会员体验
专利管家（专利管理）
工作空间（专利管理）
风险监控（情报监控）
数据分析（专利分析）
侵权分析（诉讼无效）
联系我们
交流群
官方交流：
QQ群： 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~
首页 / 专利分类库 / 一般喷射或雾化；对表面涂覆流体的一般方法 / 一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统

一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统
申请号 CN202410074235.9 申请日 2024-01-18 公开(公告)号 CN117901409A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 西南交通大学; 发明人 崔闯; 张清华; 陈俊; 黄祁斌;
摘要 本 发明 公开了一种基于3D打印技术的智能涂层 传感器 制备方法及系统，方法包括：扫描获取 三维扫描 数据，并获取具体用途；将具体用途和三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收 基础 结构数据；将基础结构数据转换为3D 打印机 对应的文件格式；在目标 钢 桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。本发明一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统，通过对目标区域的扫描和涂层传感器相关数据的自动生成，可以在钢桥构件表面方便快捷地制备结构形式复杂多样、 精度 高、涂料分布均匀且厚度可控的涂层传感器，传感器制作过程简单便捷，可以根据传感器应用目标定制涂层样式，有利于涂层传感器裂纹监测系统的高精度和标准化发展。
权利要求

1.一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，包括：
对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，所述涂层构建模型的生成包括：
获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；
每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，基础结构数据的获取包括：
将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
4.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器包括：
将绝缘层涂料注入所述3D打印机料筒内，所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上通过重复图案控制涂层沉积厚度生成绝缘层涂层；
待所述绝缘层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为传感层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂传感层涂层；
待所述传感层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为保护层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂保护层涂层。
5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，所述绝缘层涂料采用电路板防潮绝缘剂；所述保护层涂料采用防腐蚀、耐高温、耐水的电路板三防漆。
6.根据权利要求4所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，所述传感层涂料的制备包括：
将硅烷偶联剂通过硅烷偶联剂和蒸馏水的质量比30：1进行水解生成水解偶联剂；
以含银量为5％的镀银铜粉与所述水解偶联剂混合，并搅拌均匀形成第一混合液；所述镀银铜粉与所述水解偶联剂的质量比为2:1；
以所述镀银铜粉2/3的水性丙烯酸乳液加入蒸馏水并充分搅拌形成第二混合液；
将所述第一混合液和第二混合液混合后，加入所述镀银铜粉质量4％的分散剂，所述镀银铜粉质量1.33％的消泡剂，所述镀银铜粉质量2％的流平剂，并充分搅拌形成所述传感层涂料。
7.根据权利要求4所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，其特征在于，所述绝缘层涂料的厚度采用20～40μm，所述传感层涂料的厚度采用8～18μm，所述保护层涂料的厚度采用10～20μm。
8.使用权利要求1～7任意一项所述方法的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备系统，其特征在于，包括：
获取单元，被配置为对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
构建单元，被配置为将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
转换单元，被配置为将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
9.根据权利要求8所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备系统，其特征在于，所述涂层构建模型的生成包括：
获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；
每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
10.根据权利要求9所述的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备系统，其特征在于，所述构建单元还被配置为：
将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
说明书全文

一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁结构无损监测领域，具体涉及一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统。

背景技术

[0002] 目前的智能涂层传感器制作一般采用气压喷涂工艺，制作的传感器结构形式单一，难以实现图案样式复杂、精度要求高的传感器制作，不利于涂层传感器裂纹监测系统的高精度发展。
[0003] 气压喷涂工艺制作的涂层传感器存在涂料分布不均，涂层厚度难以控制的问题，涂层实际状况与整体设计间存在差异，各涂层传感器间质量差别大、稳定性差，不利于涂层传感器裂纹监测系统的标准化。
[0004] 传统的智能涂层传感器制作工艺智能化、机械化程度低，操作繁琐、效率低下。

