基于大数据分析的清洗液循环供给方法及系统与流程

本发明涉及清洗液循环供给，具体为基于大数据分析的清洗液循环供给方法及系统。

背景技术：

1、高压清洗设备普遍采用三槽逐级过滤搭配变频高压泵的循环供水模式，清洗废液经沉降、袋式过滤与油水分离后重复回用，配合变频驱动可适配不同喷嘴与工件的压力流量需求，满足铝合金精密工件的去毛刺与深度清洁作业。行业内通常以滤器压差、槽液浊度、液位高低作为换滤、换液与补液的主要判断依据，运行人员结合生产节拍安排耗材更换与槽液置换，保障清洗工序的连续开展。

2、公开号为cn122252421a的发明专利，名称为一种基于污物特征分析的清洗方法的发明专利，提出根据工件表面污物层厚度、残留颗粒尺寸与附着物附着强度，分级匹配超声清洗、振动清洗与高压冲洗参数的技术方案，可针对单批次工件的污物状态优化清洗执行工序，提升污物去除的精准度。这一方案的优化重点集中在清洗执行侧的工艺适配，未对循环供液侧的液质组分变化做精细化管控。

3、实际生产中，不同工件批次的污物带出量存在差异，配合槽液自然损耗与补水过程，清洗剂浓度与槽内颗粒含量会呈现耦合式漂移。浓度偏低时颗粒团聚沉降效果减弱，更多细颗粒穿过滤材进入净液侧，而颗粒含量升高又会加速清洗剂的吸附消耗，进一步拉低浓度。现有循环供给系统多将浊度与电导率作为独立指标分别管控，未识别二者的耦合关联，也未根据不同清洗阶段的液质需求差异化分配各级槽液的回用比例。这会导致精洗阶段净液的组分稳定性不足，铝合金工件清洗后表面水膜均匀度下降，干燥后易形成不规则的浅淡水印斑痕，这类缺陷目视排查难度高，会影响最终清洗质量的批次一致性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于大数据分析的清洗液循环供给方法及系统，解决了现有循环供给系统未关联颗粒浓度与清洗剂浓度的耦合变化、未按清洗阶段差异化分配槽液回用比例，导致精洗液质稳定性不足、工件易出现水印缺陷、批次质量一致性差的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于大数据分析的清洗液循环供给方法，包括：

3、槽内颗粒场与浓度场双场分布基线通过试验标定建立，根据喷嘴工况与回液参数建立映射关系，基线数据同步纳入液温对流体黏度与药剂活性的影响系数；

4、基于颗粒浓度与清洗剂浓度的双场耦合更新机制，根据实时采集的回液流量与补液数据，结合基线映射连续推演各槽内不同深度的颗粒浓度与清洗剂浓度分布状态，定位污染前锋位置与扩散速度；其中根据当前清洗剂浓度修正颗粒自然沉降量，根据当前颗粒浓度修正清洗剂吸附消耗量，实现双场参数的耦合迭代更新；

5、将上游槽的转液取液通道与下游槽的转液入口通道进行成对组合评价，针对每一组候选通道组合预测其对下游槽内污染传播路径及精洗目标液层稳定性的影响，根据预测结果选择最优通道组合，根据双场演化结果动态调整净液槽取水口竖向位置避让污染前锋，同步调整一级沉降槽与二级过滤槽的转液入口深度，通过出液深度与进液深度的协同配合降低高污染液体进入或穿过精洗目标液层的可能性；

