基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法
阅读说明：本技术 基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法 (Electronic copper foil additive filling formula control system and method based on expert system ) 是由 陈卫中 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及智能控制技术领域,具体涉及一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法,包括由知识获取及知识库部分、推理机部分及交互及数据库部分共同构成的专家系统及配方控制,其中所述配方控制部分在生产过程中,根据当前电流密度、电解液温度、电解液的pH值,依据专家系统的控制策略,自动调用添加剂不同配料之间的比例关系及其加注量。本发明通过知识获取及知识库部分获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验,并通过推理机对这些经验和总结进行推理得到配方策略,根据生产过程中等相关参数,通过知识表示和知识推理来给出添加剂的加注量,实现了电子铜箔生产多种产品类型时,对不同种类和不同等量的添加剂的加注。(The invention relates to the technical field of intelligent control, in particular to an electronic copper foil additive filling formula control system and method based on an expert system. The invention collects the knowledge relevant summary and experience of the electronic copper foil through the knowledge acquisition and knowledge base part acquisition method, and deduces the experience and summary through the inference engine to obtain the formula strategy, and gives the additive filling amount through knowledge representation and knowledge inference according to the relevant parameters in the production process, thereby realizing the filling of different types and different equal amounts of additives when the electronic copper foil is used for producing various product types.)
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法。
背景技术
电子铜箔是发展电子信息产业和电子科学技术的重要基础材料，是以工业一级电解铜为主要原材料，通过电解法专用生产设备和工艺技术生产出来的高品质铜箔。电子铜箔产品类型/规格及其用途如下：
(1)高温高延伸铜箔(HTE箔)：具有良好的高温抗拉、延伸性能，优良的结合强度、耐热性、可蚀刻性、防氧化性。毛面Rz≤10.0μm，剥离强度≥1.8kgf/cm，该产品用于各种普通线路板。
(2)高TG无卤板材铜箔(HTG箔)：具有更强的剥离强度和耐热性，良好的高温抗拉、延伸性能，优良的可蚀刻性和防氧化性。毛面Rz≤9.5μm，剥离强度≥1.45kgf/cm，该产品用于高玻璃化温度板材。
(3)反转处理铜箔(RTF箔)：采用光面粗化处理技术，具有极低的表面粗糙度，铜芽短，易于蚀刻，阻抗控制性强等特点。处理面Rz≤3.0μm，剥离强度≥1.4kgf/cm，该产品用于5G通讯板、高精度多层板和高密度细线PCB板。
(4)超低轮廓铜箔(HVLP箔)：具有极低的表面粗糙度，比常规铜箔更低的表面轮廓结构，能够减少高频信号在高速传输中的信号损失、衰减，并具有优异的电路蚀刻性，以及高速信号传输性能。毛面Rz≤2.0μm，剥离强度≥0.9kgf/cm，该产品用于5G低损耗、极低损耗等级的高频高速印制电路板。
