一種復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)及方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，尤其涉及復(fù)合材料的攪拌控制。
【【背景技術(shù)】】
[0002]環(huán)氧樹脂基磁性納米復(fù)合材料由環(huán)氧樹脂、磁性納米材料、高溫固化劑三種材料高溫固化而成，三者的均勻混合的情況對磁性納米復(fù)合材料的磁導(dǎo)率有很大的影響，目前主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來設(shè)置攪拌器的轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間，但生產(chǎn)過程中還有其他因素會(huì)影響到最終復(fù)合材料的磁導(dǎo)率，例如:質(zhì)量比例的微小誤差、納米材料的粒子直徑偏差、外界環(huán)境的溫度濕度情況等。因此，如果只依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，生產(chǎn)出來的復(fù)合材料的磁導(dǎo)率很有可能超出誤差允許范圍，導(dǎo)致生產(chǎn)失敗，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明旨在解決傳統(tǒng)的復(fù)合材料攪拌過程依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來設(shè)置攪拌器的轉(zhuǎn)速和攪拌時(shí)間，使得生產(chǎn)出來的復(fù)合材料的磁導(dǎo)率誤差較大，失敗率較高的問題，提供一種復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)及方法，技術(shù)方案如下:
[0004]—方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)，包括:
[0005]攪拌器，用于攪拌容置于攪拌容器中的復(fù)合材料原材料；
[0006]運(yùn)動(dòng)單元，與所述攪拌器連接，控制所述攪拌器運(yùn)動(dòng)；
[0007]數(shù)據(jù)采集單元，用于采集所述攪拌容器中復(fù)合材料的磁導(dǎo)率；
[0008]數(shù)據(jù)處理單元，與所述數(shù)據(jù)采集單元連接，接收所述數(shù)據(jù)采集單元采集的磁導(dǎo)率，并將該磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析;以及
[0009]控制單元，分別與所述數(shù)據(jù)處理單元、所述運(yùn)動(dòng)單元和所述攪拌器連接，接收所述數(shù)據(jù)處理單元的分析結(jié)果，并根據(jù)所述分析結(jié)果向所述運(yùn)動(dòng)單元發(fā)送移動(dòng)指令，以及向所述攪拌器發(fā)送控制指令。
[0010]在一些實(shí)施例中，所述復(fù)合材料原材料包括:環(huán)氧樹脂、磁性納米顆粒和高溫固化劑。
[0011]在一些實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)單元為升降機(jī)，所述升降機(jī)控制所述攪拌器沿?cái)嚢枞萜鞅诜较蛏舷乱苿?dòng)。
[0012]在一些實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)采集單元包括:
[0013]至少三個(gè)霍爾傳感器，上下等距分布于所述攪拌容器外側(cè)，每個(gè)霍爾傳感器采集并輸出對應(yīng)層面的復(fù)合材料的霍爾系數(shù);和
[0014]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，與所述霍爾傳感器連接，接收所述霍爾系數(shù)，并將該霍爾系數(shù)轉(zhuǎn)換為磁導(dǎo)率。
[0015]在一些實(shí)施例中，所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率與所述標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率的誤差范圍為 0.1%_5%。
[0016]另一方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料的攪拌控制方法，包括:
[0017]攪拌所述復(fù)合材料的原材料；
[0018]采集所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率；
[0019]將采集的所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析；
[0020]根據(jù)所述對比分析的結(jié)果控制所述復(fù)合材料的攪拌。
[0021]在一些實(shí)施例中，所述復(fù)合材料的原材料包括:環(huán)氧樹脂、磁性納米顆粒和高溫固化劑。
[0022]在一些實(shí)施例中，采集所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率的步驟具體為:
[0023]采用至少三個(gè)霍爾傳感器，上下等距分布于攪拌容器外側(cè)，每個(gè)霍爾傳感器采集對應(yīng)層面的復(fù)合材料的霍爾系數(shù)；
[0024]將所述霍爾系數(shù)轉(zhuǎn)換為磁導(dǎo)率。
[0025]在一些實(shí)施例中，將采集的所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析的步驟中，所述復(fù)合材料的磁導(dǎo)率與所述標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率的誤差值范圍為
[0026]在一些實(shí)施例中，根據(jù)所述對比分析的結(jié)果控制所述復(fù)合材料的攪拌的步驟具體為:
[0027]根據(jù)所述對比分析的結(jié)果，控制攪拌器的轉(zhuǎn)速、攪拌位置和/或攪拌時(shí)間。
[0028]本發(fā)明具體實(shí)施例的有益效果在于，本發(fā)明提供的復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)采集單元來采集攪拌過程中復(fù)合材料的磁導(dǎo)率，將該磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)樣品的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析后，再進(jìn)一步控制復(fù)合材料的攪拌過程，形成有效的自動(dòng)反饋控制，解決了生產(chǎn)過程中復(fù)合材料磁導(dǎo)率誤差不可控的問題。