6、根据各槽不同深度双场状态划分全系统可用液体为多个液体复用档位，不同清洗阶段分别匹配对应档位，通过槽间转液与补液维持各档位的液量储备与组分平衡；

7、将双场演化预判结果同步至清洗数控系统，根据精洗档位液质储备状态动态匹配精洗工序执行节律，在工艺安全区间内适配液质波动；

8、结合双场演化数据核算各级滤材颗粒累计通量，均衡各级滤材负荷；

9、每批次汇总双场演化数据与质量检测结果，迭代优化基线参数与调度阈值；

10、系统内置安全兜底逻辑，数据采集异常时自动切换为常规整槽回用模式。

11、进一步地，所述槽内颗粒场与浓度场双场分布基线具体通过以下方式建立：

12、基于铝合金清洗剂配置不同浓度梯度的试验溶液，根据喷嘴标准工况下的污物带出特性，分别标定不同回液强度下槽内竖向的颗粒浓度分布与清洗剂浓度分布的稳态形态；

13、建立喷嘴工况、回液参数与双场分布的对应映射关系；

14、基线参数随生产运行数据持续更新优化，初始参数通过现场标定获取；

15、浓度分层稳定阈值通过实验标定建立，不同液温条件下查表确定修正系数。

16、进一步地，所述定位污染前锋位置与扩散速度具体包括：

17、根据实时采集的回液流量、回液污染负荷与补液数据，结合双场分布基线的映射关系与双场耦合更新规则，连续推演每一级槽内不同深度的颗粒浓度与清洗剂浓度分布状态，定位污染前锋的当前位置与扩散速度；

18、推演过程同步纳入滤器截留、自然沉降与药剂消耗的累积影响，按固定时间间隔刷新分布状态，形成可追溯的空间演化序列；

19、污染前锋扩散速度由以下公式计算：

20、；

21、浓度梯度向量的分量展开式为：

22、；

23、其中表示污染前锋扩散速度，表示颗粒浓度分布，表示浓度梯度向量，表示时间变量，、、分别表示槽体长度、宽度、深度方向的三维空间坐标。

24、进一步地，所述调整净液槽取水口竖向位置采用多因素加权决策方法，通过以下公式确定：

25、；

26、其中表示对应通道的最优取水口位置，表示槽内竖向深度坐标，表示位置处的颗粒浓度，、、为各因素的权重系数，表示位置处的清洗剂浓度，表示位置z处清洗剂浓度沿竖向深度方向的梯度绝对值，反映该深度液层清洗剂浓度的均匀度，表示污染前锋与位置之间的距离；

27、针对上下游通道组合，综合上游取液位置液质、下游进液位置流场扰动、以及精洗目标液层的污染风险三项指标进行整体寻优；

28、所有位置调整均依托现有管路与阀组实现，不新增硬件执行机构。

29、进一步地，所述液体复用档位的划分与回用分配包括：

30、根据各槽不同深度的颗粒场分布状态与浓度场分布状态，将全系统可用液体划分为多个液体复用档位，不同档位对应不同的颗粒含量区间与清洗剂浓度区间；

31、所述液体复用档位包括高颗粒含量档位、中等颗粒含量档位与低颗粒含量档位；

32、不同清洗阶段分别匹配对应的液体复用档位，粗洗阶段优先调用高颗粒含量档位液体，过渡清洗阶段调用中等颗粒含量档位液体，精洗阶段调用低颗粒含量档位液体；

33、所述液体复用档位之间通过槽间转液与新鲜补液动态补位，维持各档位的液量储备与清洗剂浓度稳定；

34、转液过程同步匹配各级滤器的负荷承载能力，避免单级滤材出现过载冲击。

35、进一步地，所述槽间转液与补液的调度采用多目标优化方法，目标函数综合考虑液量变化偏差、滤材负荷偏差与液质评分偏差，通过调整不同液体复用档位的转液路径与补液时序，实现各档位液量平衡、滤材负荷均衡与液质满足需求的多目标优化。

