申请/专利权人：大连科技学院

申请日：2021-09-15

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN113834899B

主分类号：G01N31/16

分类号：G01N31/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2022.01.11#实质审查的生效;2021.12.24#公开

摘要：本发明提供一种基于数字孪生的铝材无铬钝化工艺游离酸含量监测方法，涉及数字孪生领域包括如下步骤：在数字空间的数字孪生人机界面建立系统三维模型，所述数字孪生信息处理模块从数据库和知识库中提取系统状态信息并将系统状态信息传输至数字孪生人机界面模块；所述物理空间的控制单元实时采集当轮工艺现场输入设备的信息数据并与上一轮信息数据进行对比，若信息数据产生变化则产生变化信号，所述数据库保存变化信号后发送至数据处理模块，所述移动端接收数据流信息，并产生相应的干预信息，将所述干预信息发送至数字孪生人机界面模块，本发明通过数字孪生仿真过程，在游离酸含量监测过程中，降低了工作人员的知识技术门槛的同时，保证了监测质量。

主权项：1.一种基于数字孪生的铝材无铬钝化工艺游离酸含量监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、在数字空间的数字孪生人机界面模块建立系统三维模型，所述系统三维模型包括物理空间的输入组件和输出组件、场地和工件，所述物理空间包括并列放置的若干个试剂桶1，所述试剂桶1通过输液管道连接蠕动泵2，所述蠕动泵2上设有无线接收装置3，所述蠕动泵2通过输液管道连接滴定皿5，所述滴定皿5外设有色板6和颜色识别传感器7，所述滴定皿5底部通过输液管道与排水阀8相连，所述排水阀8上设有无线接收装置3，所述滴定皿5上部通过输液管道与计量泵4相连，所述计量泵4上设有无线接收装置3，所述计量泵4通过输液管道与溶液槽9相连；所述输入组件包括颜色识别传感器7、麦克风和摄像头，所述输出组件包括音箱、计量泵4、蠕动泵2、和排水阀8；S2、数字孪生信息处理模块从数据库和知识库中提取系统状态信息并将系统状态信息传输至数字孪生人机界面模块；所述数字孪生人机界面模块接收系统状态信息并对其进行三维模型重构；S3、所述物理空间的控制单元实时采集当轮工艺现场输入设备的信息数据并与上一轮信息数据进行对比，若信息数据发生变化则产生变化信号，所述变化信号通过通信接口发送至数字空间的数据库；S4、所述数据库保存变化信号后发送至所述数字孪生信息处理模块中的数据处理模块，所述数据处理模块结合知识库的工艺及工序中的阈值与所述变化信号进行比对，将所述数据处理模块产生的控制信息发送回物理空间以控制输出组件；S5、所述数据处理模块将数据库传来的工艺现场信息数据以及处理后的信息发送至数字孪生人机界面模块，所述数字孪生人机界面模块根据接收到的工艺现场信息数据以及处理后的信息数据发送至数字孪生人机界面模块，所述数字孪生人机界面模块根据接收到的数据进行三维模型重构，并将信息发送至移动端；所述S5中所述数字孪生人机界面模块通过动画、数据、颜色和声音数据流将信息发送至移动端11；S6、所述移动端11接收数据流信息，并产生相应的干预信息，将所述干预信息发送至数字孪生人机界面模块；S7、所述数字孪生人机界面模块接收所述干预信息，将所述干预信息发送至数字孪生信息处理模块，所述数据处理模块接收所述干预信息后与知识库进行对照，将在预设范围内的所述干预信息在数据库中记录后发送至物理空间；S8、重复S3～S7，直至槽液中的游离酸含量检测完毕；以下工艺过程是在数字孪生信息处理模块的数据处理模块，通过通信接口控制控制单元自动完成；试剂桶A中装着离子水，由试剂桶A的蠕动泵2泵到滴定皿5中，用于滴定槽液或者清洗滴定皿5；试剂桶B中装着溴甲酚绿，由试剂桶B的蠕动泵2泵到滴定皿5中，用于滴定槽液；试剂桶C装着NaOH，由试剂桶C的蠕动泵2泵到滴定皿5中，用于滴定槽液；颜色识别传感器7对比滴定皿5和色板6之间的色差，把比对结果传送给控制单元；槽液游离酸含量测定完成后，排水阀8打开，放掉滴定皿5中的检测液，然后排水阀8关闭，纯水桶的蠕动泵2向滴定皿5中注入一定去离子水后，再打开排水阀8打开，如此反复，将滴定皿5清洗干净，为下一次测定做好准备；定时时间到，控制单元执行如下操作：1打开计量泵4向实验玻璃皿泵入一定量的槽液10ml；2打开试剂桶A的蠕动泵2将一定量的去离子水50ml泵到滴定皿5；3打开试剂桶B的蠕动泵2将一定量的溴甲酚绿0.5ml泵到滴定皿5；此时药液为红色；4打开试剂桶C的蠕动泵2向滴定皿5中滴定NaOH，记录滴入的毫升数，同时用颜色识别传感器7对比滴定皿5中检测液的颜色和色板6；两者颜色一致时，用掉的NaOH毫升数即为游离酸含量；5控制单元将检测出的游离酸含量通过互联网发送给移动端11，同时将该游离酸含量、检测时间信息保存在数据库备查；移动端11通过互联网向控制单元发送指令修改检测时间、检测药液用量工艺参数，以及控制泵或阀的开启和关闭。

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