CN112606254A - 粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，利用大数据解决了信息迅速传递问题；利用智能分析对数据进行实时监控、计算、分析，对影响因子用DOE进行优化，建立数据模型，从而对聚酯树脂的整个造粒过程进行动态化管理和调节，后期结合客户的使用和反馈情况，不断对建立的模型进行调整和优化，使得造粒系统出来的聚酯树脂颗粒大小能根据不同客户的不同要求进行动态调整，使得聚酯树脂产品造粒的大小、厚度更加均匀，产品质量更加稳定或提高，提高终端粉末制造中的分散均匀性，提高涂层的视觉效果和理化性能。同时实施监控造粒各子流程的状态，并记录和分析，为质量分析、原因准确查找也提供了依据。

Description

粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统

技术领域

本发明涉及粉末涂料用聚酯树脂的合成制造技术领域，尤其涉及一种末涂料用聚酯树脂智能造粒系统。

背景技术

聚酯树脂作为粉末涂料中最主要的原材料，现有造粒技术，它的片料厚度、大小，主要依靠人为检测、调整和不同岗位之间的协作来进行控制，不能做到动态调整。聚酯树脂颗粒尺寸波动非常大，造成粉末涂料制造过程中的分散不均匀性或者加工困难，引起最后的涂层表面装饰性、理化性能大幅下降，严重时，甚至使得涂层的使用寿命严重缩短。这种技术占用大量的人力和物力，信息传递速度缓慢，并且效率非常低下。因此需要一种智能造粒系统，因此解决这一问题就显得十分必要了。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，利用大数据解决了信息迅速传递问题；利用智能分析对数据进行实时监控、计算、分析，对影响因子用DOE进行优化，建立数据模型，从而对聚酯树脂的整个造粒过程进行动态化管理和调节，后期结合客户的使用和反馈情况，不断对建立的模型进行调整和优化，使得造粒系统出来的聚酯树脂颗粒大小能根据不同客户的不同要求进行动态调整，解决了背景技术中出现的问题。

本发明的目的是提供一种粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，包括有造粒设备和智能控制中枢，智能控制中枢通过工业物联网与造粒设备相连通，造粒设备包括有反应釜和设于中前段的放料钢带系统，放料钢带系统为双层冷却钢带，反应釜底部通过输料泵连接料槽，料槽下方设置有双层冷却钢带，双层冷却钢带通过钢带驱动电机的驱动；

还包括有设于双层冷却钢带前段的温度传感器；

设于双层冷却钢带前段的计算机辅助图像识别；

设于双层冷却钢带前段的质量传感装置；

设于末端的图像识别和粒径分析系统；

外部的数据中心；

智能控制中枢的存储系统通过无线网桥可以将数据传输到无线终端。

进一步改进在于：聚酯树脂放料造粒的过程中，输送泵的按照指令，用设定的转速将液态的物料输送至料槽、计算机辅助图像识别监控物料放料时的画面，温度传感器监控的记录料槽物料温度、质量传感器监控单位时间内计入料槽的物料量；双层冷却钢带根据指令自行调整传输速率，破碎机根据指令调整旋转的速率、从而控制聚酯颗粒的厚度、颗粒粒径，末端的图像识别和粒径分析系统对即将包装的物料进行光学扫描，绘制出粒径和厚度的正态分布图；并将分析数据反馈会智能控制中枢，实时传输到智能控制中枢的电脑上。

进一步改进在于：智能控制中枢根据物料温度、单位时间内进入料槽的物料量，来计算出物料的硬度和粘度，根据硬度和粘度参数，给传输钢带和破碎机发出指令。

进一步改进在于：数字视频监控图像、温度传感记录的温度变化曲线等信息实时传输智能控制中枢进行分析和存储。

进一步改进在于：通过大量的数据积累和分析，建立模型，智能化分析和判断不同型号产品，控制客户定制的或标准要求的颗粒大小，各个辅助设备应该采取那种参数工作，使得颗粒大小的波动最小可控，然后迅速向各个辅助设备运行参数指令。

进一步改进在于：数据和分析的结果及模型等可以通过无线网桥传输或备份到无线终端或数据存储中心服务器。

进一步改进在于：该智能系统会不断通过对新事物自我学习，对之前建立的模型不断进行动态优化和调整。

当选择需要特定厚度、颗粒大小的聚酯树脂颗粒时，输料泵按照给定的指令（转速、压力等）将高温液态的物料输送到料槽中，温度传感器记录实时物料的温度，流量计记录实时单位时间内进入料槽的物料质量，温度参数、和流量参数通过内部网传输到控制中心，输送钢带按照指令，调整输送速度，从而控制物料的厚度，破碎机根据控制中心发出的指令，动态调整转速，控制破碎片料的力度，达到控制颗粒大小。在系统终端有图形识别和激光分析子系统，该子系统实时测量聚酯树脂片料厚度和颗粒大小。所有辅助设备的运行参数，实时回传至控制中心，控制中心CPU通过运算、DOE试验设计，寻找出最佳的运行参数，建立数据模型，并将运行参数转换成电流脉冲形式，发送给相关设备。