36、进一步地，所述精洗工序执行节律的动态匹配包括：

37、将双场演化的预判结果同步至清洗数控系统，根据精洗档位的液质储备状态动态匹配精洗工序的执行节律；

38、当液质储备状态优于预设基准水平时，提升精洗喷嘴的扫查速度，缩短工件处理时长；

39、当液质储备状态低于预设基准水平时，降低扫查速度，延长有效冲洗时长；

40、所有调节幅度均限定在工艺允许的安全区间内，不改变清洗工艺的核心参数边界。

41、进一步地，所述均衡各级滤材负荷包括：

42、结合双场演化数据动态核算各级滤材的实际承载颗粒累计通量，修正仅靠压差判定寿命的偏差；

43、通过调整不同液体复用档位的转液路径均衡各级滤材的累计负荷，使各级滤材的衰减节奏趋于同步，便于集中安排换滤作业；

44、每一批次生产结束后汇总双场演化数据、调度执行记录与工件表面质量检测结果，反向修正基线映射参数与调度阈值，持续优化系统运行效果；

45、滤材累计颗粒通量由以下公式核算：

46、；

47、其中表示第级滤材在统计时段内的累计颗粒截留量，为滤材层级序号，为时间变量，为累计通量的统计时段长度，表示第级滤材的实时处理流量，表示第级滤材入口的颗粒浓度，表示第级滤材的实时截留效率。

48、进一步地，基线参数与调度阈值的迭代优化采用以下反馈校正规则：

49、；

50、其中与分别表示第次与第次迭代的基线参数或调度阈值，为迭代次数序号，表示学习率，表示第个质量反馈指标的权重系数，为质量反馈指标序号，为质量反馈指标的总数量，表示第个质量反馈指标实际值与目标值的偏差，计算方式为实际值减去目标值；

51、系统内置安全兜底逻辑，数据采集异常时自动切换为常规整槽回用模式，保留原有硬件联锁保护。

52、本发明还提供了基于大数据分析的清洗液循环供给系统，包括：

53、双场基线管理单元，用于存储与维护槽内颗粒场与浓度场的分布基线数据，管理喷嘴工况、回液参数与双场分布的映射关系，支持基线数据的离线标定与在线更新；

54、双场演化追踪单元，用于对接各类检测仪表的实时运行数据，执行双场耦合更新与槽内双场分布状态的连续推演，定位污染前锋位置与扩散速度，输出空间演化序列与预判结果；

55、分层取水调度单元，用于根据双场演化结果执行上下游转液通道的成对组合寻优，输出取水口与转液入口的竖向位置调节指令，执行污染前锋避让调度，保障取水端液质稳定；

56、回用档位分配单元，用于基于双场状态划分液体复用档位，匹配不同清洗阶段的液质需求输出转液与补液调度指令，动态维持各档位的液量与组分平衡；

57、工序节律适配单元，用于对接清洗设备数控系统，根据液质预判结果输出精洗工序的节律调节指令，在工艺安全区间内适配液质波动，保障清洗质量稳定；

58、负荷均衡与迭代单元，用于核算各级滤材的累计颗粒通量，均衡滤材负荷并输出换滤规划，同时汇总批次质量反馈执行基线参数与调度策略的迭代优化，负责异常状态下的安全兜底切换。

59、相比现有技术，本发明的有益效果为：

60、本发明通过建立槽内颗粒场与浓度场双场分布基线并纳入液温修正系数，基于双场耦合更新机制与实时回液补液数据连续推演各槽不同深度的液质状态，定位污染前锋位置与扩散速度，将上下游转液通道进行成对组合评价与协同调整，动态调整净液槽取水口与各级槽体转液入口的竖向深度，选取液质稳定的液层供给精洗环节，将颗粒浓度与清洗剂浓度的耦合变化纳入统一管控，缓解二者耦合漂移引发的精洗液质波动问题。按各槽不同深度的双场状态划分液体复用档位，将不同等级液质对应匹配粗洗、过渡清洗、精洗等不同工序，实现槽液分级梯次利用，减少新鲜药剂与纯水消耗，同时将双场演化预判结果同步至清洗数控系统，根据精洗档位液质储备状态调整工序执行节律，在工艺安全区间内适配液质波动，提升工件表面水膜均匀度，减少水印类缺陷，改善清洗质量的批次一致性。核算各级滤材的颗粒累计通量，调整转液路径均衡各级滤材负荷，修正仅靠压差判定滤材寿命的偏差，使滤材衰减节奏保持同步，便于集中安排更换作业。每批次汇总运行数据与质量检测结果迭代优化基线参数与调度阈值，系统内置安全兜底逻辑，数据采集异常时自动切换为常规整槽回用模式，保障生产过程连续稳定。