发明内容

[0005] 为了至少克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统。
[0006] 第一方面，本申请实施例提供了一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法，包括：
[0007] 对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
[0008] 将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
[0009] 将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
[0010] 通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
[0011] 本申请实施例实施时，在制备涂层传感器时，需要先扫描目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓，以获取具体的三维扫描数据用以进行涂层传感器的构建；同时不同用途的涂层传感器，其所可以匹配的结构和尺寸也会有所差异，如不同频率信号收发的传感器，其对应的结构尺寸会有所不同，所以需要获取相应的用途作为参考数据。
[0012] 在本申请实施例中，预先构建了涂层构建模型，将具体用途和三维扫描数据作为输入数据输入到涂层构建模型中，既可以获取涂层构建模型输出的基础结构数据，应当理解的是，基础结构数据包括有绝缘层结构、传感层结构和保护层结构的结构形状，也包括有对应的尺寸，便于后续3D打印机进行打印生成传感器。基于基础结构数据转化为3D打印机对应的文件格式，可供3D打印机识别，并最终在目标区域上完成打印。本申请实施例通过对目标区域的扫描和涂层传感器相关数据的自动生成，可以在钢桥构件表面方便快捷地制备结构形式复杂多样、精度高、涂料分布均匀且厚度可控的涂层传感器，传感器制作过程简单便捷，可以根据传感器应用目标定制涂层样式，有利于涂层传感器裂纹监测系统的高精度和标准化发展。
[0013] 在一种可能的实现方式中，所述涂层构建模型的生成包括：
[0014] 获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
[0015] 根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
[0016] 建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
[0017] 为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
[0018] 将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
[0019] 在一种可能的实现方式中，基础结构数据的获取包括：
[0020] 将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
[0021] 所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
[0022] 接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
[0023] 将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
[0024] 在一种可能的实现方式中，通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器包括：
[0025] 将绝缘层涂料注入所述3D打印机料筒内，所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上通过重复图案控制涂层沉积厚度生成绝缘层涂层；
[0026] 待所述绝缘层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为传感层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂传感层涂层；
[0027] 待所述传感层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为保护层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂保护层涂层。
[0028] 在一种可能的实现方式中，所述绝缘层涂料采用电路板防潮绝缘剂；所述保护层涂料采用防腐蚀、耐高温、耐水的电路板三防漆。
[0029] 在一种可能的实现方式中，所述传感层涂料的制备包括：
[0030] 将硅烷偶联剂通过硅烷偶联剂和蒸馏水的质量比30：1进行水解生成水解偶联剂；
[0031] 以含银量为5％的镀银铜粉与所述水解偶联剂混合，并搅拌均匀形成第一混合液；所述镀银铜粉与所述水解偶联剂的质量比为2:1；
[0032] 以所述镀银铜粉2/3的水性丙烯酸乳液加入蒸馏水并充分搅拌形成第二混合液；
[0033] 将所述第一混合液和第二混合液混合后，加入所述镀银铜粉质量4％的分散剂，所述镀银铜粉质量1.33％的消泡剂，所述镀银铜粉质量2％的流平剂，并充分搅拌形成所述传感层涂料。
[0034] 在一种可能的实现方式中，所述绝缘层涂料的厚度采用20～40μm，所述传感层涂料的厚度采用8～18μm，所述保护层涂料的厚度采用10～20μm。
[0035] 第二方面，本申请实施例提供了一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备系统，包括：
[0036] 获取单元，被配置为对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
[0037] 构建单元，被配置为将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
[0038] 转换单元，被配置为将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
[0039] 通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
[0040] 在一种可能的实现方式中，所述涂层构建模型的生成包括：
[0041] 获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
[0042] 根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
[0043] 建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
[0044] 为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
[0045] 将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
[0046] 在一种可能的实现方式中，所述构建单元还被配置为：
[0047] 将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
[0048] 所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
[0049] 接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
[0050] 将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
[0051] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0052] 本发明一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法及系统，通过对目标区域的扫描和涂层传感器相关数据的自动生成，可以在钢桥构件表面方便快捷地制备结构形式复杂多样、精度高、涂料分布均匀且厚度可控的涂层传感器，传感器制作过程简单便捷，可以根据传感器应用目标定制涂层样式，有利于涂层传感器裂纹监测系统的高精度和标准化发展。附图说明
[0053] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0054] 图1为本申请实施例3D打印设备示意图；
[0055] 图2为本申请实施例3D打印设备局部放大示意图；
[0056] 图3为本申请实施例3D打印条栅式涂层传感器各层结构样式；
[0057] 图4为本申请实施例在构件上打印出的条栅式涂层传感器样式；
[0058] 图5为本申请实施例涂层传感器剖面结构图；
[0059] 图6为本申请实施例涂层传感器样式列举；
[0060] 图7为本申请实施例方法步骤示意图。

