生产过程中材料的有效期智能化检测
2023-05-12
技术中心

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在线智能光谱检测——应用背景

     据了解,大部分材料行业在生产中普遍存在着同批次、不同时间段或者不同批次之间,质量不稳定的问题。当前国内的企业对于检测环节,基本采用的是离线检测方式,按照取样计划进行取样检验,响应速度慢,大多数场景是在做事后处理;在生产中常用的催化剂、半成品或某些小料,由于放置时间过长、保存方式不当等原因,其理化性质可能会发生一定程度的变化,导致最终产品的质量参差不齐。用户急需一套低成本、易安装、能在线检测、检测速度快的方案,在生产过程中能够提前或者及时对产品问题做出快速响应,并且通过当前主流的AI人工智能技术将大量数据加以利用、学习,辅助生产过程中的决策。

在线智能光谱检测——含义

     光谱就是光在不同波长处的强度分布曲线。红外光谱仪是利用物质对不同波长的红外辐射的吸收特性,进行分子结构和化学组成分析的仪器。光谱在线检测是一种利用光学方法检测某种物质光谱特征的技术。其工作原理是通过采集并分析物质的反射、吸收或发射光谱,来定量或定性检测该物质及其变化特征。

     国工智能在线智能光谱检测仪就是利用物质对不同波长的辐射(紫外——近红外)的吸收特性,进行分子结构和化学组成的分析而产生的强度分布曲线,随着横坐标波长的变化,不同波长对应的光强度也随之变化。

     以在线智能光谱仪采集数据为前提,数据大脑平台为依托,“在线智能光谱检测系统”通过当前主流AI人工智能技术在线将采集到的大量数据机器学习、训练模型,模型对生产材料进行在线检测,检测结果可以辅助生产过程的决策,在品质监控以及原料投放方面起到了重要作用。光谱传感器的光源波段覆盖紫外到近红外区域。

     产品分为隔爆\普通型液体在线光谱和插入式(仪表式)在线检测,同时还配置了自动清洗装置、传送装置及快插安装结构,方便取样及清洗过程的顺利进行,保障产品数据采集的准确性。采用国工智能硬件采集设备对目标产品进行取样,用户化工防爆现场的在线采样覆盖紫外-近红外,可接于管道,反应釜容器,罐区,实验室等,通过内置PLC控制,可与产线控制系统如DCS进行联动控制和数据互传,同时整套系统会接入国工数据大脑,对产线中产品质量进行实时监控和决策分析。

 

在线智能光谱检测——功能

 

     通过光谱对物质进行检测产生数据,上传至数据大脑平台,数据大脑将产生的数据进行分析可以实现定量检测、定性检测、一致性分析三种功能。

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应用案例:

     某客户在生产过程中,涉及浸泡工艺。浸泡时使用的浸泡液是一种不断发生氧化变化的液体。当浸泡液氧化到一定程度后,它的功效会随之减少,当减少到一定程度时便不能继续用于生产,需要更换或者添加新的浸泡液。由于上游浸泡液的保密性,液体无法通过实验室的检测来判断是否处于有效状态,以及是否可以继续用于生产,导致生产出来的产品参差不齐,严重的话会影响整个企业的产品形象。

案例——客户需求

一套可以及时显示当前液体有效期的检测方案。

案例——实验方案

物料:A溶液(处理前)、A溶液(处理后)(注:处理后的液体加入了B物质,可认为处于失效状态)

检测目的:检测出溶液处理前后的差异,判断其是否有效

     检测方式:将溶液(A处理前溶液、A处理后溶液)分别采集数据。利用国工智能在线光谱仪于近红外通道,对液体使用一致性对比的检测方式,检测处理前与处理后的差异,判断其是否有效。

案例——分析过程:

 

一、数据采集

将A处理前、A处理后溶液分别倒出150ml至容器中,进行数据采集。

二、数据处理分析

     取每组所采集数据进行查看,同组数据波动率在2%以内,数据处于稳定状态。

验证方案:将A处理前溶液数据训练一致性模型,取A处理前后溶液数据进行检测验证。

三、检测验证:

     以A处理前溶液作为标准样,取A处理前后溶液的数据进行检测,A处理前溶液(溶液本身做采集数据)检测结果为99%以上,A处理后溶液检测结果为95%,差值为4%。

案例——检测结果

液体处理前后差异明显:A处理前溶液和A处理后溶液,差值为4%;

案例——检测结论

     在实验室环境下使用定一致性对比的检测方式进行检测验证,针对此次原料的检测,结果如下:

1、处理前溶液有效期为100%,处理之后的液体为失效状态,处理前后溶液之间的差异明显,国工智能在线光谱检测仪可以检测到液体的浸泡液的失效状态;

2、能够检测出液体的变化程度,为现场生产起到了辅助决策的作用。

     综上所述,智能光谱在线检测可以检测液体变化情况这一需求,在线检测的方式一定程度上为客户现场减少了取样、送样、接收样品、实验室离线检测的次数,检测速度快、响应速度快,为客户降低了时间成本、人力成本、实验室维护成本,同时提高了生产效率;可以与现场PLC、DCS交互监控,进而实现现场的反控;可以与MES、LIMS等系统进行联动,为客户做到了辅助生产过程的判断与决策,在品质监控以及原料投放方面起到了重要作用。

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在线智能光谱检测仪——应用

 

1、客户场景:制药、生物、石油化工、精细化工、环保、食品;

2、检测对象:液体、粉体、固体、定性类别、相似度、含量浓度;

3、安装场景:管道、反应釜容器、罐区、实验室、料槽、自动化设备等;

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