CN116382380B - 一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，涉及材料检测控制技术领域。本发明构建复合板漆面涂层的超声探测反馈模型，从而在复合板产品进行漆面涂层固化物理干预时，通过散发式多点位化的独立传感检测、同超声探测区域的集中参数处理分析，从而高效精准、动态化的对复合板面漆涂层进行干燥固化程度的检测，为降低复合板面漆涂层加工处理工艺能耗提供了高效精准的技术基础。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测控制技术领域，尤其涉及一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统。
背景技术
玄武岩纤维复合材料是一种新型的材料产品，具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，为了使得一些玄武岩纤维复合材料产品的表面感官及防护效果更加，有些复合板产品会进行一定的漆面涂层，每一遍的底漆和面漆涂层后，都需要进行一遍烘干，将产品涂层完全固化，然后再重复进行几次涂层、烘干，完成复合板产品的涂层加工。虽然复合板产品面漆涂层烘干所需的温度并不高，但连续化、大批量的流水作业过程，所需要的耗能总量也是一个庞大的数字，对于企业成本以及产生电能的上游能耗、排放污染（例如火电能耗、污染）等都会产生更多负面影响。
而想要降低复合板产品面漆涂层烘干的能耗，就需要对复合板产品面漆涂层的固化程度进行判断，现有的技术方式中，除了直接通过长距离持续化的烘干操作外，还有的通过设置湿度传感器，对喷漆烘干各个节点位置的环境湿度变化进行传感检测，来判断复合板产品面漆涂层的烘干程度。但复合板产品面漆涂层到了烘干中段、后段时，固化率已经较高，通过传统的湿度传感器很难再精准的判断出复合板产品面漆涂层的烘干固化程度。而且复合板产品面漆涂层在烘干区域移动过程中，其烘干固化程度也不断发生变化，固定温度式的烘干固化方式也并不是理想的复合板产品面漆涂层固化工艺方式。综上，如何高效、精准、动态化的对复合板产品面漆涂层进行干燥固化程度的检测，成为降低复合板产品面漆涂层加工处理工艺能耗的重要技术基础。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，从而高效、精准、动态化的对复合板产品面漆涂层进行干燥固化程度的检测，为降低复合板产品面漆涂层加工处理工艺能耗提供了高效精准的技术基础。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，包括以下环节内容：
环节一、复合板产品的系统化点阵编码定位：在控制系统中预配置符合产品涂层结构特征的阵列化位置点信息：......系统位置编码矩阵。
环节二、控制系统预构建参考反射强度函数模型：①复合板产品经过多次涂层、烘干后，使用超声探测区域的多个阵列化超声探头对复合板产品的对应位置点进行测试，通过同频率ω超声探测到的超声反射强度，形成：......参考反射强度参数矩阵。其中，按照涂层烘干次数R，对应设置产品涂层任意一个位置点Axy的参考反射强度为ΦxyR。②设任意一个超声探头获取到的超声反射强度为Φ，产品涂层对应位置点的未固化率为η。其中，产品涂层对应位置点完全固化时，超声反射强度/>，未固化率/>。则当前涂层对应位置点在烘干过程的任意时刻的未固化率η与超声反射强度Φ之间的参数关系为：/>......关系式一。
环节三、涂层未固化率采集分析：①控制系统驱控传动机构带动复合板产品沿着设置有多个超声探测区域的方向运动，每个超声探测区域周围配置的多个定位模块对复合板产品到位状态进行传感检测并上传至控制系统进行分析。②产品涂层经过超声探测区域，超声探测区域中阵列化位置的多点位超声探头对产品涂层进行实时探测，根据关系式一，控制系统分析得到复合板产品各个阵列化位置点的未固化率：......未固化率矩阵。③根据上述产品涂层未固化率矩阵中的参数，得到产品涂层未固化率η的正态分布关系：/>，其中，/>为未固化率矩阵所有参数的均值，σ为其标准差。预设概率密度区间：/>、/>、。
环节四、涂层固化率时域温控：①根据传动机构的传动速率以及烘干区域路程，分析传动机构带动复合板产品离开烘干区域剩余的时间为tS。②设当复合板产品离开烘干区域剩余时间tS时，产品涂层由未固化率ηX变为完全固化所需的最低需求温度为WS，其中，。
