一种在线近红外阳极氧化检验系统及检验方法

技术领域

本发明属于阳极氧化槽监测技术领域，特别是一种在线近红外阳极氧化检验系统及检验方法。

背景技术

阳极氧化(anodic oxidation)，金属或合金的电化学氧化。铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下，由于外加电流的作用下，在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程。一般意义上的阳极氧化是指硫酸阳极氧化。为了克服铝合金表面硬度、耐磨损性等方面的缺陷，扩大应用范围，延长使用寿命，表面处理技术成为铝合金使用中不可缺少的一环，而阳极氧化技术是应用最广且最成功的铝合金表面处理工艺。电解液的构成和稳定性，对于阳极氧化产品质量至关重要。

例如，中国专利文献曾公开了一种硫酸-草酸混合酸硬质阳极氧化溶液中硫酸含量的测定方法【中国专利号：201811353676.3】，本发明公开了一种硫酸-草酸混合酸硬质阳极氧化溶液中硫酸含量的测定方法。本发明的方法包括草酸的测定、草酸含量的计算、硫酸的测定以及硫酸含量的计算等步骤。本发明利用氯化钙与草酸作用生成盐酸，以甲基橙作指示剂，用氢氧化钠标准滴定溶液滴定试液中酸的总量，扣除草酸的影响，计算硫酸的含量。本发明的测定方法简单，检测过程方便，快速，环保，费用成本低，检测结果准确一致，为硫酸-草酸混合酸硬质阳极氧化溶液维护和质量控制提供支持。

上述技术方案中，氧化槽液的监控使用滴定的方法，使用酚酞+KF的混合液做指示剂，滴定过程还需高温加热，导致滴定工艺耗费大量的人力，同时含氟化学品对环境也不友好。另外传统的滴定方法由于无法做到对槽液状态的实时监控，已经成为AI辅助生产的瓶颈，对智能在线生产形成阻碍。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在线近红外阳极氧化检验系统及检验方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种在线近红外阳极氧化检验系统，包括阳极氧化槽，所述阳极氧化槽的顶部通过出液管连接检测泵，所述检测泵通过出液管连接流通池，所述流通池通过回液管连接所述阳极氧化槽，所述流通池的外部设置近红外光源，所述近红外光源通过光纤导光连接所述流通池，于所述流通池内液面的反射路径上依次设置光栅、光谱仪，所述光谱仪通过电路连接信号收发器，所述信号收发器通过电路连接控制器，所述控制器具有显示屏；

所述阳极氧化槽的顶部通过抽液管连接抽液泵，所述抽液泵通过抽液管连接所述铝离子去除器，所述控制器通过电路连接所述抽液泵，所述铝离子去除器通过出液管连接所述阳极氧化槽；

所述控制器通过电路连接H

所述控制器通过电路连接H

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统中，所述检测泵与所述流通池之间的出液管上串接消泡装置，所述消泡装置包括由消泡喷淋组件连通的消泡剂容器和消泡池，所述消泡喷淋组件包括连接所述消泡剂容器和所述消泡池的消泡管，所述消泡管伸入所述消泡池的内端连接喷嘴，所述消泡管上串接消泡泵，所述消泡池内装接搅拌桨，所述搅拌桨由搅拌电机驱动连接。

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统中，所述控制器具有中央处理单元、内存模块、输入模块、输出模块、逻辑单元，所述输入模块用于接收由所述光谱仪发出的数据信号，所述逻辑单元用于根据数据信号判断阳极氧化中的各项参数是否超标并给出判断结果，所述内存模块用于存储数据信号及判断结果，所述中央处理单元用于执行内存模块、输入模块、输出模块、逻辑单元的运作程序，所述中央处理单元根据判断结果下达操作指令，所述输出模块用于输出操作指令。

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统中，所述铝离子去除器包括具有进口和出口的反应池，所述进口连接所述抽液管，所述出口连接所述出液管，所述反应池内由进口至出口顺次设置双级滤芯过滤器、树脂床。

一种在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法，包括上述的在线近红外阳极氧化检验系统，检验方法包括以下内容：

S1、启动检测泵由阳极氧化槽泵出阳极氧化酸溶液注入流通池；

S2、开启近红外光源通过光纤将近红外光导入流通池的阳极氧化酸溶液中；

S3、经过阳极氧化酸溶液对近红外光吸收后，近红外光产生散射反射光谱，散射反射光谱中包含阳极氧化酸溶液的化学成分信息；

S4、散射反射光谱经过光栅进入光谱仪，根据散射反射光谱，通过光谱仪检测并记录阳极氧化酸溶液对不同波长光的吸收情况，分析出得到物质光谱信息；再通过信号收发器将物质光谱信息发送至控制器；

