本發(fā)明屬于紡織染色，具體涉及一種藍(lán)染工藝自動(dòng)加料與配比控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的藍(lán)染工藝雖歷史悠久，但在現(xiàn)代應(yīng)用中面臨眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。其中，染料配比的不穩(wěn)定性是一個(gè)顯著問(wèn)題，這不僅影響著染色質(zhì)量的一致性，也增加了生產(chǎn)成本。此外，藍(lán)染工藝中的還原和氧化過(guò)程控制困難，這兩個(gè)步驟對(duì)最終產(chǎn)品的色牢度有著直接影響，而不穩(wěn)定的控制往往導(dǎo)致成品色澤不均勻，且色牢度低下，無(wú)法滿足高標(biāo)準(zhǔn)的市場(chǎng)需求。

2、目前市場(chǎng)上的藍(lán)染技術(shù)在自動(dòng)化程度上仍有待提高?，F(xiàn)有技術(shù)多依賴手工操作，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，這限制了藍(lán)染工藝的產(chǎn)能和效率。同時(shí)，缺乏對(duì)整個(gè)染色過(guò)程的智能化和精準(zhǔn)化控制，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中的資源浪費(fèi)嚴(yán)重，并且對(duì)環(huán)境的影響也較大。

3、因此，迫切需要一種能夠解決上述問(wèn)題的新技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)染料配比的精確控制，優(yōu)化還原和氧化過(guò)程，并提升工藝的自動(dòng)化和智能化水平，以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種藍(lán)染工藝自動(dòng)加料與配比控制系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)藍(lán)染工藝中存在的染料配比不穩(wěn)定、還原和氧化過(guò)程難以控制、色牢度問(wèn)題以及自動(dòng)化程度低等技術(shù)難題。該系統(tǒng)通過(guò)集成多項(xiàng)先進(jìn)的檢測(cè)和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)染全流程的智能化和精準(zhǔn)化控制。

2、所述系統(tǒng)包括以下組成部分：

3、1.靛青濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊：該模塊采用近紅外光譜分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)染液中靛青濃度的持續(xù)監(jiān)測(cè)。它包含一個(gè)自清潔渦流式采樣裝置，能夠有效防止染料沉積對(duì)測(cè)量精度的影響。該模塊還集成了溫度和ph值傳感器，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)校正這些因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。此外，該模塊還配備了數(shù)據(jù)預(yù)處理單元，能夠?yàn)V除信號(hào)噪聲，提高測(cè)量的穩(wěn)定性和可靠性。

4、2.智能配比精準(zhǔn)給料控制單元：該單元負(fù)責(zé)根據(jù)配方要求和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，精確控制各種原料的添加。它配備了高精度蠕動(dòng)泵和電磁閥陣列，可同時(shí)控制多路原料的給料。為了確保小劑量助劑的精確添加，該單元還整合了微流控技術(shù)。此外，該單元采用自適應(yīng)模糊控制算法，能夠根據(jù)靛青濃度、ph值等實(shí)時(shí)參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整給料速率和比例。該單元還具有自學(xué)習(xí)功能，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)優(yōu)化給料策略。

5、3.還原電位閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊：該模塊的主要功能是精確控制染液的還原電位，確保靛青還原過(guò)程的穩(wěn)定性。它使用鉑金-鈀合金電極，提高了還原電位測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。模塊集成了氣液混合微射流裝置，大幅提高了還原劑的分散效率。該模塊采用模型預(yù)測(cè)控制(mpc)算法，實(shí)現(xiàn)還原電位的前饋-反饋復(fù)合控制。此外，該模塊還具有自診斷功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和報(bào)告電極失效等異常情況。