环节五、超声固化率区位检测及温控：复合板产品每经过一个超声探测区域时，完成一次产品涂层各阵列位置点未固化率η的检测，计算分析产品涂层的整体未固化率，并根据复合板产品离开烘干区域实时剩余时间，对超声探测区域下游侧烘干区域进行温度调节。其中，复合板产品经过首个超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为；复合板产品经过第二个超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为；复合板产品经过第三个及后续位置的超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为/>。
作为本发明状态检测控制系统的一种优选技术方案：复合板产品镂空不进行漆面涂层区域的上方不对应配置超声探头。每个超声探测区域中阵列化位置的多点位超声探头与上述系统位置编码矩阵中的各个编码位置一一独立对应。
作为本发明状态检测控制系统的一种优选技术方案：在构建参考反射强度函数模型时，控制系统预设复合板产品涂层次数计次模块，复合板产品每完成一次漆面涂层、烘干流程后，控制系统叠加一次涂层信号，控制系统选择对应的参考反射强度ΦxyR。
作为本发明状态检测控制系统的一种优选技术方案：控制系统叠加的涂层信号次数为1次、2次、...、R次、...Z次，控制系统选择对应的参考反射强度分别为Φxy1、Φxy2、...、ΦxyR、...、ΦxyZ，其中，参考反射强度Φxy1>Φxy2>...>ΦxyR>...>ΦxyZ。
作为本发明状态检测控制系统的一种优选技术方案：定位模块采用光电传感器，位于同一个超声探测区域周围的定位模块都传感检测到符合系统预设要求的光电距离信号时，系统判定复合板产品到位。
作为本发明状态检测控制系统的一种优选技术方案：若超声探测区域相邻下游侧的烘干区域的烘干温度大于最低需求温度WS，则烘干区域的加热机构停止加热。若超声探测区域下游侧的烘干区域的烘干温度小于最低需求温度WS，烘干区域的加热机构进行加热，直至烘干区域温度升高至WS+△W，停止加热，其中，△W为系统预设的温度上浮最大值。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明构建复合板产品漆面涂层的超声探测反馈模型，从而在复合板产品进行漆面涂层固化物理干预时，通过散发式多点位化的独立传感检测、同超声探测区域的集中参数处理分析，从而高效精准、动态化的对手复合板产品面漆涂层进行干燥固化程度的检测，为降低复合板产品面漆涂层加工处理工艺能耗提供了高效精准的技术基础。
附图说明
图1为本发明中喷涂状态检测的装置分布示意图。
图2为图1中A处局部放大的示意图。
附图标记说明：
1-传动机构，101-产品固定架；2-超声探测区域，201-超声探头；3-烘干区域；4-定位模块；5-复合板产品，501-产品涂层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、本发明在构建喷涂状态检测控制系统时，安装了相应的装置机构：请参阅图1、图2，流水生产线上的传动机构1上侧设置了产品固定架101，复合板产品5固定放在产品固定架101上侧。复合板产品5表面需要进行多次漆面涂层、烘干。传动机构1上方设置了多个超声探测区域2、多个烘干区域3，超声探测区域2设置了阵列化分布的超声探头201，超声探头201对复合板产品5的产品涂层501进行超声传感检测，分析判断固化率（也可以认为是干燥率），超声探测区域2、烘干区域3间隔分布，还设置了定位模块4，定位模块4对复合板产品5进行定位检测，定位模块4优选的采用光电传感器，位于同一个超声探测区域2周围的定位模块4都传感检测到符合系统预设要求的光电距离信号时，系统判定复合板产品5到位。
控制系统驱控传动机构1带动复合板产品5沿着设置有多个超声探测区域2的方向运动，每个超声探测区域2周围配置的多个定位模块4对复合板产品5到位状态进行传感检测并上传至控制系统进行分析。
实施例二、本发明的喷涂状态检测控制系统主要包括以下内容：
首先，超声波吸收衰减特性：超声波的能量衰减程度会随着物质致密性的增加而增加。关于同一物质，声波的频率越高，吸收越强。关于一个频率一定的声波，在气体中传播时吸收最厉害，在液体中传播时吸相对变弱，在固体中传播时吸收程度最小。
而在对复合板产品5每一遍的涂层后，都需要进行一遍烘干，将产品涂层501完全固化，然后再重复进行几次涂层、烘干，完成复合板产品的涂层加工。
喷涂状态检测控制系统中：
1.构建超声探测反馈模型、数据库，预设产品涂层501的阵列化位置点信息。复合板产品5镂空位置不进行漆面涂层，因此镂空区域上方不对应配置超声探头201。
2.每个超声探测区域2中阵列化位置的多点位超声探头201与上述系统位置编码矩阵中的各个编码位置一一独立对应，对产品涂层501区域进行超声能量探测，对超声反射强度进行传感监测。
