[发明专利]一种非牛顿流体微涂覆系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种非牛顿流体微涂覆系统，包括非牛顿流体材料装载机构、流体建模单元、智能反馈涂覆控制单元；非牛顿流体材料装载机构包括内设调压阀的储料压力桶及通过进料管道相连的顶针阀式喷嘴，调压阀控制储料桶的气压大小，流体可被压入进料管道后由喷嘴喷出；流体建模系统负责对非牛顿流体的非线性特性进行过程分析，并对微涂覆过程动态建模；智能反馈涂覆控制系统包括上位机、信号输入模块、控制器、被控对象模块、检测单元、执行模块，基于非牛顿流体模型，负责对管道流体的流速进行反馈控制。本发明解决了现有微涂覆过程未按流体非线性特征进行反馈控制的难题，可应用于喷漆、荧光粉胶涂覆等各种表面涂覆工艺。

技术领域

本发明涉及自动化喷涂的研究领域，特别涉及一种非牛顿流体微涂覆系统及控制方法。

背景技术

前涂覆工艺不断发展和完善，用户对涂覆效果的精度要求越来越高。在自动化涂覆领域，工件喷涂的一致均匀性要求格外重要。无论是汽车行业的喷漆过程，还是制备大功率白光LED行业的荧光粉涂胶过程，涂覆效果是否一致均匀影响着产品最终的美观性、实用性以及产品合格率。

生活、生产涂覆领域的喷涂材料多为非牛顿流体材料，非牛顿流体是一种不满足牛顿黏性实验定律，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体，因此对于非牛顿流体建模控制较为复杂；且非牛顿流体的微涂覆过程是一个非线性、多变量耦合系统，流体流量及流速受到多个因素的影响而无法保持高度一致均匀性。传统的利用人工确定的经验参数控制可靠性不高且效率低下。在微涂覆过程中实现流体建模并进行反馈控制已成为一个急需解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种非牛顿流体微涂覆系统，首先通过对非牛顿流体涂覆材料进行流体建模和运动建模，以及对涂覆过程进行气动系统建模，可得到非牛顿流体微涂覆过程的理论模型；其次基于所建立的模型，对流体特性参数以及微涂覆过程参数进行调节从而高精度控制管道流体流量及流速。本发明可在一定程度上克服现有微涂覆过程未按流体非线性特征进行反馈控制的难题，并有效提高涂覆量的一致性，提高产品的品质和成品率。

本发明的另一目的在于提供一种非牛顿流体微涂覆控制方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种非牛顿流体微涂覆系统，其特征在于，包括非牛顿流体材料装载机构、流体建模单元、智能反馈涂覆控制单元；

所述非牛顿流体材料装载机构包括储料压力装置和喷嘴装置，储料压力装置通过进料管道与喷嘴装置连接；

所述流体建模单元用于对非牛顿流体的非线性特性进行过程分析并建立非牛顿流体微涂覆模型；

所述智能反馈涂覆控制单元根据压力变化和流量变化进行流速控制，具体包括上位机、信号输入模块、控制器、被控对象模块、检测单元、执行模块；所述上位机用于设定控制器的输入期望值，并监视其变化，进而控制系统执行参数调节指令；所述信号输入模块用于输入信号，所述控制器用于接收信号并处理，得到控制策略；所述被控对象模块包括储料压力装置和喷嘴装置；所述检测单元包括用于获取储料压力桶压力变化的压力检测单元和用于获取进料管道流量变化的流量检测单元；所述执行模块包括储料压力装置和喷嘴装置，通过非牛顿流体微涂覆模型，对非牛顿流体材料装载机构中的流体流速进行反馈控制。

进一步地，所述储料压力装置包括储料压力桶和第一气压控制单元，所述储料压力桶通过第一气压控制单元控制储料压力桶的气压；所述喷嘴装置包括料缸和改变流体流量大小的第二气压控制单元、第三气压控制单元以及用于喷涂出口的喷嘴。

进一步地，所述第一气压控制单元为调压阀门，所述第二气压控制单元为顶针式阀门，所述第三气压控制单元为雾化气压阀门。

进一步地，所述喷嘴为刚性管道，喷嘴直径小于料缸直径。