CN103267487B - 滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法及装置 - Google Patents

滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滚塑储罐内覆层厚度检测与控制方法及装置,发明装置包括激光发射器阵列,光电转换器件CCD阵列,处理单元阵列,集成控制器等。发明方法为:首先,计算机利用多点激光测厚装置,同时获得储罐不同燃气喷嘴所对应区域的内覆层壁厚;其次,计算机接收壁厚信号,计算所有区域的实时平均厚度,并分别比较不同燃气喷嘴所对应区域实时壁厚与实时平均壁厚之间的差值;最后,通过信号处理模块把壁厚差值信号转化为相对应的流量信号,控制对应管道上的电动执行机构,调节阀门开度,控制燃气流量,调节对应区域粉料熔融情况,间接控制壁厚。本发明改善了成型情况,提高了壁厚均匀性,减小了劳动强度。

Description

滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种中空内覆层厚度检测及控制方法,特别涉及一种在直火式滚塑等高温、封闭、动态回转过程中,储罐内覆层厚度在线检测控制方法及装置,具体地说是一种滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法及装置。
技术背景
滚塑成型是一种热塑性塑料中空成型方法,即先将粉末状聚合物定量的放在模具里,模具在支架上做旋转和与之垂直方向的前后摆动运动,塑料在重力和热的作用下逐层熔融粘附于模具型腔表面上,经冷却定型后制得塑料制品。由此可见,滚塑工艺与其他工艺相比,具有灵活的设计工艺、较低的制造成本、低应力甚至无应力制造等特点,正是如此,滚塑成型工艺在化工、机械、电子和军工等行业有广泛应用,特别是大型圆筒形滚塑储罐成为石油、化工等企业储存液体原料及产品的主要设备。所以,针对滚塑储罐产品的质量问题的研究至关重要,尤其是产品壁厚均匀性不佳是引起各类事故的关键因素。
滚塑过程中,模具不停的旋转,且滚塑成型工艺的成型面(内壁)是一个比较封闭的环境,所以很难在线监测到模具内树脂粉末和熔体的情况。一般情况,工人仅仅是利用探照灯照射内部,粗略地观测成型状态,然后是通过经验和反复试验的方法来优化加工条件。这一方法不仅不精确,而且不能对制品进行直观、长期、可靠、连续的测量,无法得到内部在线情况。目前国外的学者发明出在滚塑模具内放入光源和摄像机以及红外线设备来监测树脂在模具内部的熔融和成型情况以及温度的变化情况。这一方法虽然能观测到滚塑成型过程中内部成型面情况,但是对于壁厚的精确检测和控制无法实现。
根据滚塑工艺的特点,只能通过非接触式方法对内覆层厚度进行测量。现有的在线非接触式测厚装置主要有射线测厚仪、涡流测厚仪、激光测厚仪。例如使用γ射线测厚法或X射线测厚法,这种方法虽然稳定、寿命长、测量精度较高,但是在滚塑工艺中还有以下缺陷:[1]厚度计算公式中吸收系数μ是被测目标的厚度、温度、材质等的函数,因此在测量过程中必须向测量系统提供被测目标的温度、标准厚度、材质,但是滚塑工艺环境温度复杂,因此,测量结果将带来较大的误差;[2]由于滚塑工艺是在一个相对开放的环境,该方法发射的射线对人体有害。例如使用涡流测厚法,该方法主要应用于目标厚度变化不大、环境好、被测目标运行平稳等场合,所以其测量环境要求高、测量精度受外界因素影响大、不能测量高温物体;此外,此方法主要应用于测量金属板带的厚度场合,所以,此方法不适用于滚塑工艺。例如现有激光测厚仪,虽然是非接触式测量,但是针该方法通过反射镜反射激光,不能应用于滚塑等高温、封闭、动态环境;此外,该方法所测距离一般为10~200mm,所测范围为0~500mm,但是,由于储罐的多样性,此方法的适用性不佳。