3.复合板产品5经过多次涂层、烘干后，使用超声探测区域2的多个阵列化超声探头201对复合板产品5的对应位置点进行测试，通过同频率ω超声探测到的超声反射强度，形成参考反射强度参数矩阵：。
按照涂层烘干次数R，对应设置产品涂层501任意一个位置点Axy的参考反射强度为ΦxyR。控制系统配置计次模块，计次模块对复合板产品涂层501次数进行叠加，复合板产品5每完成一次漆面涂层、烘干流程后，控制系统叠加一次涂层信号，控制系统选择对应的参考反射强度ΦxyR。例如，叠加的涂层信号次数为1次、2次、...、R次、...Z次，控制系统选择对应的参考反射强度分别为Φxy1、Φxy2、...、ΦxyR、...、ΦxyZ，Φxy1>Φxy2>...>ΦxyR>...>ΦxyZ，这是因为涂层次数越多，涂层厚度、体积越大，同样的超声波强度，被所有涂层吸收的超声波能量越多，反馈给超声探头201的能量越少。
例如在第一遍涂层烘干后，产品涂层501位置点Axy的参考反射强度为ΦB1。在第二遍涂层烘干后，产品涂层501位置点Axy的参考反射强度为ΦB2。在第三遍涂层烘干后，产品涂层501位置点Axy的参考反射强度为ΦB3。在第四遍涂层烘干后，产品涂层501位置点Axy的参考反射强度为ΦB4。
4.设超声探头201获取到的超声反射强度为Φ，产品涂层501的未固化率η，未固化率η是相对完全固化而言，产品涂层501完全固化时，未固化率。
设当前涂层在烘干过程的任意时刻的未固化率η与超声反射强度Φ之间的参数关系为：.......关系式一，这是因为涂层未相对完全固化前，“非固化”的涂层材料对超声能量吸收较大，等到完全固化时，超声探头201能够探测到的超声反射强度也越大。
5.产品涂层501经过超声探测区域2，超声探测区域2中阵列化位置的多点位超声探头201对产品涂层501进行实时探测，根据关系式一，控制系统分析得到复合板产品5各个阵列化位置点的未固化率η：
......未固化率矩阵。
得到未固化率η的正态分布关系：。
其中，为所有阵列化位置点的未固化率η的均值，σ为标准差。
预设概率密度区间：、/>、/>。
6.预设涂层烘干固化率变化与温度之间的时域变化关系：
情形一：任意烘干温度W条件下，产品涂层501由未固化率η变为完全固化所花费的时间为t。则烘干区域3内的温度传感器传感监测实时温度WX，则产品涂层501由未固化率ηX变为完全固化所花费的时间为tX。
情形二：与情形一同逻辑，传动机构1带动复合板产品5离开烘干区域3剩余的时间为tS，则产品涂层501由未固化率ηX变为完全固化所需的最低需求温度为WS，。
7.配置连续K个超声探测区域2，K≥3，复合板产品5每经过一个超声探测区域2时，完成一次产品涂层501各阵列位置点未固化率η的检测，每经过一个超声探测区域2，都会形成一个新的未固化率矩阵，计算出新的未固化率以及相应的正态分布参数，分析计算产品涂层501的整体未固化率。根据节点位置不同，整体未固化率的取值点也不同，下文就有关于整体未固化率的取值参考，根据复合板产品5离开烘干区域3实时剩余时间，超声探测区域2下游侧的烘干区域3进行烘干温度调节。
其中，复合板产品5经过首个超声探测区域2时，产品涂层501的整体未固化率取值为；复合板产品5经过第二个超声探测区域2时，产品涂层501的整体未固化率取值为/>；复合板产品5经过第三个及后续位置的超声探测区域2时，产品涂层501的整体未固化率取值为/>。这样在固定的传输时间内，这样能够实现烘干加热的节能化，也保证了烘干品质，保证最后输出时，涂层被完全烘干。
情形一：若超声探测区域2相邻下游侧的烘干区域3（例如第一个超声探测区域2就处于第一个烘干区域3的最上游端位置）的烘干温度大于最低需求温度WS，则烘干区域3的加热机构停止加热。情形二：若超声探测区域2下游侧的烘干区域3的烘干温度小于最低需求温度WS，烘干区域3的加热机构进行加热，直至烘干区域3温度升高至WS+△W，停止加热，其中，△W为系统预设的温度上浮最大值（这种保温方式比较常见）。
实施例三、本发明中，对漆面涂层进行超声测试试验时，可以根据以下参考方式进行相应试验数据的获取，并对不同的温度条件下最终的试验效果进行分析。
表格一、42℃条件下超声探测试验
以上表格数据信息方式仅供参考，可以根据实际生产控制情况进行针对性的设计，例如上表格一中，温度调节还可以设置成43℃、44℃、45℃......，而且从表格一中，可以看出，当X秒之后，超声强度就不再发生变化，说明漆面涂层已经完全固化，可以根据超声强度与时间的变化，对应设置温度。
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)
1.一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于，包括以下环节内容：