具体实施方式

[0061] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本申请中使用的流程图示出了根据本申请实施例的一些实施例实现的操作。应该理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本申请内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其它操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
[0062] 另外，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0063] 请结合参阅图7，为本发明实施例所提供的一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法的流程示意图，进一步地，所述一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备方法具体可以包括以下步骤S1‑步骤S4所描述的内容。
[0064] S1：对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
[0065] S2：将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
[0066] S3：将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
[0067] S4：通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
[0068] 本申请实施例实施时，在制备涂层传感器时，需要先扫描目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓，以获取具体的三维扫描数据用以进行涂层传感器的构建；同时不同用途的涂层传感器，其所可以匹配的结构和尺寸也会有所差异，如不同频率信号收发的传感器，其对应的结构尺寸会有所不同，所以需要获取相应的用途作为参考数据。
[0069] 在本申请实施例中，预先构建了涂层构建模型，将具体用途和三维扫描数据作为输入数据输入到涂层构建模型中，既可以获取涂层构建模型输出的基础结构数据，应当理解的是，基础结构数据包括有绝缘层结构、传感层结构和保护层结构的结构形状，也包括有对应的尺寸，便于后续3D打印机进行打印生成传感器。基于基础结构数据转化为3D打印机对应的文件格式，可供3D打印机识别，并最终在目标区域上完成打印。本申请实施例通过对目标区域的扫描和涂层传感器相关数据的自动生成，可以在钢桥构件表面方便快捷地制备结构形式复杂多样、精度高、涂料分布均匀且厚度可控的涂层传感器，传感器制作过程简单便捷，可以根据传感器应用目标定制涂层样式，有利于涂层传感器裂纹监测系统的高精度和标准化发展。
[0070] 在一种可能的实现方式中，所述涂层构建模型的生成包括：
[0071] 获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
[0072] 根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
[0073] 建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
[0074] 为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
[0075] 将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
[0076] 本申请实施例实施时，在构建涂层构建模型的过程中，需要获取不同用途的传感器的传感层参数，基于这些参数可以进行传感层结构的选型，如选型为网状结构、点阵结构、树状结构等。再基于不同的钢桥构件的表面轮廓数据对传感层结构进行分析，选出适合不同表面轮廓数据的传感层结构，并构建参数生成函数。参数生成函数本质为配对函数，其自变量为表面轮廓数据，应变量为传感层结构的尺寸参数，同时绝缘层和保护层的相关参数需要参照传感层结构的尺寸参数生成，所以其还具有绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为应变量。
[0077] 在一种可能的实现方式中，基础结构数据的获取包括：
[0078] 将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
[0079] 所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
[0080] 接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
[0081] 将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