6、4.氧化程度動(dòng)態(tài)控制單元：該單元負(fù)責(zé)精準(zhǔn)控制織物的氧化過(guò)程，確保染色均勻性和色澤穩(wěn)定性。它設(shè)計(jì)了多級(jí)可編程氣體擴(kuò)散裝置，可實(shí)現(xiàn)氧化過(guò)程的分段精控。單元集成了高速攝像與圖像處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)分析織物顏色變化。采用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，該單元能夠動(dòng)態(tài)優(yōu)化氧化參數(shù)。此外，該單元還配備了氣體流量精密調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)需要精確控制氧化過(guò)程中的氣體供應(yīng)量。

7、5.溫度梯度精確調(diào)節(jié)模塊：該模塊實(shí)現(xiàn)染缸內(nèi)溫度的精確控制和均勻分布。它采用分區(qū)式電磁感應(yīng)加熱技術(shù)，可獨(dú)立控制染缸不同區(qū)域的溫度。模塊集成了熱像儀陣列，構(gòu)建染缸內(nèi)部的三維溫度場(chǎng)模型。通過(guò)應(yīng)用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)算法，該模塊能夠優(yōu)化熱流分布，有效消除熱點(diǎn)和冷區(qū)。此外，該模塊還具有智能節(jié)能功能，可根據(jù)工藝需求自動(dòng)調(diào)整加熱策略，最大化能源利用效率。

8、6.染液ph值自動(dòng)平衡單元：該單元負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定染液的ph值，優(yōu)化染色效果。它使用離子選擇性電極，提高了ph值測(cè)量的抗干擾能力。單元設(shè)計(jì)了微量注射系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)酸堿的精準(zhǔn)添加。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控制算法，該單元顯著提高了ph值調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。此外，該單元還具有預(yù)測(cè)功能，能夠根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前趨勢(shì)預(yù)測(cè)ph值的變化，實(shí)現(xiàn)提前調(diào)節(jié)，進(jìn)一步提高控制精度。

9、7.織物浸染均勻度監(jiān)控模塊：該模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)織物在染液中的浸染狀態(tài)，確保染色均勻性。它采用超聲波陣列技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)掃描織物在染液中的位置和姿態(tài)。模塊集成了電磁感應(yīng)傳感器，可監(jiān)測(cè)織物對(duì)染料的吸收程度。通過(guò)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)算法，該模塊能夠分析織物表面的色彩分布，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正不均勻現(xiàn)象。此外，該模塊還配備了自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，可根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整織物在染缸中的運(yùn)動(dòng)路徑，進(jìn)一步提高染色均勻性。

10、進(jìn)一步，所述靛青濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊中的機(jī)器學(xué)習(xí)算法為支持向量回歸(svr)算法，該算法通過(guò)建立多維特征空間，綜合考慮溫度、ph值等因素對(duì)靛青濃度測(cè)量的影響，實(shí)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的自動(dòng)校正。

11、進(jìn)一步，所述智能配比精準(zhǔn)給料控制單元采用的自適應(yīng)模糊控制算法基于mamdani推理模型，通過(guò)設(shè)定靛青濃度、還原電位和ph值等參數(shù)作為輸入變量，給料速率和比例作為輸出變量，構(gòu)建模糊規(guī)則庫(kù)，實(shí)現(xiàn)給料過(guò)程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

12、進(jìn)一步，所述還原電位閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊中的模型預(yù)測(cè)控制(mpc)算法采用動(dòng)態(tài)矩陣控制(dmc)方法，通過(guò)建立還原電位與還原劑添加量之間的動(dòng)態(tài)模型，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的還原電位變化，并優(yōu)化控制actions，實(shí)現(xiàn)還原電位的精確調(diào)節(jié)。

13、進(jìn)一步，所述氧化程度動(dòng)態(tài)控制單元中的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法采用雙延遲深度q網(wǎng)絡(luò)(double?dqn)結(jié)構(gòu)，將織物顏色變化速率、均勻度等參數(shù)作為狀態(tài)輸入，氧化劑添加速率、攪拌速度等作為動(dòng)作輸出，通過(guò)與環(huán)境交互不斷優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)氧化過(guò)程的自適應(yīng)控制。

