重槽4底部设置有下料口5，下料口5与对应的进料口相连通，重量传感器7与控制器相连接，料斗1上设置有第一监测报警装置10，称重槽4上固定安装有第二监测报警装置11，称重装置共有三组，每组称重装置依次设置于和膏机上端。
将一种所需配料加入一组称重装置的料斗1中，在控制面板中分别输入对应料斗1和称重槽4中配料所需的重量，启动配料程序按钮，称重槽4的初始基数均为零，启动电机6，电机6带动送料绞龙3缓慢向称重槽4中给料，当给料达到设定值时，称重槽4下的重量传感器7向控制器发出信号，控制器控制电机6停止工作，称重完成。其他配料均按照上述方法称重。
所有配料全部称重完成后，开启加料按钮，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中，配料全部进入和膏机中时，称重槽4基数再次回归至初始数值零，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭；
所述温度传感器组为设置在和膏机内部各处的温度传感器，用于实时获取和膏机内部的温度信息，所述温度传感器均带有位置标识，所述温度传感器组用于将温度信息传输到数据采集模块，所述数据采集模块接收温度信息并将温度信息传输到处理器，控制面板用于控制系统开关和设定工作参数；计时器用于记录时间参数；显示屏用于显示和膏机工作信息、时间信息和温度信息；处理器用于接收数据采集模块传输的温度信息并对温度信息进行分析和处理，控制器用于控制和膏机运行，具体步骤如下：
步骤一：在控制面板中输入铅膏配方比例和对应配料所需的重量，通过称重装置完成称重，准备好的铅膏配料分别存储在对应进料口上的称重槽4内；
步骤二：通过控制面板设定好加料顺序，搅拌时间信息和搅拌温度范围信息，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中；
步骤三：设定好工作参数后，开始搅拌；所述温度传感器组感应和膏机内的温度，将采集到的温度值标记为Ti，i＝1...n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，i＝1...n；Ti和Wi一一对应；
步骤四：按照标准差计算公式计算得到实时Ti信息组的标准差α，当α超过预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置打开来调整和膏机内的温度；当α小于或等于预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置关闭；
步骤五：将和膏机底部内表面的位置标识标记CWi,获取CWi位置的温度值标记为CTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机底部内表面的平均温度值CT；
步骤六：将和膏机四周内表面的位置标识标记DWi,获取DWi位置的温度值标记为DTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机四周内表面的平均温度值DT；
步骤七：对和膏机底部内表面的温度以及和膏机四周内表面的温度分配权重，将和膏机底部内表面的温度的权重分配为Q1，将和膏机四周内表面的温度的权重分配为Q2，其中Q1+Q2＝1；
步骤八：利用公式J＝CT×Q1+DT×Q2，计算得出和膏机实际温度J；
所述处理器将和膏机实际温度J传输到控制器，铅膏搅拌完成后，在J处于预设温度范围内时，控制器控制和膏机出料。
所述第一监测报警装置10和第二监测报警装置11分别提醒操作人员加料和进行误差校正，当料斗1内的配料少于一定数值时，第一监测报警装置10发出报警信号，提醒操作人员向料斗1中添加配料；称重槽4上的第二监测报警装置11监测进入和膏机中配料的重量与设定重量是否在一定的误差范围内，当配料进入和膏机中的重量与设定重量在一定的误差范围内时，第二监测报警装置11不报警，当出现配料进入和膏机中的重量与设定重量超出一定的误差范围时，第二监测报警装置11发出报警信号，提示工作人员检查校正；
本发明在具体实施时：在控制面板中输入铅膏配方比例和对应配料所需的重量，将一种所需配料加入一组称重装置的料斗1中，在控制面板中分别输入对应料斗1和称重槽4中配料所需的重量，启动配料程序按钮，称重槽4的初始基数均为零，启动电机6，电机6带动送料绞龙3缓慢向称重槽4中给料，当给料达到设定值时，称重槽4下的重量传感器7向控制器发出信号，控制器控制电机6停止工作，称重完成。其他配料均按照上述方法称重；
所有配料全部称重完成后，开启加料按钮，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中，配料全部进入和膏机中时，称重槽4基数再次回归至初始数值零，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭；
通过控制面板设定好加料顺序，搅拌时间信息和搅拌温度范围信息，设定好工作参数后，开始搅拌，温度传感器组用于实时获取和膏机内部的温度信息，将采集到的温度值标记为Ti，按照标准差计算公式计算得到实时Ti信息组的标准差α，当α超过预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置打开来调整和膏机内的温度；当α小于或等于预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置关闭；
当α小于或等于预设值时，对和膏机底部内表面的温度以及和膏机四周内表面的温度分配权重，计算得出和膏机实际温度J，所述处理器将和膏机实际温度J传输到控制器，铅膏搅拌完成后，在J处于预设温度范围内时，控制器控制和膏机出料。
