碳纳米管巴基纸连续制造的实时数据驱动质量评估
信号处理
2020-04-21 v1 应用统计
摘要
碳纳米管（CNT）薄层，即巴基纸，因其轻质、高机械性能和良好导电性等优良特性，作为一种多功能平台材料展现出巨大潜力。然而，由于制造过程中质量的巨大变异性和不确定性，其工业大规模应用遇到了显著瓶颈。迫切需要在工业规模上生产高质量、高性能的巴基纸。拉曼光谱可在数秒内提供详细的纳米结构信息，所获光谱可分解为与巴基纸多种质量特征相关的多重效应。但分解后的效应为高维，且一直缺乏系统量化巴基纸质量的方法。本文提出一种实时数据驱动质量评估方法，填补了 CNT 巴基纸连续制造过程质量量化方面的空白。所提方法得出的复合指标通过对在线拉曼光谱传感数据的分析构建。采用加权互相关与最大间隔聚类将固定效应融合为不一致性指数以监测过程的长期均值偏移，并将正常效应融合为均匀性指数以监测样本内正态性。随后将这些单项质量指数组合为复合指数以反映巴基纸的整体质量。案例研究表明，我们所提方法能够对十个样品确定质量等级，并可对酸处理或功能化后的单壁碳纳米管巴基纸提供定量质量指数。质量评估结果与实际工程师的评估一致。
引用
@article{arxiv.2004.08968,
title = {Real-time Data-driven Quality Assessment for Continuous Manufacturing of Carbon Nanotube Buckypaper},
author = {Xinran Shi and Xiaowei Yue and Zhiyong Liang and Jianjun Shi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.08968},
year = {2020}
}