S5、控制器根据物质光谱信息判断分析铝离子是否超标，若铝离子超标则开启抽液泵，将阳极氧化槽内的阳极氧化酸溶液泵入铝离子去除器，依次通过过滤、吸附去除阳极氧化酸溶液中的铝离子，然后通过出液管将阳极氧化酸溶液送回阳极氧化槽内，直至铝离子浓度低于设定值以下；

S6、控制器根据物质光谱信息判断分析H

S7、控制器根据物质光谱信息判断分析H

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法中，阳极氧化酸溶液注入流通池之前先经过消泡装置，开启消泡泵将消泡剂容器中的消泡剂通过喷嘴泵入消泡池，同时搅拌电机驱动搅拌桨旋转搅拌，使消泡剂与阳极氧化酸溶液充分混合进行消泡反应。

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法中，控制器通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的铝离子数值是否超标并给出判断结果，通过内存模块存储铝离子数值及判断结果，通过中央处理单元根据铝离子超标的判断结果发出抽液泵开启指令。

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法中，阳极氧化酸溶液由进口流入反应池，先经过双级滤芯过滤器过滤去除阳极氧化酸溶液中的悬浮固体，再经过树脂床的离子交换树脂，通过阴离子交换位吸附铝离子，进行去除铝离子的纯化作业。

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法中，控制器通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的H

在上述的在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法中，控制器通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的H

与现有技术相比，本在线近红外阳极氧化检验系统及检验方法具有以下有益效果：

1、使用近红外测试实现检测精度高，能够满足在线检测的需求。硫酸，草酸和铝离子的预测偏差小、精准度高。同时减少检验人力，降低检验成本。测试速度快，可以做到在线实时监控。

2、通过自动加药系统，减少了现场人力；同时减少了加药过程中潜在的安全风险。

3、在控制系统中加入自动铝离子去除单元，制程铝离子的浓度控制范围比之前显著收窄，有效实现降低铝离子含量，同时确保H

附图说明

图1是本在线近红外阳极氧化检验系统的示意图。

图2是本在线近红外阳极氧化检验系统的的检验方法中硫酸NIR线性拟合度图。

图3是本在线近红外阳极氧化检验系统的的检验方法中草酸NIR线性拟合度图。

图4是本在线近红外阳极氧化检验系统的的检验方法中铝离子NIR线性拟合度图。

图中，1、阳极氧化槽；2、检测泵；3、消泡装置；4、流通池；5、近红外光源；6、光栅；7、光谱仪；8、信号收发器；9、控制器；10、抽液泵；11、铝离子去除器；12、H

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本在线近红外阳极氧化检验系统，包括阳极氧化槽1，阳极氧化槽1的顶部通过出液管连接检测泵2，检测泵2通过出液管连接流通池4，流通池4通过回液管连接阳极氧化槽1，流通池4的外部设置近红外光源5，近红外光源5通过光纤导光连接流通池4，于流通池4内液面的反射路径上依次设置光栅6、光谱仪7，光谱仪7通过电路连接信号收发器8，信号收发器8通过电路连接控制器9，控制器9具有显示屏；

阳极氧化槽1的顶部通过抽液管连接抽液泵10，抽液泵10通过抽液管连接铝离子去除器11，控制器9通过电路连接抽液泵10，铝离子去除器11通过出液管连接阳极氧化槽1；

控制器9通过电路连接H2SO4补液罐12的电动阀门一，H2SO4补液罐12通过补液管一连接阳极氧化槽1，补液管一上串接补液泵一13，控制器9通过电路连接补液泵一13；

控制器9通过电路连接H2C2O4补液罐14的电动阀门二，H2C2O4补液罐14通过补液管二连接阳极氧化槽1，补液管二上串接补液泵二15，控制器9通过电路连接补液泵二15。

通过近红外光源5产生特定波长范围内的光。可以是白炽灯、LED(发光二极管)或者激光器，具体选择取决于应用需求。

检测泵2与流通池4之间的出液管上串接消泡装置3，消泡装置3包括由消泡喷淋组件连通的消泡剂容器和消泡池，消泡喷淋组件包括连接消泡剂容器和消泡池的消泡管，消泡管伸入消泡池的内端连接喷嘴，消泡管上串接消泡泵，消泡池内装接搅拌桨，搅拌桨由搅拌电机驱动连接。消泡装置3的作用是破碎和减少泡沫，以确保废水处理过程不受泡沫的干扰。