激光测距仪是通过激光器作为光源进行测距,它是利用激光的单色性、方向性、相干性强等特点来实现高精度距离测量的一种方法。由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪。工业激光测距仪主要用于冶金,化工,矿山,机械等自动化控制,可以测量距离0-100m,测量精度1mm,重复精度0.5mm,可用于高温(1200度以上的液体,固体和粉末等的料位测量),同时可用于各种车辆,天车的定位和防撞,所以激光测距仪以其精度高、抗干扰能力强、可靠性高等特点广泛用于工业领域中。本发明在已有的基础上,提出了一种在直火式滚塑等高温、封闭、动态过程中针对回转体的多点激光测厚装置。该装置就是利用激光测距技术,根据储罐外径规格大小,间接获得回转体内覆层厚度的方法。该装置首先是通过激光发射器阵列发射激光束;利用直火式滚塑模具通气孔,将激光束通过耦合透镜与与之对应的光纤阵列传送到储罐内部轴线处与之对应的的准直透镜阵列;准直透镜阵列接收激光发射器发出之激光束,并形成平行光束射到内覆层待测区域表面;被待测表面反射的激光束与入射到待测物体面上的光束平行,且被对应的光接收阵列所接收;光信号通过光电转换器件CCD转换为电信号传递给处理单元;处理单元采集信号,并根据集成控制器预设定的产品规格大小计算不同区域壁厚。
滚塑储罐内覆层厚度获得之后,还需寻求对其进行控制的方法。考虑到塑料的熔融和粘附能力主要与模具温度有关,即模具温度高的地方,塑料较易先熔融并随模具的转动层层涂覆,粘附树脂会较多,而温度低的部位粘附的树脂相对较少,造成制品壁厚不均。如专利号为CN1445479A专利提出的一种多平行回转窑在线监测系统,该专利通过控制系统驱动红外扫描头,监测回转窑表面温度,并实现故障报警、故障位置标示、壁厚变化趋势预测。这种方法虽然对壁厚均匀性控制产生一定的效果,但是在滚塑等动态旋转、震荡等复杂环境中,壁厚均匀性并非由模具表面温度单一决定,还需旋速等有关,无法直接观测储罐内壁成型情况,故此方法对壁厚控制效果有限。本发明利用多点激光测厚装置,在线监测滚塑储罐内覆层厚度情况,并且利用工计算机根据测得的厚度与平均厚度进行比较,控制燃气管道上的电动执行机构控制燃气流量,实现壁厚的实时监测和控制。本方法把所述多点激光测厚技术与电动控流技术结合起来,通过“监测-计算-分析-控制-监测”循环调节方式,实现滚塑过程中壁厚的闭环控制,保证壁厚均匀性。
发明内容
本发明目的是针对现有的滚塑厚度检测主要依靠人工目测进行无法精确控制壁厚的均匀性的问题,创造地将激光测厚仪应用到滚塑过程中的壁厚的实时检测中,通过自动调节偏差大于设定值对应区域的燃气喷嘴的流量来调节成型的壁厚,即本发明提供了一种滚塑储罐内覆层厚度检测装置与控制方法的同时也提供了相应的成套检测装置,以克服现有技术的缺点。考虑到塑料的熔融和粘附能力主要与模具温度、旋速有关,但是壁厚的差异性主要表现在轴向方向而非周向方向,并且对旋速进行控制易导致旋速不均匀,容易造成壁厚不均,反而增加了滚塑成型的无规律性,所以在此仅对模具温度进行控制。利用多点激光测厚装置,获得的壁厚信号传递给计算机,计算实时平均厚度,并分别比较不同区域实时壁厚与实时平均壁厚之间的差值,通过信号处理模块把壁厚差值信号转化为相对应的流量信号,控制对应管道上的电动执行机构,调节阀门开度,控制燃气流量,从而实现滚塑过程中壁厚的闭环控制,改善了成型情况,提高了壁厚均匀性,减小了工人劳动强度。
本发明的技术方案之一是:
一种滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法,其特征在于包括以下步骤:
首先,利用多点激光测厚装置,同时获得储罐不同燃气喷嘴所对应区域的内覆层壁厚;
其次,将所测得的壁厚信号经过RS232接口传输给计算机;
第三,计算机对壁厚信号进行分析:计算所有区域的实时平均厚度,并分别比较不同燃气喷嘴所对应区域的实时壁厚与实时平均壁厚之间的差值,将分析结果在显示器中以波形的形式显示出来;
第四,通过信号处理模块把壁厚差值信号转化为相对应的流量信号,输入到对应燃气管道的电动执行机构上;
第五,电动执行机构根据接收到的不同区域的流量控制信号,分别调节对应的阀门开度,改变燃气流量,控制滚塑模具不同区域表面的温度,从而实现改变不同区域内覆层厚度;
最后,计算机接收调节过后不同燃气喷嘴所对应区域的实时壁厚wi,并与实时平均壁厚再比对,若差值仍超出要求的范围,则再调节燃气流量,如此循环调节,直至差值A保持在±1mm范围内。
在所述的第三步骤中,对检测的轴向壁厚数据进行处理,方法为:把滚塑模具按轴向方向分为几个区域,区域的数量根据燃气喷嘴的数量确定一一对应;计算机根据下列公式计算所有区域的实时平均厚度 其中wi是不同燃气喷嘴所对应区域的壁厚大小,n为区域划分数量,即燃气喷嘴数量;比较不同区域实时壁厚wi与实时平均壁厚之间的差值A:将分析结果在显示器中以波形的形式显示。
在所述的第六步骤中,通过“监测-计算-分析-控制-监测”循环调节方式,实现滚塑过程中壁厚的闭环控制,保证壁厚均匀性。
本发明的技术方案之二是:
一种滚塑储罐内覆层厚度检测装置,其特征它包括激光发射器阵列11,处理单元阵列12,光电转换器件CCD阵列13,耦合透镜14,发射光纤15,接收光纤15’,绝热套筒16,准直透镜阵列17,光接收阵列18,集成控制器19,RS232接口(20)和计算机30,发射光纤15输入端通过耦合透镜14与激光发射器11连接,发射光纤15输出端连接于准直透镜17,接收光纤15’输入端经耦合透镜14连接于光接收阵列18,光接收器18、准直透镜阵列17均放置在绝热套筒16内部支架上,接收光纤15’输出端通过光电转换器件CCD13与处理单元阵列12相连,激光发射器阵列11、光电转换器件CCD13、处理单元阵列12、耦合透镜14、发射光纤15、接收光纤15’、准直透镜阵列17、光接收阵列(18)组成一组激光测厚仪,多组激光测厚仪组成阵列构成多点激光测厚仪10),并通过集成控制器(19)进行数据采集、控制与显示,多点激光测厚仪10通过RS232接口(20)与计算机30相连接;计算机30通过发射脉冲信号控制各激光发射器阵列11同时发射激光束;各激光发射器阵列11发射的激光束经耦合透镜14耦合至与之对应的发射光纤15,光束经发射光纤15传递至储罐内部轴线处对应的的准直透镜阵列17上;准直透镜阵列17接收激光发射器阵列11发出之激光束后形成平行光束入射到内覆层待测区域表面;内覆层待测表面反射的激光束与入射到待测物体面上的光束平行,且被对应的光接收器18所接收,光接收阵列18所接收到的光束通过耦合透镜14耦合至接收光纤15’,再经接收光纤15’传送到与之对应的光电转换器件CCD13;光信号通过光电转换器件CCD13转换为电信号传递给处理单元阵列12;处理单元阵列12记录并比较激光发射器发出的激光束与接收阵列接收到的激光束之间的时间延迟,即可根据下列公式得出轴线与内覆层内表面间距离L:T=2L/C,其中C为光速,T为反射讯号和发射讯号之间时间延迟;并根据下列公式得出不同待测区域厚度w:w=(D-2L)/2,D为集成控制器19预设定好的产品外径。