[0082] 本申请实施例实施时，基于已经生成的涂层构建模型，可以通过涂层构建模型选择与具体用途相匹配的参数生成函数，并将三维扫描数据输入该函数，以获取传感层的选型和尺寸参数，以及绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数，以此达到快速进行涂层传感器设计的目的。
[0083] 在一种可能的实现方式中，通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器包括：
[0084] 将绝缘层涂料注入所述3D打印机料筒内，所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上通过重复图案控制涂层沉积厚度生成绝缘层涂层；
[0085] 待所述绝缘层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为传感层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂传感层涂层；
[0086] 待所述传感层涂层喷涂完成并干燥后，将涂料更换为保护层涂料并更换喷头，在所述绝缘层涂层上喷涂保护层涂层。
[0087] 在一种可能的实现方式中，所述绝缘层涂料采用电路板防潮绝缘剂；所述保护层涂料采用防腐蚀、耐高温、耐水的电路板三防漆。
[0088] 本申请实施例实施时，绝缘层涂料采用电路板防潮绝缘剂可以将传感层与基体隔开，使得二者的电信号相互分离，避免干扰；并使传感层覆盖面平整，提高涂层质量。绝缘层与基体间粘结性良好，具有优异的损伤同步性。而保护层涂料采用电路板三防漆则具有良好的粘结性和损伤同步性，保护传感层不受风、雨、大气腐蚀等外界环境干扰，提高传感器的耐久性和精度。
[0089] 在一种可能的实现方式中，所述传感层涂料的制备包括：
[0090] 将硅烷偶联剂通过硅烷偶联剂和蒸馏水的质量比30：1进行水解生成水解偶联剂；
[0091] 以含银量为5％的镀银铜粉与所述水解偶联剂混合，并搅拌均匀形成第一混合液；所述镀银铜粉与所述水解偶联剂的质量比为2:1；
[0092] 以所述镀银铜粉2/3的水性丙烯酸乳液加入蒸馏水并充分搅拌形成第二混合液；
[0093] 将所述第一混合液和第二混合液混合后，加入所述镀银铜粉质量4％的分散剂，所述镀银铜粉质量1.33％的消泡剂，所述镀银铜粉质量2％的流平剂，并充分搅拌形成所述传感层涂料。
[0094] 本申请实施例实施时，通过水解后的硅烷偶联液将铜粉与水性丙烯酸联合，由于水性丙烯酸干燥后具有一定的胶结能力，从而将具有导电性质的铜粉均匀附着在绝缘层表面，制得传感层。传感层具有良好的损伤同步性和电阻特性，传感层的电阻值受温度等外界因素影响较小，不对整个裂纹监测系统精度造成影响。
[0095] 在一种可能的实现方式中，所述绝缘层涂料的厚度采用20～40μm，所述传感层涂料的厚度采用8～18μm，所述保护层涂料的厚度采用10～20μm。
[0096] 基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种基于3D打印技术的智能涂层传感器制备系统，包括：
[0097] 获取单元，被配置为对目标钢桥构件的目标区域的表面轮廓进行扫描获取三维扫描数据，并获取所述目标钢桥构件所需传感器在桥梁无损监测中的具体用途；
[0098] 构建单元，被配置为将所述具体用途和所述三维扫描数据输入涂层构建模型，并接收所述涂层构建模型输出的绝缘层结构、传感层结构和保护层结构作为基础结构数据；
[0099] 转换单元，被配置为将所述基础结构数据转换为3D打印机对应的文件格式，并输入3D打印机；
[0100] 通过所述3D打印机根据所述基础结构数据在目标钢桥构件的目标区域上进行打印形成涂层传感器。
[0101] 在一种可能的实现方式中，所述涂层构建模型的生成包括：
[0102] 获取对应不同具体用途的传感层参数，并根据所述传感层参数生成多种传感层结构；每种具体用途的传感层参数对应至少一种传感层结构；
[0103] 根据钢桥构件的表面轮廓数据从每种具体用途对应的传感层结构中均选出与所述表面轮廓数据最匹配的传感层结构；
[0104] 建立所述表面轮廓数据和所述传感层结构之间的映射关系形成分析数组；同一个所述分析数组中的元素为表面轮廓数据和传感层结构；
[0105] 为每个分析数组构建参数生成函数，所述参数生成函数的自变量为表面轮廓数据，所述参数生成函数的应变量为传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数；
[0106] 将全部所述参数生成函数作为所述涂层构建模型。
[0107] 在一种可能的实现方式中，所述构建单元还被配置为：
[0108] 将所述具体用途和所述三维扫描数据输入所述涂层构建模型；
[0109] 所述涂层构建模型根据所述具体用途选取与之匹配的参数生成函数，并将所述三维扫描数据作为该参数生成函数的表面轮廓数据输入该参数生成函数；
[0110] 接收所述涂层构建模型对应的传感层结构作为基础结构的选型数据，以及所述涂层构建模型生成的传感层结构的尺寸参数、绝缘层结构的尺寸参数和保护层结构的尺寸参数作为基础结构的尺寸参数；
[0111] 将所述基础结构的选型数据和所述基础结构的尺寸参数作为所述基础结构数据。
