【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及熱電極片加工控制，具體為基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線。
技術(shù)介紹
1、根據(jù)中國公開號為“cn110112431b”公開的一種涂覆式熱電池復(fù)合電極片的制備方法，所述復(fù)合電極片由加熱層、正極層、隔膜層組成，其制備首先在導(dǎo)電襯底鋪設(shè)一層纖維網(wǎng)，然后涂覆正極層，干燥后再在正極層的表面放置石棉網(wǎng)，然后再在放置有石棉網(wǎng)的正極層上涂覆隔膜層，隔膜層干燥后，再在導(dǎo)電襯底的另一面涂覆加熱層得復(fù)合片，再在復(fù)合片的正反兩面噴涂耐高溫防水導(dǎo)電膠，干燥后制得復(fù)合正極層，本專利技術(shù)復(fù)合電極片在制備過程中能夠根據(jù)刮刀高度調(diào)節(jié)復(fù)合電極片的厚度，使得復(fù)合電極片的厚度精準(zhǔn)可控，可以和厚度同樣可控的熱電池負(fù)極lib片組成超薄熱電池單體，制得的復(fù)合電極片具有防止吸潮、防止隔膜熔融溢流的作用，且制備成片率高、工藝簡單，符合工程化使用需求。
2、上述專利文件及現(xiàn)有技術(shù)在使用時存在以下技術(shù)問題：
3、問題一，上述文件中及現(xiàn)有技術(shù)中，在針對熱電極片表面涂覆處理時，整個流水線的加工路徑固定，加工工序和步驟相同，針對不同的涂覆需求的熱電極片無法進(jìn)行快速適配調(diào)整和排產(chǎn)優(yōu)化，導(dǎo)致整個加工效率降低，流水線適配性差；
4、問題二，上述文件中在對熱電極片表面涂覆使用時，針對涂覆的流量和穩(wěn)定一般通過機(jī)器直接設(shè)定，智能化進(jìn)行涂覆厚度、溫度進(jìn)行調(diào)整適配，且涂覆后對熱電極片表面的缺陷無法進(jìn)行快速識別，導(dǎo)致涂覆后的熱電極片質(zhì)量參差不齊，合格率不高；
5、問題三，上述文件及現(xiàn)有技術(shù)中，針對熱電極片涂覆的整個流水線智能化程度低，無法對
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、解決的技術(shù)問題
2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，解決了以下問題：
3、1、針對流水線加工流程固定，無法對多場景加工進(jìn)行快速適配和排產(chǎn)優(yōu)化，導(dǎo)致加工效率低下適配性不足的問題；
4、2、針對涂覆時無法只能調(diào)整涂覆厚度溫度，涂覆后無法進(jìn)行智能識別監(jiān)測，導(dǎo)致熱電極片涂覆后質(zhì)量殘次不齊的問題；
5、3、針對智能化對能源的優(yōu)化與管理，導(dǎo)致能源浪費(fèi)的問題。
6、技術(shù)方案
7、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，所述流水線的控制流程如下：
8、sp1：模塊化生產(chǎn)排程，通過設(shè)置遺傳算法模擬生物進(jìn)化過程，對流水線的各個模塊進(jìn)行最優(yōu)組合分布和生產(chǎn)排程方案，將模塊組合和生產(chǎn)任務(wù)序列編碼為染色體，每個染色體代表一種可能的解決方案，通過適應(yīng)度函數(shù)評估染色體的優(yōu)劣程度，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)值，選擇適應(yīng)度高的染色體進(jìn)入下一代種群；
9、sp2：涂覆能源管理與優(yōu)化，對能源的消耗和能源的供應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，利用粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行能源消耗優(yōu)化，通過建立流水線能源消耗的動態(tài)模型進(jìn)行能源供應(yīng)優(yōu)化的控制和預(yù)測；
10、sp2.1：粒子群優(yōu)化算法通過模擬鳥群覓食行為來尋找最優(yōu)的能源消耗方案,將流水線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)編碼為粒子的位置向量并隨機(jī)初始化粒子的位置和速度根據(jù)能源消耗函數(shù)計(jì)算每個粒子所代表的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)組合的能源消耗值，每個粒子根據(jù)自身的歷史最優(yōu)位置和整個粒子群的歷史最優(yōu)位置按照速度更新公式和位置更新公式更新自己的速度和位置，重復(fù)上述步驟，直到滿足粒子群優(yōu)化算法的終止條件，若達(dá)到最大迭代次數(shù)或能源消耗達(dá)到最小閾值，將優(yōu)化得到的最優(yōu)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)應(yīng)用于流水線；
11、sp2.2：建立流水線能源消耗的動態(tài)模型，確定系統(tǒng)矩陣和以及能源供應(yīng)成本函數(shù)的參數(shù)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)和歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測未來一段時間內(nèi)的能源需求，在每個控制周期，根據(jù)能源供應(yīng)成本、能源需求預(yù)測和設(shè)備運(yùn)行約束，求解優(yōu)化問題，確定最優(yōu)的能源供應(yīng)策略，將優(yōu)化得到的能源供應(yīng)策略應(yīng)用于實(shí)際的能源供應(yīng)系統(tǒng)；