整个过程，存储设备记录和片料厚度、颗粒大小与各相关参数关系、实时监控画面、工作频率等信息，经过反复试验、积累大量的数据，智能分析系统对数据进行分析、优化和处理、最后找出一种最佳方案或程序，已达到使颗粒厚度、大小波动最小，近似于恒定的目的，并且可以根据客户的定制，进行动态调整。颗粒厚度和大小的稳定、提高了粉末涂料分散均匀性、涂层的装饰性、持久性和耐用性。同时为聚酯树脂和粉末涂料质量改进和提高提供数据支撑和理论依据。

本发明的有益效果：本发明利用大数据解决了信息迅速传递问题；利用智能分析对数据进行实时监控、计算、分析，对影响因子用DOE进行优化，建立数据模型，从而对聚酯树脂的整个造粒过程进行动态化管理和调节，后期结合客户的使用和反馈情况，不断对建立的模型进行调整和优化，使得造粒系统出来的聚酯树脂颗粒大小能根据不同客户的不同要求进行动态调整。使得造粒系统出来的聚酯树脂颗粒大小能根据不同客户的不同要求进行动态调整，使得聚酯树脂产品造粒的大小、厚度更加均匀，产品质量更加稳定或提高，提高终端粉末制造中的分散均匀性，提高涂层的视觉效果和理化性能。同时实施监控造粒各子流程的状态，并记录和分析，为质量分析、原因准确查找也提供了依据。经过长期的实际操作和数据积累，形成试验参数的数据库，根据积累的数据，智能数据分析系统不断进行动态学习、分析和优化，使控制器可以对发出的指令自行进行修正，以达到产品性能的波动或变化的最小化，监控数据及智能分析建立的模型、分析和优化过程等信息可以通过无线网桥传输到无线终端或数据中心存贮。

附图说明

图1为本发明的工作原理简明示意图；

1-反应釜；2-输料泵；3-料槽；4-钢带驱动电机；5-双层冷却钢带；6破碎机；7-图形识别、光学扫描；8-智能控制中枢；9-数据中心。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1为本发明实施例提供的粉末涂料用聚酯树脂的智能造粒系统工作原理简明示意图；为了便于说明，仅示出于本发明实施例相关的部分。

粉末涂料用聚酯树脂的智能造粒系统包括：

1-反应釜：聚酯树脂合成装置，在本发明中作为实物（聚酯树脂）的输入端口；

2-输料泵：设于反应釜底部的往复式活塞泵，转速可根据控制中枢发送的指令，进行无级变速。

3-料槽：料槽底部装有温度传感器，用于实时监控和采集物料温度；料槽上端的出料口配有图形识别辅助的流量计，用于测量和采集单位时间内通过的物料质量，根据高分子流变学原理，聚酯树脂属于非牛顿流体，聚酯树脂的粘度和硬度成正比、和流量成反比:

η= K Hb/Vm

η—聚酯树脂的粘度；

K—相关系数；

Hb—物料硬度；

Vm—单位时间内通过出料口的物料质量；

采集的温度、流量信息会实时通过工业物联网传输给控制中枢；控制中枢通过云计算平台计算出物料的实时硬度和粘度。

4-钢带驱动电机：根据云计算平台计算出的物料粘度，控制中枢运用大数据建立的模型，推算出钢带的运行速度，并将指令以电流脉冲的形式发送给钢带驱动电机。

5-双层冷却钢带：在驱动电机按照控制中枢发出的指令的驱动下，钢带按照逆时针将物料从高温下的液态冷却到常温下的固态，通过运行速度的变化，来控制固态物料的片厚大小。

6-破碎机：云计算平台计算出的物料硬度，决定了破碎机破碎所对应的力度，破碎机的破碎力度依靠破碎机的转速所产生的剪切力来控制。硬度信息也是有数据中心实时传输给控制中枢，控制中枢给破碎机发出运行指令。

7-图形识别和光学扫描：该子系统安装在破碎末端的输送带边上，破碎造粒后的聚酯树脂颗粒通过输送带输送至包装系统前，由计算机图形识别和光学扫描检测物料的片料厚度、颗粒尺寸，扫描频率可预设，将采集的数据回传至数据中心。

