【技术实现步骤摘要】
本专利技术基于精馏单元阵列式智能集成系统的自动化控制技术应用领域，设计一种阵列式精馏塔物料进料智能控制系统，能对于阵列式精馏塔实现精准物料填充。
技术介绍
1、在现有技术中，阵列式精馏塔的物料填充通常采用手动或半自动化的方式进行。手动填充方法效率低下，易产生误差，难以实现精准控制；而半自动化方法虽然通过机械设备部分实现了自动填充，但仍依赖人工操作，尤其是在物料输送、定位和注入过程中，精度和实时性较差。此外，现有的半自动填充系统难以适应动态变化的物料需求，无法实现对填充量、位置和速度的精确调控，容易导致物料浪费或填充不均匀的问题。
2、阵列式精馏塔物料填充方案中，其中一个难点是如何解决物料的移液速度控制。cn 113295469a公开了一种移液针快速精准定位方法，其中给出了一个加速度分配方法，相较于cn113295469a，本专利技术在速度控制和填充精度上有更好的表现，特别是在动态调整过程中，本专利技术的实时检测和反馈系统能够保证更加稳定的物料填充效果。
技术实现思路
1、本专利技术基于
技术介绍
中的微化工技术，提出了一种阵列式精馏塔物料进料智能控制系统，系统包括自动化摇臂，设置在自动化摇臂侧面上端的第一步进电机，设置在自动化摇臂下端第二步进电机，设置在伸缩臂前端的第三步进电机，伸缩臂的末端固定注射针，注射针针头竖直向下；柱塞泵的塑料连接管穿过自动化摇臂并连接注射针；在阵列式精馏塔正上方设置摄像头。
2、控制系统通过脉冲控制第一步进电机、第二步进电机，第三步进电
3、工业ccd相机拍摄阵列式精馏塔图，并通过retinanet检测定位板将阵列式精馏塔位置信息回传至控制系统，实现位置反馈。
4、阵列式精馏塔的位置信息通过以下步骤获得：
5、s1-1，利用python基于无人化实验室真实场景进行人工拍摄两种方法，采集目标物体的数据集图像；
6、s1-2，根据在实际生产场景中阵列式精馏塔填料情况，在数据集待抓取目标上标注可以填料的区域。
7、s1-3，针对无人化工厂下常用的实验器材进行拍摄。为了节省效率，采用labelimg完成标注工作，对于数据集进行yolo格式的标注。
8、s1-4，了满足本专利技术要求移动机械臂填料系统实时性能好，可以满足动态填料的特点，尝试多种的识别检测算法，通过准确度和处理帧率的比较，选出适合本专利技术应用的最优算法retinanet；
9、s1-5，利用retinanet目标检测算法分析预处理过后的rgb图像，识别阵列式精馏塔并完成定位的同时排除场景内的不应该被操作的固有物体，输出边界框信息。通过输出的边框信息，获得最佳的注射填料位置。
10、最佳注射填料位置通过以下公式获得：
11、
12、其中，xi为图像中每一像素在x方向上坐标为，pi为对应的像素值，最优位置在x方向上坐标为：x。同理可获得y坐标。
13、机械臂控制系统包括以下步骤：
14、(1)取物料时，先抽取空气柱，其所需的脉冲数m1为给定值；
15、(2)取物料时，取物料所需的脉冲数m2由以下公式确定：
16、
17、其中vm为取样量，m为柱塞泵全部量程所需的脉冲数，vc为柱塞泵的容量；
18、(3)采用分阶段变速度控制方法控制步进电机取样，分为加速阶段和减速阶段，加速阶段的加速度a1、速度v1由以下公式确定：
19、
20、其中，t1为加速阶段加速度增加到最大值的截止时间，t2为加速阶段的截止时间，vz为加速度达到最大值时的速度值，t为时间变化，t1、t2、vz均为给定值；
21、(4)取样过程减速阶段的加速度a2、速度v2由以下公式确定：
22、
23、其中，t1为加速阶段加速度增加到最大值的截止时间，t3为减速阶段加速度增加到最大值的截止时间，t4为减速阶段的截止时间，vz为加速度达到最大值时的速度值，t为时间变化，t1、t3、t4、vz均为给定值
24、本专利技术的有益效果
25、该技术具有显著创新性和通用性，本专利技术在速度控制和填充精度上有更好的表现，特别是在动态调整过程中，本专利技术的实时检测和反馈系统能够保证更加稳定的物料填充效果。通过提供全面的智能化装备和技术服务，对化工行业的资源、环境和健康问题产生重要影响，为推动社会的发展进步发挥积极作用，所带来的社会效益难以估量。
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1.一种阵列式精馏塔物料进料智能控制系统，其特征在于系统包括自动化摇臂(3)，设置在自动化摇臂侧面上端的第一步进电机(1)，设置在自动化摇臂(3)下端第二步进电机(2)，伸缩臂前端设置第三步进电机(4)，伸缩臂(5)的末端固定注射针(7)，注射针(7)针头竖直向下；注射泵(6)的塑料连接管穿过自动化摇臂(3)以及伸缩臂(5)连接注射针(7)；在阵列式精馏塔(9)正上方设置工业CCD相机(8)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述阵列式精馏塔物料填充控制系统的工作步骤包括：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于摄像头的物料检测算法步骤如下：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于步骤S1中利用Python在无人化实验室真实场景下拍摄两种方法的图像，构建目标物体的数据集；
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于根据在实际生产场景中阵列式精馏塔填料情况，在数据集待抓取目标上标注可以填料的区域；采用LabelImg完成标注工作，对于数据集进行Yolo格式的标注。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于步骤
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于在RetinaNet的骨干网络中引入特征金字塔网络FPN用于多尺度特征融合的具体步骤如下：
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于最佳注射填料位置通过以下位置获得：
9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于阵列式精馏塔物料填充控制系统通过以下步骤实现物料填充控制：
...【技术特征摘要】
1.一种阵列式精馏塔物料进料智能控制系统，其特征在于系统包括自动化摇臂(3)，设置在自动化摇臂侧面上端的第一步进电机(1)，设置在自动化摇臂(3)下端第二步进电机(2)，伸缩臂前端设置第三步进电机(4)，伸缩臂(5)的末端固定注射针(7)，注射针(7)针头竖直向下；注射泵(6)的塑料连接管穿过自动化摇臂(3)以及伸缩臂(5)连接注射针(7)；在阵列式精馏塔(9)正上方设置工业ccd相机(8)；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述阵列式精馏塔物料填充控制系统的工作步骤包括：
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于摄像头的物料检测算法步骤如下：
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于步骤s1中利用python在无人化实验室真实场景下拍摄两种方法的图像，构建目标物体的数据集；
5.根据权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：薄翠梅，乔旭，章淑昱，张梦怡，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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