12、sp3：物料配送路徑優(yōu)化，以sp1給出的各個模塊最優(yōu)組合分布和生產(chǎn)排程方案為路徑基礎(chǔ)，通過模擬螞蟻在尋找食物過程中的行為來優(yōu)化物料配送路徑，通過蟻群算法進(jìn)行物料配送路徑的優(yōu)化，在流水線的節(jié)點(diǎn)和路徑上初始化信息素濃度τij(0)，設(shè)置螞蟻的初始位置和初始狀態(tài)，每只螞蟻根據(jù)路徑選擇概率公式從起始節(jié)點(diǎn)開始選擇下一個節(jié)點(diǎn)，逐步構(gòu)建配送路徑，在螞蟻移動過程中，記錄所經(jīng)過的路徑和相應(yīng)的成本，包括時間、距離等，當(dāng)所有螞蟻完成一次路徑搜索后，根據(jù)信息素更新公式τij(t+n)＝ρτj(t)+δτij，更新路徑上的信息素濃度，計(jì)算每只螞蟻所走路徑的成本，根據(jù)成本計(jì)算信息素增量，重復(fù)上述螞蟻路徑搜索和信息素更新步驟，直到滿足蟻群算法的終止條件，若達(dá)到最大迭代次數(shù)或找到滿意的配送路徑，輸出最優(yōu)的物料配送路徑，并應(yīng)用于實(shí)際的物料配送過程；
13、sp4：涂覆流量控制，建立涂覆液流量控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，確定狀態(tài)方程和測量方程，根據(jù)上一時刻的狀態(tài)估計(jì)值和系統(tǒng)狀態(tài)方程，預(yù)測下一時刻的系統(tǒng)狀態(tài)和預(yù)測誤差協(xié)方差，結(jié)合流量傳感器的測量值，通過卡爾曼增益計(jì)算更新后的狀態(tài)估計(jì)值和誤差協(xié)方差，根據(jù)卡爾曼濾波得到的流量估計(jì)值，調(diào)整流量控制器的參數(shù)，對涂覆液流量進(jìn)行精準(zhǔn)控制；
14、sp5：缺陷識別，構(gòu)建深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)cnn用于sp4涂覆完成的熱電池極片表面缺陷識別，利用圖像采集設(shè)備獲取極片的圖像數(shù)據(jù)，對圖像進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)輸入到深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行訓(xùn)練，通過反向傳播算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)到不同缺陷類型的特征，在訓(xùn)練過程中，根據(jù)交叉熵?fù)p失函數(shù)評估模型的性能，并根據(jù)評估結(jié)果調(diào)整學(xué)習(xí)率等參數(shù)，在流水線的生產(chǎn)過程中，實(shí)時采集極片圖像并輸入到訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型中，模型對極片圖像進(jìn)行分析和判斷，識別是否存在缺陷，并輸出缺陷類型和位置等信息，根據(jù)缺陷識別結(jié)果，剔除有缺陷的極片或進(jìn)行報警提示。
15、優(yōu)選的，所述模塊化生產(chǎn)排程中，染色體采用整數(shù)編碼，設(shè)置有n個模塊和m個生產(chǎn)任務(wù)，染色體為一個長度為n+m的整數(shù)序列，前n個數(shù)字表示模塊的選擇順序，后m個數(shù)字表示生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行順序，適應(yīng)度函數(shù)公式如下：
16、
17、其中，
18、tp表示生產(chǎn)周期，通過計(jì)算每個生產(chǎn)任務(wù)在流水線中的加工時間和等待時間之和確定；
19、ue表示設(shè)備利用率，通過設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時間與總時間的比值計(jì)算；
20、qr表示產(chǎn)品質(zhì)量合格率，通過統(tǒng)計(jì)合格產(chǎn)品數(shù)量與總產(chǎn)品數(shù)量的比例得到；
21、w1、w2、w3是權(quán)重系數(shù)，根據(jù)生產(chǎn)需求確定。
22、優(yōu)選的，所述涂覆能源管理與優(yōu)化中，每個粒子代表每個粒子代表一組流水線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，粒子的位置向量表示設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、加熱溫度，粒子的速度向量表決定粒子在搜索空間中的移動方向和速度,目標(biāo)函數(shù)為能源消耗函數(shù)，用于衡量粒子所代表的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)組合的能源消耗情況,能源消耗函數(shù)可表示為，
23、
