一種基于模糊bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的玻璃鋼化的工藝參數(shù)設(shè)置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃鋼化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的玻璃鋼化的工藝參數(shù)設(shè)置方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，我國對工業(yè)及民用玻璃制品的產(chǎn)量需求和品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)提出了向世界先進(jìn)水平看齊的要求。鋼化玻璃作為安全玻璃，由原片玻璃經(jīng)過鋼化加工而得，要比普通玻璃的抗沖擊強(qiáng)度高過四倍及以上，當(dāng)遇到外界因素破碎時，不會形成鋒利的“刀面”，而是變成幾近均勻的小顆粒狀玻璃碎渣，具有不易傷人的優(yōu)點，因此在全球汽車業(yè)、建筑業(yè)、儀器以及家具行業(yè)的安全玻璃使用中，鋼化玻璃占有率超過60 %，且在不斷擴(kuò)大，鋼化玻璃市場前景看好。傳統(tǒng)玻璃鋼化設(shè)備能耗高，玻璃自爆率高，鋼化周期長，產(chǎn)量低。隨著鋼化玻璃需求量的上升和科技的進(jìn)步，在玻璃鋼化設(shè)備的性能不斷提升的同時，如何克服國內(nèi)傳統(tǒng)式鋼化玻璃生產(chǎn)方式具有的成本高、高度依賴技術(shù)用工、操作復(fù)雜性高、成品率低、質(zhì)量不可追溯的缺點，進(jìn)一步朝著低能耗、高成品率、高產(chǎn)量的方向發(fā)展成為了鋼化玻璃生產(chǎn)鏈內(nèi)研究的重點。
[0003]許多發(fā)達(dá)國家在幾十年前已經(jīng)擁有相對先進(jìn)的生產(chǎn)力及生產(chǎn)關(guān)系，為了追求玻璃深加工產(chǎn)品的高質(zhì)量及成品率以獲得更大的剩余價值，他們非常注重產(chǎn)品生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，在不斷提高玻璃鋼化爐硬性工藝的同時，還加入了極具影響力的輔助設(shè)備，如電子看板等。通過電子看板直接設(shè)置玻璃鋼化時的工藝參數(shù)，通過電子看板控制鋼化爐，且該電子看板還實時檢測鋼化爐的溫度、壓力等參數(shù)并實時進(jìn)行顯示，從而實現(xiàn)玻璃鋼化過程的時間檢測和自動化控制。
[0004]鋼化的工藝參數(shù)直接決定了鋼化玻璃的質(zhì)量，對鋼化玻璃的質(zhì)量其決定性作用。若工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，會導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)裂紋，表面不平整等問題，影響產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)有技術(shù)中玻璃鋼化的工藝參數(shù)多通過技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗設(shè)置，大大提高了生產(chǎn)成本，且對技術(shù)人員要求高，不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的玻璃鋼化的工藝參數(shù)設(shè)置方法。
[0006](I)獲取若干個初始樣本，每個初始樣本包括一個批次玻璃的玻璃品種、玻璃厚度、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積，以及相應(yīng)的工藝參數(shù)；
[0007](2)針對任意一個初始樣本，將該初始樣本中的玻璃品種和玻璃厚度模糊化為特征值，并以模糊化后的樣本作為訓(xùn)練樣本；
[0008](3)以各個訓(xùn)練樣本的特征值、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，以工藝參數(shù)作為輸出，訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；
[0009](4)按照鋼化玻璃的玻璃品種、玻璃厚度、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積將鋼化玻璃分為若干個類別，并確定各個類別對應(yīng)的特征樣本；