本发明通过设置控制单元控制和膏机运行；实现了自动化和膏，降低了工人工作量，提高铅膏制作效率；工人不需要时刻待在和膏机旁边，防止了铅粉被工人吸入，避免损坏工人身体健康；通过设置温度传感器组感应和膏机内的搅拌温度，并通过通风装置控制温度；提高了铅膏质量，从而提高了蓄电池的质量。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，其特征在于，包括控制单元、和膏机、数据采集模块、称量装置以及温度传感器组；
所述控制单元包括控制面板、显示屏、计时器、处理器和控制器；
所述和膏机包括通风装置、铅粉进料口、配料进料口、加水口和加酸口；铅粉进料口、配料进料口、加水口、加酸口分别由第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀控制开关；其中，通风装置、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均由控制器控制开关；
所述称重装置固定安装在和膏机上端，所述称重装置包括料斗、称重槽和给料管道，料斗和称重槽通过给料管道固定连接，给料管道内设置有送料绞龙，送料绞龙的一侧设置有电机，电机带动送料绞龙转动，称重槽上设置有重量传感器，称重槽底部设置有下料口，下料口与对应的进料口相连通，重量传感器与控制器相连接，料斗上设置有第一监测报警装置，称重槽上固定安装有第二监测报警装置，称重装置共有三组，每组称重装置依次设置于和膏机上端；
所述温度传感器组为设置在和膏机内部各处的温度传感器，用于实时获取和膏机内部的温度信息，所述温度传感器均带有位置标识，所述温度传感器组用于将温度信息传输到数据采集模块，所述数据采集模块接收温度信息并将温度信息传输到处理器，控制面板用于控制系统开关和设定工作参数；计时器用于记录时间参数；显示屏用于显示和膏机工作信息、时间信息和温度信息；处理器用于接收数据采集模块传输的温度信息并对温度信息进行分析和处理，控制器用于控制和膏机运行，具体步骤如下：
步骤一：在控制面板中输入铅膏配方比例和对应配料所需的重量，将一种所需配料加入一组称重装置的料斗中，在控制面板中分别输入对应料斗和称重槽中配料所需的重量，启动配料程序按钮，称重槽的初始基数均为零，启动电机，电机带动送料绞龙缓慢向称重槽中给料，当给料达到设定值时，称重槽下的重量传感器向控制器发出信号，控制器控制电机停止工作，称重完成。其他配料均按照上述方法称重通过称重装置完成称重；
步骤二：通过控制面板设定好加料顺序，搅拌时间信息和搅拌温度范围信息，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中；
步骤三：设定好工作参数后，开始搅拌；所述温度传感器组感应和膏机内的温度，将采集到的温度值标记为Ti，i＝1...n；对应温度传感器的位置标识标记为Wi，i＝1...n；Ti和Wi一一对应；
步骤四：按照标准差计算公式计算得到实时Ti信息组的标准差α，当α超过预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置打开来调整和膏机内的温度；当α小于或等于预设值时，处理器向控制器传输信号，控制器控制通风装置关闭；
步骤五：将和膏机底部内表面的位置标识标记CWi,获取CWi位置的温度值标记为CTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机底部内表面的平均温度值CT；
步骤六：将和膏机四周内表面的位置标识标记DWi,获取DWi位置的温度值标记为DTi，按照平均值计算公式计算得到和膏机四周内表面的平均温度值DT；
步骤七：对和膏机底部内表面的温度以及和膏机四周内表面的温度分配权重，将和膏机底部内表面的温度的权重分配为Q1，将和膏机四周内表面的温度的权重分配为Q2，其中Q1+Q2＝1；
步骤八：利用公式J＝CT×Q1+DT×Q2，计算得出和膏机实际温度J。
2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，其特征在于，所有配料全部称重完成后，开启加料按钮，所述控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀打开，配料由于重力作用进入和膏机中，配料全部进入和膏机中时，称重槽基数再次回归至初始数值零，控制器控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀关闭。
3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，其特征在于，所述处理器将和膏机实际温度J传输到控制器，铅膏搅拌完成后，在J处于预设温度范围内时，控制器控制和膏机出料。
4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的真空和膏机控制系统，其特征在于，所述第一监测报警装置和第二监测报警装置分别提醒操作人员加料和进行误差校正，当料斗内的配料少于一定数值时，第一监测报警装置发出报警信号，提醒操作人员向料斗中添加配料；称重槽上的第二监测报警装置监测进入和膏机中配料的重量与设定重量是否在一定的误差范围内，当配料进入和膏机中的重量与设定重量在一定的误差范围内时，第二监测报警装置不报警，当出现配料进入和膏机中的重量与设定重量超出一定的误差范围时，第二监测报警装置发出报警信号，提示工作人员检查校正。
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