控制器9具有中央处理单元、内存模块、输入模块、输出模块、逻辑单元，输入模块用于接收由光谱仪7发出的数据信号，逻辑单元用于根据数据信号判断阳极氧化中的各项参数是否超标并给出判断结果，内存模块用于存储数据信号及判断结果，中央处理单元用于执行内存模块、输入模块、输出模块、逻辑单元的运作程序，中央处理单元根据判断结果下达操作指令，输出模块用于输出操作指令。

铝离子去除器11包括具有进口和出口的反应池，进口连接抽液管，出口连接出液管，反应池内由进口至出口顺次设置双级滤芯过滤器、树脂床。通过双级滤芯过滤器过滤去除阳极氧化酸溶液中的悬浮固体。树脂床上装载离子交换树脂作为吸附介质，通过离子交换树脂具有的阴离子交换位吸附铝离子，具体为铝离子与树脂上的其他离子(通常是氢离子或钠离子)交换位置，实现对阳极氧化酸溶液的纯化作用。

与现有技术相比，本在线近红外阳极氧化检验系统具有以下有益效果：

1、使用近红外测试实现检测精度高，能够满足在线检测的需求。硫酸，草酸和铝离子的预测偏差小、精准度高。同时减少检验人力，降低检验成本。测试速度快，可以做到在线实时监控。

2、通过自动加药系统，减少了现场人力；同时减少了加药过程中潜在的安全风险。

3、在控制系统中加入自动铝离子去除单元，制程铝离子的浓度控制范围比之前显著收窄，有效实现降低铝离子含量，同时确保H

实施例二

基于实施例一，本实施例的区别点在于：

一种在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法，包括上述的在线近红外阳极氧化检验系统，检验方法包括以下内容：

S1、启动检测泵2由阳极氧化槽1泵出约100ml阳极氧化酸溶液注入流通池4；

S2、开启近红外光源5通过光纤将近红外光导入流通池4的阳极氧化酸溶液中；

S3、经过阳极氧化酸溶液对近红外光吸收后，近红外光产生散射反射光谱，散射反射光谱中包含阳极氧化酸溶液的化学成分信息；

S4、散射反射光谱经过光栅6进入光谱仪7，根据散射反射光谱，通过光谱仪7检测并记录阳极氧化酸溶液对不同波长光的吸收情况，分析出得到物质光谱信息；再通过信号收发器8将物质光谱信息发送至控制器9；光谱仪7内包括检测器和信号处理器，光谱仪7对散射反射光谱的分析属于现有技术。

S5、控制器9根据物质光谱信息判断分析铝离子是否超标，若铝离子超标则开启抽液泵10，将阳极氧化槽1内的阳极氧化酸溶液泵入铝离子去除器11，依次通过过滤、吸附去除阳极氧化酸溶液中的铝离子，然后通过出液管将阳极氧化酸溶液送回阳极氧化槽1内，直至铝离子浓度低于设定值以下；

S6、控制器9根据物质光谱信息判断分析H

S7、控制器9根据物质光谱信息判断分析H

阳极氧化酸溶液注入流通池4之前先经过消泡装置3，开启消泡泵将消泡剂容器中的消泡剂通过喷嘴泵入消泡池，同时搅拌电机驱动搅拌桨旋转搅拌，使消泡剂与阳极氧化酸溶液充分混合进行消泡反应。

控制器9通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的铝离子数值是否超标并给出判断结果，通过内存模块存储铝离子数值及判断结果，通过中央处理单元根据铝离子超标的判断结果发出抽液泵10开启指令。

阳极氧化酸溶液由进口流入反应池，先经过双级滤芯过滤器过滤去除阳极氧化酸溶液中的悬浮固体，再经过树脂床的离子交换树脂，通过阴离子交换位吸附铝离子，进行去除铝离子的纯化作业。

控制器9通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的H

控制器9通过输入模块接收物质光谱信息，通过逻辑单元计算物质光谱信息中的H

与现有技术相比，本在线近红外阳极氧化检验系统的检验方法具有以下有益效果：

1、使用近红外测试实现检测精度高，能够满足在线检测的需求。硫酸，草酸和铝离子的预测偏差小、精准度高。同时减少检验人力，降低检验成本。测试速度快，可以做到在线实时监控。

2、通过自动加药系统，减少了现场人力；同时减少了加药过程中潜在的安全风险。

3、在控制系统中加入自动铝离子去除单元，制程铝离子的浓度控制范围比之前显著收窄，有效实现降低铝离子含量，同时确保H

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了阳极氧化槽1；检测泵2；消泡装置3；流通池4；近红外光源5；光栅6；光谱仪7；信号收发器8；控制器9；抽液泵10；铝离子去除器11；H2SO4补液罐12；补液泵一13；H2C2O4补液罐14；补液泵二15等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。