【【附圖說明】】
[0029]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的另一種復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031 ]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的復(fù)合材料的攪拌控制方法的流程示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例提供的另一種復(fù)合材料的攪拌控制方法的流程示意圖。
[0033]附圖標(biāo)記:1、攪拌器；2、運(yùn)動(dòng)單元；3、數(shù)據(jù)采集單元;4、數(shù)據(jù)處理單元;5、控制單元;31、霍爾傳感器;32、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元。
【【具體實(shí)施方式】】
[0034]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]如圖1所示，本發(fā)明提供的復(fù)合材料的攪拌控制系統(tǒng)，包括:攪拌器1、運(yùn)動(dòng)單元2、數(shù)據(jù)采集單元3、數(shù)據(jù)處理單元4、控制單元5。
[0037]攪拌器I分別與運(yùn)動(dòng)單元2、數(shù)據(jù)采集單元3和控制單元5連接;數(shù)據(jù)采集單元3、數(shù)據(jù)處理單元4和控制單元5依次連接;控制單元5還與運(yùn)動(dòng)單元2連接。
[0038]攪拌器I用于攪拌容置于攪拌容器中的復(fù)合材料原材料;運(yùn)動(dòng)單元2控制攪拌器I運(yùn)動(dòng)，使得攪拌器I攪拌不同位置的復(fù)合材料原材料;數(shù)據(jù)采集單元3用于采集所述攪拌容器中復(fù)合材料的磁導(dǎo)率;數(shù)據(jù)處理單元4接收數(shù)據(jù)采集單元3采集的磁導(dǎo)率，并將該磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析;控制單元5接收數(shù)據(jù)處理單元4的分析結(jié)果，并根據(jù)所述分析結(jié)果向運(yùn)動(dòng)單元2發(fā)送移動(dòng)指令，以及向攪拌器I發(fā)送控制指令。
[0039]在本實(shí)施例中，攪拌器I可以是高速剪切乳化機(jī)，通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間所產(chǎn)生的強(qiáng)力的剪斷、分散、沖擊、亂流等過程使磁性納米顆粒、環(huán)氧樹脂、高溫固化劑三者均勻混合。本案例中高速剪切乳化機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為0-12000rpm，工作轉(zhuǎn)速控制在8000rpm以上，攪拌時(shí)間可以是大于等于I小時(shí)。
[0040]在本實(shí)施例中，復(fù)合材料原材料包括:環(huán)氧樹脂、磁性納米顆粒和高溫固化劑。此三者的均勻分散程度影響復(fù)合材料固化后的磁導(dǎo)率。環(huán)氧樹脂可以采用E51(環(huán)氧值為51/100)系列；磁性納米顆粒可以采用經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面活性處理后的四氧化三鐵納米顆粒，直徑^lOnm;高溫固化劑可以為改性胺類固化劑、酸酐類固化劑或聚合物類，其與環(huán)氧樹脂混合后可在常溫下穩(wěn)定存儲(chǔ)3個(gè)月以上，當(dāng)溫度超過90°C，可在30分鐘內(nèi)與環(huán)氧樹脂快速固化反應(yīng)。
[0041]優(yōu)選地，運(yùn)動(dòng)單元2為升降機(jī)，該升降機(jī)可以控制攪拌器I沿?cái)嚢枞萜鞅谏舷乱苿?dòng)。升降機(jī)的使用，使得攪拌器的轉(zhuǎn)子可以處于攪拌容器的上下任意位置，以保證上下層面的復(fù)合材料都能夠均勻混合。在本實(shí)施例中，升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)行程可以是0-500cm，控制精度為±0.1cm0
[0042]優(yōu)選地，如圖2所示，數(shù)據(jù)采集單元3包括:至少三個(gè)霍爾傳感器31，以及與霍爾傳感器31連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元32。
[0043]至少三個(gè)霍爾傳感器可以是上下等距分布于攪拌容器外側(cè)，優(yōu)選地，霍爾傳感器分布于攪拌容器的同一側(cè)，方便布線。每個(gè)霍爾傳感器采集并輸出對應(yīng)層面的復(fù)合材料的霍爾系數(shù)，以便通過多個(gè)霍爾傳感器測出不同層面的復(fù)合材料的霍爾系數(shù)。
[0044]數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元32接收霍爾傳感器31采集的霍爾系數(shù)，并將該霍爾系數(shù)轉(zhuǎn)換為磁導(dǎo)率，轉(zhuǎn)換公式如下:
[0045]μ= (Uh*cI*L)/(Is2*Rh)
[0046]其中，μ為磁導(dǎo)率，Uh為霍爾傳感器前后兩面霍爾電勢差，d為霍爾傳感器內(nèi)部線圈厚度，L為霍爾傳感器內(nèi)部線圈總長度，Is為工作電流，Rh為霍爾系數(shù)。UH、d、L和Is與霍爾傳感器有關(guān)，每一個(gè)霍爾傳感器的這四個(gè)值為定值，可用系數(shù)K來表示，因此，轉(zhuǎn)換公式可以簡化為 y=K/RH。
[0047]在本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集單元3可提供8個(gè)輸入通道，每個(gè)輸入通道用于傳輸一個(gè)霍爾傳感器采集的一組數(shù)據(jù)。根據(jù)霍爾傳感器數(shù)量增加，相應(yīng)的通道數(shù)也可以增加。
[0048]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理單元4接收到數(shù)據(jù)采集單元3采集的磁導(dǎo)率，并將該磁導(dǎo)率與標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合材料的磁導(dǎo)率進(jìn)行對比分析，該