[0010](5)將該特征樣本輸入訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到各個類別的最優(yōu)工藝參數(shù)，根據(jù)各類別的最優(yōu)工藝參數(shù)構(gòu)建得到工藝數(shù)據(jù)庫；
[0011](6)獲取待鋼化玻璃的玻璃品種、玻璃厚度以及玻璃的大小和形狀，并根據(jù)玻璃鋼化爐的上片臺的大小對待鋼化玻璃進(jìn)行預(yù)排產(chǎn)，得到一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積；
[0012](7)根據(jù)待鋼化玻璃的玻璃品種、玻璃厚度、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積確定待鋼化玻璃所屬的類別，根據(jù)其所屬的類別從工藝數(shù)據(jù)庫中選擇相應(yīng)的最優(yōu)工藝參數(shù)，并根據(jù)選擇的最優(yōu)工藝參數(shù)設(shè)定待鋼化玻璃的鋼化時的工藝參數(shù)。
[0013]本發(fā)明中的初始樣本從鋼化不同玻璃產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)提取得到，根據(jù)初始樣本對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，并將現(xiàn)有的鋼化玻璃分為若干類別，利用訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲取各個類別的最優(yōu)工藝參數(shù)，并根據(jù)所有類別的工藝參數(shù)構(gòu)建工藝數(shù)據(jù)庫，直接判斷待鋼化玻璃的種類(即屬于哪個類別)，從工藝數(shù)據(jù)庫直接選取該類別對應(yīng)的工藝參數(shù)，利用選擇的工藝參數(shù)設(shè)定待鋼化玻璃鋼化的工藝參數(shù)。
[0014]由于玻璃的玻璃品種通常不可量化，為了能夠直接輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明中的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中運用最廣泛的一種，它是模糊系統(tǒng)與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)結(jié)合，由大量模糊的神經(jīng)元組成，擁有獨立的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與算法，通過調(diào)整模糊神經(jīng)元模型中的相關(guān)參數(shù)和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值來實現(xiàn)更強(qiáng)的非線性映射能力?，F(xiàn)有的模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為五層，分別是信息輸入層、模糊定量化輸入層、BP網(wǎng)絡(luò)隱含層(模糊推理層)、模糊定量化輸出層和決策信息輸出層。應(yīng)用模糊BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠降低對輸入樣本的要求，能夠?qū)⒛：蟮牟Ａ贩N直接輸入。由于玻璃厚度與玻璃品種相關(guān)，因此同時對玻璃品種和厚度進(jìn)行模糊化。
[0015]步驟(4)中按照玻璃品種、玻璃厚度、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積將現(xiàn)有的鋼化玻璃分為若干個類別，具體分類原則如下:
[0016]按照玻璃品種可分三類，分別為:白玻璃、灰玻璃及有色玻璃(L0W-E玻璃)三類，按照玻璃厚度可以分為3_、5_和6_三個種類，按照一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃面積將鋼化玻璃分為2類，分別為:塊數(shù)多、總面積大和塊數(shù)少、總面積小兩類。本發(fā)明中認(rèn)為一爐次的玻璃塊數(shù)為10?100塊時為玻璃塊數(shù)多(不包括10)，I?10塊為玻璃塊數(shù)少(包括10)，以一爐次的玻璃總面積為7?1m2時為總面積大(不包括7m2)，一爐次的玻璃總面積為5?7m2時為總面積小。根據(jù)排列組合原理，按照玻璃品種、玻璃厚度、一爐次的玻璃塊數(shù)和玻璃總面積一共可以將現(xiàn)有的鋼化玻璃分為36個類別。
[0017]本發(fā)明中將玻璃面積大量化為玻璃面積為8.5m2，將玻璃面積大量化為玻璃面積為6m2。將玻璃塊數(shù)多量化為玻璃塊數(shù)為40，將玻璃塊數(shù)少量化為玻璃塊數(shù)為10。量化后在通過將模糊化得到每個類的特征樣本。進(jìn)而得到各類的最優(yōu)工藝參數(shù)。
