【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能温控汽车零部件超声波清洗机及超声波清洗方法，属于超声波清洗。
技术介绍
1、汽车核心部件及相关配件的质量管理对其性能与寿命至关重要，这些零部件的生产工艺复杂、材料多样，且驾驶过程中常暴露于恶劣环境中，易受油污、尘土、铁锈、腐蚀等污染，因此需要实施精细化清洗，以去除污染物，保证产品质量和过程环保，由此也产生了不少清洗难题。传统的清洗技术，例如浸泡、蒸汽清洗、刷洗、压力喷洗等的清洗效率较低、难以清洗到汽车零部件的每处细节，且易造成人为污染，难以满足的vda-19、iso-16232等汽车工业清洁度检测标准要求。
2、目前，基于空化效应的超声波清洗正成为汽车零部件的主流清洗技术，在满足清洁度标准方面，超声波清洗具有独特优势：清洗深度高(微米级颗粒度)、无损伤、速度快、无死角，可适应流水线自动化生产，绿色环保，能够满足各类新能源汽车部件的清洁度需求。超声波清洗是采用超声波换能器将功率超声频源(超声波发生器)的声能转换为机械振动，向清洗槽内辐射声波，此时清洗槽内的液体压力将会发生扰动，当声压低于一定值后，清洗液中的微小气核将发生剧烈的膨胀、急剧塌缩和崩溃，这种现象称为超声空化。气泡在动力学过程中产生的高温、高压、微射流、冲击波等系列物理过程，统称为空化效应。空化效应在超声波清洗中发挥着至关重要的作用。
3、超声波清洗技术属于以气泡空化效应为核心机制的物理清洗。然而，这些气泡在清洗槽中并非均匀分布，空化能量的强度和空间分布对于提高清洗效果至关重要。超声波换能器附近的近场区域由于声功率较大，因此产生较
技术实现思路
1、为克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了智能温控汽车零部件超声波清洗机及超声波清洗方法，能够削弱超声波近场区域的空化屏蔽现象，扩大空化发生区域，使空化能量分布均匀，提升清洗效率及效果。
2、本专利技术实现上述目的的技术方案是：智能温控汽车零部件超声波清洗机，包括清洗槽，所述清洗槽的槽壁上设有超声波换能器，所述清洗槽的超声波近场区域设有制冷装置，所述清洗槽的超声波远场区域设有加热装置。
3、优选的，所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个声压传感器(或水听器)，多个所述声压传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述声压传感器的信号输出接入数据采集卡，所述数据采集卡的声压信号输出接入主控计算机，所述主控计算机的温度控制信号输出接入温控器(或温度控制板)，通过所述温控器控制所述制冷装置和所述加热装置工作。
4、优选的，所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个温度传感器，多个所述温度传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述温度传感器的温度信号输出接入所述数据采集卡，所述数据采集卡的温度信号输出接入所述主控计算机。
5、优选的，所述声压传感器和所述温度传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均呈直线分布设置。
6、优选的，所述声压传感器和所述温度传感器的数量相同，沿超声波传播方向上的位置一一对应设置。
7、优选的，所述超声波换能器设于所述清洗槽的底壁中心处，所述制冷装置设于所述清洗槽的底部侧壁上，所述加热装置设于所述清洗槽的上部中心处，可以通过支架固定连接在所述清洗槽的上部侧壁上，也可以通过悬挂的方式固定，所述声压传感器和所述温度传感器在所述清洗槽内沿所述清洗槽的竖向中心线分布设置。
8、所述制冷装置可以采用半导体制冷片，所述半导体制冷片的数量可以为多个，沿所述清洗槽的底部周向均匀分布固定设于所述清洗槽的外壁上，所述加热装置可以采用加热棒，自上向下竖向插入所述清洗槽内。
9、智能温控汽车零部件超声波清洗方法，采用本专利技术公开的任一种所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，通过对清洗槽内不同区域的清洗液进行加热和/或降温，使清洗液在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上形成温度逐渐升高的温度梯度，从而提高超声波近场区域清洗液的空化阈值，削弱超声波近场区域的空化屏蔽现象，降低超声波远场区域清洗液的空化阈值，扩大空化发生区域，使清洗槽内的空化能量均匀分布。
10、优选的，采用pid控制算法控制对清洗槽内不同区域的清洗液的加热和/或降温，依据在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上采集的多个声压信号计算pid控制算法的控制参数。
11、进一步的，依据在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上采集的多个声压信号计算清洗液中整体空化能量均匀程度；基于清洗液中空化能量均匀程度、预设的空化能量均匀程度阈值以及二者的差值，采用深度神经网络算法计算pid控制算法的控制参数。
12、优选的，将清洗液中的空化能量均匀程度、预设的空化能量均匀程度阈值以及二者的差值输入深度神经网络，得到pid控制算法的控制参数，并以此控制对清洗槽内不同区域的清洗液的加热和/或降温，计算清洗液加热和/或降温后新的空化能量均匀程度与预设的空化能量均匀程度的差值，如果差值在设定的允许范围内，结束计算；如果差值不在设定的允许范围内，则深度神经网络依据差值自动调整各层权重，持续循环计算，直至清洗液中的空化能量均匀程度与预设的空化能量均匀程度阈值的差值在设定的允许范围内。
13、本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对清洗槽内超声波近场区域的清洗液进行降温和/或对清洗槽内超声波远场区域的清洗液进行加热，使得清洗槽内的清洗液在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上形成温度逐渐升高的温度梯度，进而在超声波传播方向上形成渐变的空化阈值，削弱超声波近场区域的空化屏蔽现象，扩大超声波远场区域空化发生范围。在无需人为干预的情况下即可长时间对清洗槽内大区域范围的清洗液进行空化处理，并使清洗槽内的空化能量均匀分布，进而扩大了超声波清洗的清洗区域范围，提高了清洗均匀度和清洗效率及效果。采用深度神经网络结合pid控制策略实现了对清洗液加热和降温的智能控制，使得清洗液的温度调节(空化阈值)更加精确，确保了清洗液空化能量的均匀性。