24、其中，ej(xj)是第j個設(shè)備在運(yùn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述流水線的控制流程如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述模塊化生產(chǎn)排程中，染色體采用整數(shù)編碼，設(shè)置有n個模塊和m個生產(chǎn)任務(wù)，染色體為一個長度為n+m的整數(shù)序列，前n個數(shù)字表示模塊的選擇順序，后m個數(shù)字表示生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行順序，適應(yīng)度函數(shù)公式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆能源管理與優(yōu)化中，每個粒子代表每個粒子代表一組流水線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，粒子的位置向量表示設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、加熱溫度，粒子的速度向量表決定粒子在搜索空間中的移動方向和速度,目標(biāo)函數(shù)為能源消耗函數(shù)，用于衡量粒子所代表的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)組合的能源消耗情況,能源消耗函數(shù)可表示為，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆能源管理與優(yōu)化中，建立流水線能源消耗的動態(tài)模型時，使用線性時不變模型描述系統(tǒng)狀態(tài)，公式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆流量控制中建立的涂覆液流量控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型中的系統(tǒng)狀態(tài)方程為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆流量控制中，設(shè)定涂覆過程中的溫度值為Tset，實(shí)時采集涂覆過程中的實(shí)際溫度T(t)，計(jì)算溫度誤差e(t)＝Tset-T(t)，根據(jù)誤差e(t)，通過PID控制器計(jì)算輸出控制量，公式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述缺陷識別中，深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括多個卷積層、池化層和全連接層，卷積層用于提取極片圖像的特征，卷積層的運(yùn)算表示為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述缺陷識別訓(xùn)練過程中，準(zhǔn)備大量的有缺陷和無缺陷極片圖像作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，并對圖像進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)記出不同的缺陷類型，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)輸入到網(wǎng)絡(luò)中，通過反向傳播算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，損失函數(shù)采用交叉熵?fù)p失函數(shù)：
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述流水線的控制流程如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述模塊化生產(chǎn)排程中，染色體采用整數(shù)編碼，設(shè)置有n個模塊和m個生產(chǎn)任務(wù)，染色體為一個長度為n+m的整數(shù)序列，前n個數(shù)字表示模塊的選擇順序，后m個數(shù)字表示生產(chǎn)任務(wù)的執(zhí)行順序，適應(yīng)度函數(shù)公式如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆能源管理與優(yōu)化中，每個粒子代表每個粒子代表一組流水線設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，粒子的位置向量表示設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)速、加熱溫度，粒子的速度向量表決定粒子在搜索空間中的移動方向和速度,目標(biāo)函數(shù)為能源消耗函數(shù)，用于衡量粒子所代表的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)組合的能源消耗情況,能源消耗函數(shù)可表示為，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述涂覆能源管理與優(yōu)化中，建立流水線能源消耗的動態(tài)模型時，使用線性時不變模型描述系統(tǒng)狀態(tài)，公式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化設(shè)計(jì)的熱電池極片涂覆流水線，其特征在于：所述物料配送路徑優(yōu)化中，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：翟福強(qiáng)，趙貴平，劉瑞鋒，賈懷杰，王旭峰，冷順，李璐，陳西浩，
申請(專利權(quán))人：重慶文理學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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