[0018]本發(fā)明中，若所述步驟(7)中若待鋼化玻璃不屬于任何類別，則說明該待鋼化玻璃不是常規(guī)鋼化玻璃，需要另外進(jìn)行工藝探索。
[0019]所述的工藝參數(shù)包括間隔時間、預(yù)熱時間、加熱時間、強(qiáng)化時間和冷卻時間。
[0020]玻璃鋼化時的工藝參數(shù)很多，常調(diào)整工藝參數(shù)包括強(qiáng)化風(fēng)機(jī)強(qiáng)化風(fēng)壓、強(qiáng)化風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)壓、冷卻風(fēng)機(jī)冷卻風(fēng)壓、平上風(fēng)、平下風(fēng)、上部加熱目標(biāo)溫度、下部加熱目標(biāo)溫度、間隔時間、預(yù)熱時間、加熱時間、強(qiáng)化時間、冷卻時間等，但最主要的還是對調(diào)整頻率最聞的間隔時間、預(yù)熱時間、加熱時間、強(qiáng)化時間、冷卻時間。優(yōu)選該5個時間，能夠滿足常規(guī)生產(chǎn)需要，且能夠保證訓(xùn)練效率。
[0021]所述步驟(2)中玻璃品種和玻璃厚度模糊化為一個特征值。
[0022]所述步驟(2)中利用fuzzyTECH軟件將玻璃品種和玻璃厚度模糊化為特征值。
[0023]本發(fā)明中將玻璃品種和玻璃厚度模糊化為同一個值，能夠提高相關(guān)系數(shù)，進(jìn)而提高模糊精度。由于玻璃品種不是具體的數(shù)值，而不同的玻璃品種對應(yīng)不同的熱導(dǎo)系數(shù)，因此通常采用對應(yīng)的熱導(dǎo)系數(shù)來代表相應(yīng)的玻璃品種。因此模糊時輸入的玻璃品種實際為該品種對應(yīng)的熱導(dǎo)系數(shù)。通常白玻璃、灰玻璃及有色玻璃的熱導(dǎo)系數(shù)分為為1、0.1、0.01。
[0024]作為優(yōu)選，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層數(shù)為5，學(xué)習(xí)率為0.1，誤差范圍為-3?+3，最大循環(huán)次數(shù)為100000，輸入節(jié)點數(shù)為3，輸出節(jié)點數(shù)為5。
[0025]通過設(shè)定誤差范圍和隱層數(shù)直接關(guān)系到最終訓(xùn)練后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性，從而提高得到的最優(yōu)工藝參數(shù)的精確度，為待鋼化玻璃鋼化提供更好的工藝指導(dǎo)。由于將玻璃品種和厚度模糊化為一個特征值，因此實際上輸入節(jié)點數(shù)為4。實際應(yīng)用中輸入節(jié)點數(shù)根據(jù)應(yīng)用情況調(diào)節(jié)。
[0026]所述步驟(7)以選擇的最優(yōu)工藝參數(shù)作為待鋼化玻璃鋼化時的工藝參數(shù)。
[0027]作為優(yōu)選，所述步驟(7)中對選擇相應(yīng)的最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行人工修正，并以人工修正后的最優(yōu)工藝參數(shù)作為待鋼化玻璃鋼化時的工藝參數(shù)。
[0028]在實際鋼化過程中，由于受到鋼化環(huán)境(包括自然環(huán)境、鋼化爐及其他設(shè)備的運行情況等)的影響，通過對最優(yōu)工藝參數(shù)進(jìn)行修正，提高玻璃的質(zhì)量。該修正通常需要根據(jù)實際經(jīng)驗進(jìn)行。
[0029]所述步驟(5)中還包括根據(jù)鋼化后的玻璃質(zhì)量對各類別的最優(yōu)工藝參數(shù)評分，并將該評分記錄于工藝數(shù)據(jù)庫。
[0030]檢測以修正后的最優(yōu)工藝參數(shù)作為待鋼化玻璃鋼化時的工藝參數(shù)，根據(jù)鋼化后玻璃的質(zhì)量對修正后的最優(yōu)工藝參數(shù)評分，若該評分大于工藝數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的最優(yōu)工藝參數(shù)的評分，則以修正后的最優(yōu)工藝參數(shù)取代工藝數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的最優(yōu)工藝參數(shù)。
[0031]本發(fā)明中的工藝參數(shù)的評分實際上為采用該工藝參數(shù)鋼化的鋼化玻璃的質(zhì)量評分。本發(fā)明中通過不斷更新