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1.智能温控汽车零部件超声波清洗机，包括清洗槽，所述清洗槽的槽壁上设有超声波换能器，其特征在于所述清洗槽的超声波近场区域设有制冷装置，所述清洗槽的超声波远场区域设有加热装置。
2.如权利要求1所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个声压传感器，多个所述声压传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述声压传感器的声压信号输出接入数据采集卡，所述数据采集卡的声压信号输出接入主控计算机，所述主控计算机的温度控制信号输出接入温控器，通过所述温控器控制所述制冷装置和所述加热装置工作。
3.如权利要求2所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个温度传感器，多个所述温度传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述温度传感器的温度信号输出接入所述数据采集卡，所述数据采集卡的温度信号输出接入所述主控计算机。
4.如权利要求3所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述声压传感器和所述
5.如权利要求4所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述声压传感器和所述温度传感器的数量相同，沿超声波传播方向上的位置一一对应设置。
6.如权利要求5所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述超声波换能器设于所述清洗槽的底壁中心处，所述制冷装置设于所述清洗槽的底部侧壁上，所述加热装置设于所述清洗槽的上部中心处，所述声压传感器和所述温度传感器在所述清洗槽内沿所述清洗槽的竖向中心线分布设置。
7.智能温控汽车零部件超声波清洗方法，其特征在于采用权利要求1-6中任一项所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，通过对清洗槽内不同区域的清洗液进行加热和/或降温，使清洗液在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上形成温度逐渐升高的温度梯度，从而提高超声波近场区域清洗液的空化阈值，削弱超声波近场区域的空化屏蔽现象，降低超声波远场区域清洗液的空化阈值，扩大空化发生区域，使清洗槽内的空化能量均匀分布。
8.如权利要求7所述的智能温控汽车零部件超声波清洗方法，其特征在于采用PID控制算法控制对清洗槽内不同区域的清洗液的加热和/或降温，依据在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上采集的多个声压信号计算PID控制算法的控制参数。
9.如权利要求8所述的智能温控汽车零部件超声波清洗方法，其特征在于依据在超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上采集的多个声压信号计算清洗液中的整体空化能量均匀程度；基于清洗液中空化能量均匀程度、预设的空化能量均匀程度阈值以及二者的差值，采用深度神经网络算法计算PID控制算法的控制参数。
10.如权利要求9所述的智能温控汽车零部件超声波清洗方法，其特征在于将清洗液中的空化能量均匀程度、预设的空化能量均匀程度阈值以及二者的差值输入深度神经网络，得到PID控制算法的控制参数，并以此控制对清洗槽内不同区域的清洗液的加热和/或降温，计算清洗液加热和/或降温后新的空化能量均匀程度与预设的空化能量均匀程度的差值，如果差值在设定的允许范围内，结束计算；如果差值不在设定的允许范围内，则深度神经网络依据差值自动调整各层权重，持续循环计算，直至清洗液中的空化能量均匀程度与预设的空化能量均匀程度阈值的差值在设定的允许范围内。
...【技术特征摘要】
1.智能温控汽车零部件超声波清洗机，包括清洗槽，所述清洗槽的槽壁上设有超声波换能器，其特征在于所述清洗槽的超声波近场区域设有制冷装置，所述清洗槽的超声波远场区域设有加热装置。
2.如权利要求1所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个声压传感器，多个所述声压传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述声压传感器的声压信号输出接入数据采集卡，所述数据采集卡的声压信号输出接入主控计算机，所述主控计算机的温度控制信号输出接入温控器，通过所述温控器控制所述制冷装置和所述加热装置工作。
3.如权利要求2所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述清洗槽内沿超声波近场区域至超声波远场区域的超声波传播方向上设有多个温度传感器，多个所述温度传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均匀分布，多个所述温度传感器的温度信号输出接入所述数据采集卡，所述数据采集卡的温度信号输出接入所述主控计算机。
4.如权利要求3所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述声压传感器和所述温度传感器在所述清洗槽内沿超声波传播方向均呈直线分布设置。
5.如权利要求4所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述声压传感器和所述温度传感器的数量相同，沿超声波传播方向上的位置一一对应设置。
6.如权利要求5所述的智能温控汽车零部件超声波清洗机，其特征在于所述超声波换能器设于所述清洗槽的底壁中心处，所述制冷装置设于所述清洗槽的底部侧壁上，所述加热装置设于所述清洗槽的上部中心处，所述声压传感器和所述温度传感器在所述清洗槽内沿所述清洗槽的竖向中心线分布设置。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王小娇，李红，宋建桐，安泽婷，李悦怡，
申请(专利权)人：北京电子科技职业学院，
类型：发明
国别省市：
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