电子铜箔是通过直流电沉积技术，不溶性金属(如铅、钛镀铱)为阳极、钛辊为阴极，使硫酸铜溶液流过阳极和阴极组成的电解槽并通入直流电进行电解，电解液中的铜离子获得电子而沉积在钛辊表面形成铜箔，然后将铜箔连续从钛辊表面剥离、洗涤、干燥、收卷而获得卷状铜箔。高精度超薄储能电子铜箔生产工艺分四道工序，即电子液制备工序、生箔工序、表面处理工序、分切检验工序。
(1)电子液制备工序(在溶铜罐内，用硫酸与铜料反应制成硫酸铜溶液，经过滤调配，制成为电解液)；
(2)生箔工序——在生箔机中，通过电化学反应生成生箔；
(3)表面处理工序——在表面处理机中，对生箔进行形成粗化层、耐热层、防氧化层等的表面处理(锂电池铜箔无此道工序)；
(4)分切、收卷、检验、包装。
电子铜箔的性能、质量取决于生产过程中控制的各种技术参数，例如：电流密度、电解液温度、电解液的pH值、电解液的洁净度和添加剂。其中添加剂是最主要的控制因素之一，是一种表面活性物质，生产某一类型电子铜箔时，需要根据阴极铜成分、电流密度、电解液杂质等条件选用合适和适量的添加剂，使其作用机理与铜在阴极上的沉积机理相适应，添加合适的添加剂，是获得一种结构致密、毛面晶粒大小基本均匀一致、杂质含量极少的优质电解铜箔的有效措施。
生产一种产品类型的电子铜箔，需要根据电流密度、电解液温度、电解液的pH值、电解液的洁净度加注多种和不同等量的添加剂，如胶原蛋白、二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、聚乙烯酰胺、甲基橙、四氢噻唑、乙撑硫脲、去离子水等。而生产另外一种产品类型的电子铜箔，又需要加注另外不同种类和不同等量的添加剂。
在专利号为CN201610764079.4的专利文件中，公开了一种智能加药配方控制系统及控制方法，智能加药配方控制系统包括信息采用模块、数据索引模块、配方数据库模块、智能配方学习模块和控制输出模块；方法包括：S1：接收水质信号；S2：将水质信号转换为配方索引值N，并查找与之最接近的标准配方索引值Nn；当N＝Nn时，将Nn对应的标准配方药剂量值KoutN作为输出值Kout；S3：当N≠Nn时，修正配方数据库模块中的标准数据；S4：控制配方药剂量输出值Kout的输出。
上述专利通过智能学习，能修正配方数据库模块中的标准数据，取代人工药剂配比实验和传统加药计算方式，实现精准给药，但是生产一种产品类型的电子铜箔，需要根据电流密度、电解液温度、电解液pH值、电解液的洁净度对不同种类和不同等量的添加剂的加注，因此本发明提供了一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统及方法，用于解决上述存在的问题。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统，包括
知识获取及知识库部分，采用半自动知识获取方法或自动知识获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验，并以此形成添加剂控制所需要的知识集合，同时对该知识集合进行修改和扩充；
推理机部分，用于解释所述知识集合中的知识，根据该知识选择相应策略后进行解释执行得到控制策略，并将结果记录到动态库的适当空间；
配方控制部分，用于根据所述控制策略，自动调用添加剂不同配料之间的比例关系及其加注量；
交互及数据库部分，用于与用户进行交互，并储存系统运行过程中所产生的所有信息以及所需要的原始数据。
更进一步的，所述知识获取及知识库部分、推理机部分及交互及数据库部分共同构成专家系统，所述专家系统装置与PLC系统中，根据生产过程中相关参数，通过知识表示和知识推理给出添加剂的加注量控制。
更进一步的，所述知识获取及知识库部分包括知识获取部分和知识库。
更进一步的，知识库是添加剂控制所需要的知识集合，包括电解液成分组成、加注控制规则和其他有关信息。知识库中的知识源于长期生产电子铜箔知识总结和经验，是决定专家系统能力的关键，即知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的质量水平。
更进一步的，知识库为专家系统的核心组成部分。专家系统中的知识库与专家系统程序是相互独立的，用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。
更进一步的，知识获取部分负责建立、修改和扩充知识库，是专家系统中把铜箔生产的各种专门知识转换到知识库中的一个重要机构。
更进一步的，知识获取部分可以是手工的，也可以采用半自动知识获取方法或自动知识获取方法。
更进一步的，所述推理机部分包括推理机和解释器。
更进一步的，推理机是添加剂加注控制的核心执行机构，是对知识进行解释的程序，根据在不同条件下知识的积累和选择，对按一定策略找到的知识进行解释执行，并把结果记录到动态库的适当空间中。