14、進(jìn)一步，所述溫度梯度精確調(diào)節(jié)模塊中的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)算法基于有限體積法，采用rng?k-ε湍流模型，結(jié)合多相流模型模擬染液的流動(dòng)和熱傳遞過(guò)程，優(yōu)化加熱元件的控制策略，實(shí)現(xiàn)染缸內(nèi)溫度場(chǎng)的均勻性。

15、進(jìn)一步，所述染液ph值自動(dòng)平衡單元中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)pid控制算法采用bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)在線學(xué)習(xí)優(yōu)化pid參數(shù)，提高ph值調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。該算法以ph值偏差及其變化率作為輸入，輸出優(yōu)化后的pid參數(shù)，實(shí)現(xiàn)ph值控制的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

16、進(jìn)一步，所述織物浸染均勻度監(jiān)控模塊中的機(jī)器視覺(jué)算法采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(cnn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)織物表面圖像的實(shí)時(shí)分析，識(shí)別色彩分布的不均勻性，并將分析結(jié)果反饋給智能配比精準(zhǔn)給料控制單元，形成閉環(huán)控制，確保染色過(guò)程的均勻性。

17、本發(fā)明通過(guò)上述技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)染工藝全流程的智能化控制，顯著提高了染色均勻性、靛青利用率、還原穩(wěn)定性、氧化精確度、溫度均勻性和ph值穩(wěn)定性，同時(shí)大幅提升了生產(chǎn)效率和資源利用率，為藍(lán)染工藝的現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展提供了有力支撐。

18、本發(fā)明的有益之處在于：

19、1.提高靛青濃度控制精度：靛青濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊采用近紅外光譜分析技術(shù)和自清潔渦流式采樣裝置，可以提高靛青濃度的測(cè)量精度。這有助于提高染料利用率，減少?gòu)U水中的染料殘留。

20、2.增強(qiáng)配比穩(wěn)定性：智能配比精準(zhǔn)給料控制單元采用高精度蠕動(dòng)泵和微流控技術(shù)，提高了小劑量助劑的添加精度。這有利于提高批次間的顏色一致性。

21、3.優(yōu)化還原過(guò)程控制：還原電位閉環(huán)調(diào)節(jié)模塊通過(guò)鉑金-鈀合金電極和氣液混合微射流裝置，提高了還原電位的控制穩(wěn)定性。這可以提升還原劑的利用效率。

22、4.提高氧化過(guò)程精確度：氧化程度動(dòng)態(tài)控制單元的多級(jí)可編程氣體擴(kuò)散裝置和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，提高了氧化過(guò)程的控制精度。這有助于改善成品織物的色牢度。

23、5.改善溫度場(chǎng)均勻性：溫度梯度精確調(diào)節(jié)模塊通過(guò)分區(qū)式電磁感應(yīng)加熱技術(shù)和熱像儀陣列，提高了染缸內(nèi)溫度分布的均勻性。這有利于提高染色均勻性。

24、6.增強(qiáng)ph值穩(wěn)定性：染液ph值自動(dòng)平衡單元采用離子選擇性電極和微量注射系統(tǒng)，提高了ph值的控制穩(wěn)定性。這可以提高染色的重現(xiàn)性。

25、7.提升染色均勻性：織物浸染均勻度監(jiān)控模塊通過(guò)超聲波陣列技術(shù)和電磁感應(yīng)傳感器，提高了對(duì)織物浸染狀態(tài)的監(jiān)控精度。這有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。

26、8.提高自動(dòng)化水平：系統(tǒng)的集成自動(dòng)化設(shè)計(jì)減少了人工干預(yù)，可以降低人為誤差，提高工藝的穩(wěn)定性。

27、9.增強(qiáng)工藝適應(yīng)性：系統(tǒng)采用的機(jī)器學(xué)習(xí)、模糊控制、深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)等，使其能夠更好地適應(yīng)不同類型的纖維和染料，有助于提高工藝的靈活性。