环节一、复合板产品的系统化点阵编码定位
在控制系统中预配置符合产品涂层结构特征的阵列化位置点信息：......系统位置编码矩阵；
环节二、控制系统预构建参考反射强度函数模型
①复合板产品经过多次涂层、烘干后，使用超声探测区域的多个阵列化超声探头对复合板产品的对应位置点进行测试，通过同频率ω超声探测到的超声反射强度，形成：
......参考反射强度参数矩阵；
其中，按照涂层烘干次数R，对应设置产品涂层任意一个位置点Axy的参考反射强度为ΦxyR；
②设任意一个超声探头获取到的超声反射强度为Φ，产品涂层对应位置点的未固化率为η；
其中，产品涂层对应位置点完全固化时，超声反射强度，未固化率；
则当前涂层对应位置点在烘干过程的任意时刻的未固化率η与超声反射强度Φ之间的参数关系为：......关系式一；
环节三、涂层未固化率采集分析
①控制系统驱控传动机构带动复合板产品沿着设置有多个超声探测区域的方向运动，每个超声探测区域周围配置的多个定位模块对复合板产品到位状态进行传感检测并上传至控制系统进行分析；
②产品涂层经过超声探测区域，超声探测区域中阵列化位置的多点位超声探头对产品涂层进行实时探测，根据关系式一，控制系统分析得到复合板产品各个阵列化位置点的未固化率：
......未固化率矩阵；
③根据上述产品涂层未固化率矩阵中的参数，得到产品涂层未固化率η的正态分布关系：
，其中，/>为未固化率矩阵所有参数的均值，σ为其标准差；
预设概率密度区间：、/>、/>；
环节四、涂层固化率时域温控
①根据传动机构的传动速率以及烘干区域路程，分析传动机构带动复合板产品离开烘干区域剩余的时间为tS；
②设当复合板产品离开烘干区域剩余时间tS时，产品涂层由未固化率ηX变为完全固化所需的最低需求温度为WS，其中，；
环节五、超声固化率区位检测及温控
复合板产品每经过一个超声探测区域时，完成一次产品涂层各阵列位置点未固化率η的检测，计算分析产品涂层的整体未固化率，并根据复合板产品离开烘干区域实时剩余时间，对超声探测区域下游侧烘干区域进行温度调节；
其中，复合板产品经过首个超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为；复合板产品经过第二个超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为/>；复合板产品经过第三个及后续位置的超声探测区域时，产品涂层的整体未固化率取值为，其中，K为超声探测区域的个数，K≥3。
2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
复合板产品镂空不进行漆面涂层区域的上方不对应配置超声探头；
每个超声探测区域中阵列化位置的多点位超声探头与上述系统位置编码矩阵中的各个编码位置一一独立对应。
3.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
在构建参考反射强度函数模型时，控制系统预设复合板产品涂层次数计次模块，复合板产品每完成一次漆面涂层、烘干流程后，控制系统叠加一次涂层信号，控制系统选择对应的参考反射强度ΦxyR。
4.根据权利要求3所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
控制系统叠加的涂层信号次数为1次、2次、...、R次、...Z次，控制系统选择对应的参考反射强度分别为Φxy1、Φxy2、...、ΦxyR、...、ΦxyZ。
5.根据权利要求4所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
参考反射强度Φxy1>Φxy2>...>ΦxyR>...>ΦxyZ。
6.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
定位模块采用光电传感器，位于同一个超声探测区域周围的定位模块都传感检测到符合系统预设要求的光电距离信号时，系统判定复合板产品到位。
7.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维复合板喷涂状态检测控制系统，其特征在于：
若超声探测区域相邻下游侧的烘干区域的烘干温度大于最低需求温度WS，则烘干区域的加热机构停止加热；
若超声探测区域下游侧的烘干区域的烘干温度小于最低需求温度WS，烘干区域的加热机构进行加热，直至烘干区域温度升高至WS+△W，停止加热，其中，△W为系统预设的温度上浮最大值。
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