更进一步的，推理机的程序与知识库的具体内容无关，推理机和知识库是分离的。
更进一步的，解释器用于对求解过程做出说明，并回答用户的提问。
更进一步的，所述配方控制部分在生产过程中，根据当前电流密度、电解液温度、电解液的pH值，依据专家系统的控制策略，自动调用添加剂不同配料之间的比例关系及其加注量。
更进一步的，所述交互及数据库部分包括人机界面和数据库。
更进一步的，人机界面是系统与用户进行交流时的界面。通过该界面，用户输入基本信息、回答系统提出的相关问题。系统输出推理结果及相关的解释也是通过人机交互界面。
更进一步的，数据库也称为动态库或工作存储器，是反映当前铜箔生产过程状态的集合，用于存放系统运行过程中所产生的所有信息，以及所需要的原始数据，包括用户输入的信息、推理的中间结果、推理过程的记录等。
更进一步的，数据库既是推理机选用知识的依据，也是解释机制获得推理路径的来源。
第二方面，本发明提供了一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制方法，包括以下步骤：
S1在电子铜箔生产中，实时检测电流密度、电解液温度、电解液pH值、电解液洁净度等工艺技术参数；
S2通过专家系统的推理和指导下，根据生产电子铜箔的种类，给定生产不同类型的配方策略；
S3通过实时检测各个计量槽添加剂的高度，实时计算各个计量槽添加剂的体积；
S4当各个添加剂计量槽达到专家系统的指导的体积时，关闭计量槽底部的开关阀，实现控制目的。
本发明的有益效果为：
本发明通过知识获取及知识库部分获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验，并通过推理机对这些经验和总结进行推理得到配方策略，根据生产过程中等相关参数，通过知识表示和知识推理来给出添加剂的加注量，实现了电子铜箔生产多种产品类型时，根据电流密度、电解液温度、电解液pH值、电解液的洁净度对不同种类和不同等量的添加剂的加注，具有高度的自动化程序，无需人工操作。
本发明工作效率高，提高生产效率；整个工艺的生产流程稳定，提高产品的一致性；减少废品，降低了企业生产成本；减少人工加注添加剂的操作失误、加注量不够准确等，同时提高了添加剂加注量的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的专家系统架构图；
图2是本发明实施例提供的融合控制原理图；
图3是本发明实施例提供的一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制方法步骤图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制系统，包括
知识获取及知识库部分，采用半自动知识获取方法或自动知识获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验，并以此形成添加剂控制所需要的知识集合，同时对该知识集合进行修改和扩充；
推理机部分，用于解释所述知识集合中的知识，根据该知识选择相应策略后进行解释执行得到控制策略，并将结果记录到动态库的适当空间；其中推理机部分包括推理机和解释器；
配方控制部分，用于根据所述控制策略，自动调用添加剂不同配料之间的比例关系及其加注量；
交互及数据库部分，用于与用户进行交互，并储存系统运行过程中所产生的所有信息以及所需要的原始数据。
本实施例知识获取及知识库部分、推理机部分及交互及数据库部分共同构成专家系统。
本实施例中，使用知识获取及知识库部分获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验，其中获取的时候输入是自然语言文本(如句子)或带标记的自然语言文档(如网页、数据表格、软件执行日志等)，输出是知识图的子图或者关系集合的子集，并以此构成数据库。
本实施例的数据库是用于支撑推理机部分的数据集合，数据库包括电解液成分组成、加注控制规则和其他有关信息，因此推理机可以根据电解液成分组成、加注控制规则和其他有关信息，根据在不同条件下知识的积累和选择，进行匹配相应的策略，其中推理过程为用户输入的信息→推理的中间结果→推理最终结果。
本实施例中，推理机包括知识信息获取单元、判断推理计算单元和推论结果输出单元。
本实施例知识信息获取单元，用于获取上述数据库中的生产电子铜箔知识相关总结和经验，并匹配应用程序和以判断推理计算应用程序的算法程序。
本实施例判断推理计算单元，用于对获取的上述数据库中的生产电子铜箔知识相关总结和经验，进行匹配公理算法程序对应用程序后，进行判断推理计算。