[0112] 本申请实施例中，示出了一个具体的制备方案，其中图1和图2为本发明中3D打印系统示意图，该打印系统主要包括构件运输平台1、打印构件2、扫描/打印区域3、构件固定装置4、第一高度调节器5、三维扫描仪6、第二高度调节器7、横向位移控制器8、纵向位移控制器9、竖向位移与水平转动控制器10、第一料筒11、第二料筒12、第三料筒13、第一喷头14、第二喷头15、第三喷头16、喷头转换装置17、智能涂层传感器18、竖向转动控制器19。其中1、2、3构成构件运输系统；4、5构成三维扫描系统；6～17以及19构成3D打印系统。
[0113] 利用3D打印技术制作智能涂层传感器的过程如下：
[0114] 传感层涂料制备(各组分含量均以质量计)：(1)硅烷偶联剂水解。在烧杯中加入30g蒸馏水，1gKH550型号硅烷偶联液，玻璃棒搅拌1min后静置2h。(2)选用含银量为5％的镀银铜粉30g，加入15g水解完成的硅烷偶联液，充分拌和至塑态。(3)烧杯称取20g水性丙烯酸乳液，加入15g蒸馏水，搅拌1min。(4)混合(2)(3)所得材料，搅拌5min后分批次加入分散剂、消泡剂、流平剂至1.2g、0.4g、0.6g，每批次加入后搅拌10min。(5)用玻璃棒蘸取适量传感层涂料，观察所得涂料表面状况，无明显颗粒聚集且流动性良好即涂料配置完成。
[0115] 加料：将绝缘层用料(商用电路板pcb防潮绝缘剂)加入第一料筒11，将所配传感层涂料加入第二料筒12，将保护层用料加入第三料筒13。
[0116] 构件分类：事先将各构件按打印方案分类，方案一致或相似的为一组，提高打印效率。
[0117] 构件扫描：构件2放置于运输平台上，调节第一高度调节器5，将三维扫描仪6置于合适高度。将待打印部位移动至扫描/打s印区域3范围内，启动固定装置4，防止运输打印过程中构件出现移动影响打印精度。启动运输平台，待扫描/打印区域3移动至三维扫描仪6工作区域内，扫描仪接收到信号，开始扫描；待扫描/打印区域3移出三维扫描仪6工作区域，信号断开，扫描停止。
[0118] 传感器各层样式设计：在扫描结果基础上，根据本次监测需要，绝缘层设计、传感层设计和保护层设计如图3所示，绝缘层厚度20um，传感层厚度10um，保护层最厚处(绝缘层上未喷涂传感层的部位)20um、其余均为10um以保证保护层表面平顺。根据图案和厚度设置打印路径、图案重复次数，并输出为3D打印机可接受的文件格式，将设置好的格式文件作为模板保存，便于下次调用或微调。
[0119] 涂层打印：首先打印绝缘层。启动第一料筒11内部搅拌系统，使涂料均匀分散；启动第二高度调节器7，调节打印系统整体至合适高度；启动喷头转换装置17将工作喷头转换为第一喷头14；启动打印机，输出3D打印文件，开始打印工作。打印喷头的纵横向移动通过横向位移控制器8、纵向位移控制器9控制，打印喷头的竖向转动由竖向转动控制器19控制，竖向位移与水平转动控制器10可以控制喷头水平面转动。通过8、9、10、19可以实现喷头的全方位路径移动，进而实现复杂图形、复杂构件的高精度涂层打印。在完成绝缘层打印并干燥后，利用喷头转换装置17将工作喷头转换为第二喷头15和第三喷头16分别进行传感层和保护层打印，打印过程同绝缘层。接线端子的布置在传感层和保护层打印间隙完成。在完成所有构件的打印工作后，需要在各料筒中加入清水完成3～4次打印工作以清除残留涂料，防止涂料干燥固化后堵塞打印机。经过上述步骤，本实施案例在构件上打印出的涂层传感器如图4所示。图5显示了基于3D打印技术制作的涂层传感器剖面结构。在一个更具体的实施例中，图6示出了涂层构建模型可供选型的涂层构建模型。
[0120] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0121] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
[0122] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显然本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0123] 另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0124] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网格设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read‑Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0125] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

IPRDB

最新中国发明专利 最新美国发明专利 技术领域 专利库 专利分类库 国际专利分类库

热门服务

会员版试用 API 数据接口 找代理 知嘟嘟专利交易 排行榜 大学排行榜 专利百科

关于我们

平台介绍 战略合作 网站地图

友情链接

知嘟嘟专利交易 国家知识产权局 中国商标网

联系方式


©2019-2023 上海吉码数字技术有限公司 版权所有，并保留所有权利 沪ICP备20016256号-6 沪公网安备31011702005475号