8-智能控制中枢：接收从数据中心和云计算平台提供的输料泵转速、压力、物料温度、硬度、钢带驱动转速、钢带前进速度、破碎机转速、检测的片料厚度、颗粒尺寸等信息，进行DOE试验因素分析和优化，建立起各参数和片料厚度、颗粒尺寸相关的数据模型。并可以根据数据中心传回数据的多变性，进行自我学习，对建立的数据模型进行不断的动态调整和优化。

内部包含：控制主机、智能分析和处理器CPU、工业级存储和服务器

9-数据中心：数据中心作为企业内部建立大数据平台的一部分，对智能造粒系统需求的相关参数进行实时采集，包括内部设备的运行参数和状态信息和外部顾客的要求的反馈信息。数据中心还设有云计算平台对数据进行计算和分析，为智能控制中枢提供支撑和辅助。

数据传输通过工业物联网进行加密传送；

在本发明实施例中，智能造粒分两个阶段来实现：

第一阶段，数据收集阶段：

在此阶段，数据中心通过工业物联网采集相关联设备的实时信息：输料泵转速、压力；物料槽物料的温度、流量、钢带驱动电机的转速、钢带运行速度、破碎机旋转速度、片料厚度、颗粒尺寸等，通过大量的数据积累，形成一种大数据，然后通过云计算平台，寻找各个数据之间的相关性，将部分实时数据转换为可用的参数（如流量和粘度的转换、流量和硬度的转换、破碎机旋转速度和剪切力的转换等）的。

第二阶段，智能分析、动态控制阶段；

第一阶段数据采集和积累的过程，是智能造粒系统观察和学习的一个过程，通过大量的采集的数据和转换的参数，智能分析、动态控制阶段，是根据之前积累的一定数据，由控制系统的中枢-智能分析和处理器CPU，进行模拟计算，分析，运用DOE进行优化、找出最佳参数设置，最后建立数据分析模型，并伴随着数据量的不断增大，控制系统的处理器CPU中的智能识别和自我学习程序，会不定期对数据模型不断进行优化。

最后，数据的备份与传输：

控制系统内部自带存储系统，当存储硬盘的容量超过总容量的65%时，控制系统会自动启动无线网桥装置，将数据进行加密后通过无线网络或工业物联网发送到公司内部的数据存储中心或指定的设备，以便及时备份。传送的数据包括实时监控数据和当下运行的数据分析模型副本等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，包括有造粒设备和智能控制中枢，智能控制中枢通过工业物联网与造粒设备相连通，其特征在于：造粒设备包括有反应釜（1）和设于中前段的放料钢带系统，放料钢带系统为双层冷却钢带（5），反应釜（1）底部通过输料泵（2）连接料槽（3），料槽（3）下方设置有双层冷却钢带（5），双层冷却钢带（5）通过钢带驱动电机的（4）驱动；

还包括有设于双层冷却钢带前段的温度传感器；

设于双层冷却钢带前段的计算机辅助图像识别；

设于双层冷却钢带前段的质量传感装置；

设于末端的图像识别和粒径分析系统；

外部的数据中心；

智能控制中枢的存储系统通过无线网桥可以将数据传输到无线终端。

2.如权利要求1所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：聚酯树脂放料造粒的过程中，输送泵的按照指令，用设定的转速将液态的物料输送至料槽、计算机辅助图像识别监控物料放料时的画面，温度传感器监控的记录料槽物料温度、质量传感器监控单位时间内计入料槽的物料量；双层冷却钢带根据指令自行调整传输速率，破碎机根据指令调整旋转的速率、从而控制聚酯颗粒的厚度、颗粒粒径，末端的图像识别和粒径分析系统对即将包装的物料进行光学扫描，绘制出粒径和厚度的正态分布图；并将分析数据反馈会智能控制中枢，实时传输到智能控制中枢的电脑上。

3.如权利要求1所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：智能控制中枢根据物料温度、单位时间内进入料槽的物料量，来计算出物料的硬度和粘度，根据硬度和粘度参数，给传输钢带和破碎机发出指令。

4.如权利要求3所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：数字视频监控图像、温度传感记录的温度变化曲线等信息实时传输智能控制中枢进行分析和存储。

5.如权利要求4所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：通过大量的数据积累和分析，建立模型，智能化分析和判断不同型号产品，控制客户定制的或标准要求的颗粒大小，各个辅助设备应该采取那种参数工作，使得颗粒大小的波动最小可控，然后迅速向各个辅助设备运行参数指令。

6.如权利要求5所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：数据和分析的结果及模型等可以通过无线网桥传输或备份到无线终端或数据存储中心服务器。

7.如权利要求6所述粉末涂料用聚酯树脂智能造粒系统，其特征在于：该智能系统会不断通过对新事物自我学习，对之前建立的模型不断进行动态优化和调整。

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