本实施例推论结果输出单元，用于将判断推理计算的结果形成多个配方策略，并在对知识进行解释时，根据在不同条件下知识的积累和选择，对该知识进行匹配相关的策略后，进行知识解释执行，并把结果记录到动态库的适当空间中。
本实施例专家系统装置与PLC系统中，根据生产过程中等相关参数，通过知识表示和知识推理来给出添加剂的加注量，达到具有与专家同等解决问题能力的水平。
本实施例系统是以知识库和推理机为中心而展开，免去人工加注时的操作失误、效率低下、加注量不够准确等不利因素，而且投资少，方法简单易行。
实施例2
本实施例公开如图1所示的一种专家系统，本实施例专家系统是具有长期生产电子铜箔知识总结和经验的计算机智能程序系统。包括知识库、推理机、解释器、知识获取、数据库及人机界面。
本实施例知识库是添加剂控制所需要的知识集合，包括电解液成分组成、加注控制规则和其他有关信息。
本实施例知识库中的知识源于长期生产电子铜箔知识总结和经验，是决定专家系统能力的关键，即知识库中知识的质量和数量决定着专家系统的质量水平。
本实施例知识库是专家系统的核心组成部分。专家系统中的知识库与专家系统程序是相互独立的，用户可以通过改变、完善知识库中的知识内容来提高专家系统的性能。
本实施例知识获取负责建立、修改和扩充知识库，是专家系统中把铜箔生产的各种专门知识转换到知识库中的一个重要机构。
本实施例知识获取可以是手工的，也可以采用半自动知识获取方法或自动知识获取方法。
本实施例推理机是添加剂加注控制的核心执行机构，是对知识进行解释的程序，根据在不同条件下知识的积累和选择，对按一定策略找到的知识进行解释执行，并把结果记录到动态库的适当空间中。
本实施例推理机的程序与知识库的具体内容无关，推理机和知识库是分离的。
解释器用于对求解过程做出说明，并回答用户的提问。
本实施例数据库也称为动态库或工作存储器，是反映当前铜箔生产过程状态的集合，用于存放系统运行过程中所产生的所有信息，以及所需要的原始数据，包括用户输入的信息、推理的中间结果、推理过程的记录等。
本实施例数据库既是推理机选用知识的依据，也是解释机制获得推理路径的来源。
本实施例人机界面是系统与用户进行交流时的界面。通过该界面，用户输入基本信息、回答系统提出的相关问题。系统输出推理结果及相关的解释也是通过人机交互界面。
本实施例专家系统置于装置PLC系统中，根据生产过程中等相关参数，通过知识表示和知识推理来给出添加剂的加注量，达到具有与专家同等解决问题能力的水平。
实施例3
本实施例公开一种配方控制，在制造自动控制领域，配方是用来控制生产一件产品所用的不同配料之间的比例关系，是生产过程中一些变量对应的参数设定值的集合。
本实施例在生产高温高延伸铜箔(HTE箔)时，系统自动检测到当前电流密度、电解液温度、电解液的pH值，在实施例2中专家系统的指导下，根据预设的控制策略，自动调用一个添加剂配料配方，此配方控制生产HTE铜箔的添加剂配料及不同等量。
上述的配方为保护胶体、二甲基甲酰胺基丙烷磺酸钠、聚乙烯酰胺、甲基橙、四氢噻唑、乙撑硫脲、去离子水等。
本实施例生产另外一种HVLP铜箔时，同样根据当前电流密度、电解液温度、pH值，同样在专家系统的指导下，自动调用预设的另一个添加剂配料配方实施控制。
实施例4
在具体实施层面，本实施例提供如图3所示一种基于专家系统的电子铜箔添加剂加注配方控制方法，包括以下步骤：
S1在电子铜箔生产中，实时检测电流密度、电解液温度、电解液pH值、电解液洁净度等工艺技术参数；
S2通过专家系统的推理和指导下，根据生产电子铜箔的种类，给定生产不同类型的配方策略；
S3通过实时检测各个计量槽添加剂的高度，实时计算各个计量槽添加剂的体积；
S4当各个添加剂计量槽达到专家系统的指导的体积时，关闭计量槽底部的开关阀，实现控制目的。
本实施例中，如图2所示，设置5组添加剂计量槽，其中每组设置2个计量槽，一备一用，在每个计量槽设置精度较高的雷达料位计。
本实施例中，由于每个计量槽的截面积是一定的，只要测量计量槽的加注料位差，再根据添加剂配置的浓度，PLC系统便能计算加注体积量，加注体积量由设置在计量槽底部的开关阀自动控制。
综上，本发明通过知识获取及知识库部分获取方法汇集生产电子铜箔知识相关总结和经验，并通过推理机对这些经验和总结进行推理得到配方策略，根据生产过程中等相关参数，通过知识表示和知识推理来给出添加剂的加注量，实现了电子铜箔生产多种产品类型时，根据电流密度、电解液温度、电解液pH值、电解液的洁净度对不同种类和不同等量的添加剂的加注，具有高度的自动化程序，无需人工操作。
本发明工作效率高，提高生产效率；整个工艺的生产流程稳定，提高产品的一致性；减少废品，降低了企业生产成本；减少人工加注添加剂的操作失误、加注量不够准确等，同时提高了添加剂加注量的准确性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。