所述准直透镜、光接收器固定于储罐内轴线位置绝热套筒内部支架上,绝缘套筒固定于滚塑工作台面上随工作台一起正反摆动,且所述装置均由耐高温材料制成。
所述激光测厚装置通过光纤传输激光,利用光纤的挠性以及直火式滚塑模具的通气孔,将外部的激光发射器、处理单元与储罐内准直透镜、光接收透镜相连,且减少了激光的发散,提高了能量利用率。
所述的激光发射器11为具有较高的大气透气率、灵敏度高和响应速度快的He-Ne气体激光器作为光源,且所用激光为频率为10HZ的脉冲激光,光斑大小为2mm,激光等级为红色二级,功率≤5mW。He-Ne气体激光器。
所述步骤激光发射器、光纤、耦合透镜、准直透镜、光接收器、光电转换器件CCD、处理单元构成一组激光测厚仪,多组激光测厚仪组成阵列共同检测回转体壁厚大小。
所述位于储罐轴线位置的固定装置为圆柱形绝热套筒,绝热套筒穿过直火式滚塑模具的通气孔固定于滚塑工作台面上且不影响滚塑成型,绝热套筒内每隔一段距离设置有一准直透镜与光接收器支架,距离大小根据燃气喷嘴的数量设定,一一对应。
所述准直透镜阵列、光接收阵列外固定于储罐轴线位置绝热套筒内部相应支架上,所述阵列根据具体产品规格不同具体安排,所述装置材料均由耐高温材料制成。
所述激光发射方向为垂直于水平面向上,在此方向上不易受到桶内未溶解粉尘等干扰,有利于提高测量精度。
所述多点激光测距装置内的激光测距仪可根据所生产产品规模大小不同,任意安装或拆卸,提高该方法的适应性。
本发明的在益效果是:
本发明利用激光的单色性好、高亮度、方向性强、抗干扰性强等优等特点可以实现高精度距离测量,通过测量回转体轴线与内覆层内表面间距离,根据储罐外径规格大小,间接获得回转体内覆层厚度。该非接触式测厚方法克服传统方法中对人体有害、对环境要求过高、对被测目标属性要求过严格等缺陷。
本发明利用精密的多点测厚装置和计算机系统相结合,可以在直火式滚塑等高温、封闭、动态回转的环境中,对储罐内覆层进行在线地、准确地、直观地检测,从而得到滚塑内覆层成型状况及壁厚均匀性等情况。
本发明利用多点测厚装置、计算机、信号处理模块、电动执行机构的结合,通过“监测-计算-分析-控制-监测”循环调节方式,实现滚塑过程中壁厚的闭环控制,不断提高壁厚均匀性,且自动化程度高。
本发明所述多点激光测距装置内的激光测距仪可根据所生产产品规模大小不同,任意安装或拆卸,具有较高的适应性。
本发明提高了劳动安全性,降低了劳动强度。
附图说明
图1为一种滚塑储罐内覆层厚度检测装置与控制方法示意图。
图2为图1中所示储罐内部多点激光测距装置局部放大图。
图3为闭环控制原理示意图。
图中,10.多点激光测厚装置;11.激光发射器阵列;12.处理单元阵列;13.光电转换器件CCD阵列;14.耦合透镜;15.发射光纤;15’.接收光纤;16.绝热套筒;17.准直透镜阵列;18.光接收阵列;19.集成控制器;20.RS232接口;30.计算机;31.显示器;40.信号处理模块;50.燃气阀门;60.电动执行机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一。
一种滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法,请参阅图1、2、3。以成型80m3(外径3350mm,总长10155mm,桶身长8490mm,壁厚35mm)全塑卧式储罐,所用粉末为线型低密度聚乙烯(LLDPE)为例,其密度为处于0.915~0.940克/立方厘米之间。储罐成型过程中内覆层厚度检测控制方法包括以下步骤:
[1]根据储罐的理论成型厚度35mm以及表面积,计算需要加入的材料质量为1833kg,如果按一袋LLDPE为25kg,则需要69.35袋,将经过预先计量的塑料材料装入模腔内。
[2]根据储罐桶身长8490mm,以及轴线方向每隔500mm设定一组喷嘴的设计原则,在储罐轴线处的绝热套筒16的固定架上安放1×18组准直透镜阵列17、光接收透镜18阵列,并通过光纤15与对应激光发射器阵列11连接。
[3]合上模具,伺服电机控制滚塑设备启动,与此同时,计算机30通过发射脉冲信号控制多点激光测距装置10测量储罐轴线距内覆层内表面间距离,其具体步骤包括:
①计算机30通过发射脉冲信号控制激光发射器阵列11同时发射激光束;
②利用光纤的挠性以及直火式滚塑模具的通气孔,将储罐外部的不同激光发射器11发射的激光束经耦合透镜14耦合至与之对应的发射光纤15,光束经发射光纤15传递至储罐内部轴线处与之对应的准直透镜阵列17上;
③准直透镜阵列17接收激光发射器阵列11发出之激光束,并形成平行光束入射到内覆层待测区域表面;
④待测表面反射的激光束与入射到待测物体面上的光束平行,且被对应的光接收阵列18所接收,通过耦合透镜14耦合至接收(反馈)光纤15’,并传送到与之对应的光电转换器件CCD13;
⑤光信号通过光电转换器件CCD13转换为电信号传递给处理单元12;
⑥处理单元12记录并计算获得轴线距内覆层内表面间距离L,进而获得不同待测区域厚度wi大小。取其中第9组激光测厚仪为例,处理单元12记录第9组测厚仪的激光发射器发出的激光束与接收光纤15’接收到的激光束之间的时间延迟,根据公式T=2L/C得出轴线距内覆层内表面间距离L=1655,其中C为光速,T为反射讯号和发射讯号之间时间延迟;并根据公式w=(D-2L)/2得出第9组激光测厚仪所测区域厚度w=(3350-2×1655)÷2=20,D为集成控制器预设定的产品外径。
[4]壁厚信号经过RS232接口20传输给计算机30;
[5]计算机30对传递到的壁厚信号进行分析,并将分析结果在显示器31中以波形的形式显示出来。取其中第9组激光测厚仪为例,计算机30接收其壁厚信号,同时,计算机根据下列公式计算所有区域的实时平均厚度 假设其中wi是不同区域壁厚大小,n区域划分数量,即燃气喷嘴数量;比较第9组激光测厚仪所测区域实时壁厚w9与实时平均壁厚之间的差值A:将分析结果在显示器中以波形的形式显示。
[6]信号处理模块40把壁厚差值信号转化为相对应的流量信号,输入到第9组激光测厚仪所对应燃气阀门50的电动执行机构60上;
[7]第9组激光测厚仪所对应电动执行机构60接收流量控制信号,调小阀门开度,降低燃气流量,控制所对应的滚塑模具区域表面的温度,进而改变其内覆层厚度;
[8]多点激光测厚装置10继续获取第9组激光测厚仪所对应的区域内覆层壁厚大小,计算机30接收调节过后区域的实时壁厚w9,并与实时平均壁厚再比对,若差值仍超出要求的范围,则再调节燃气流量,如此循环调节,直至差值A保持在±1mm范围内。其余激光器测厚仪类似所述第9组激光测厚仪,同时工作组成阵列共同检测调控回转体壁厚大小。
实施例二。
如图1-2所示。
一种滚塑储罐内覆层厚度检测控制装置,特别是在直火式滚塑等高温、封闭、动态过程中针对回转体的多点激光测厚装置,包括激光发射器阵列11,光电转换器件CCD阵列13,处理单元阵列12,耦合透镜14,光纤发射光纤与接收光纤15,准直透镜阵列17,光接收阵列18,绝热套筒16,集成控制器19,RS232接口20,计算机30。发射光纤15输入端通过耦合透镜14与激光发射器11连接,发射光纤15输出端14连接于准直透镜17,接收光纤15输入端经耦合透镜14连接于光接收器18,光接收器18、准直透镜17均放置绝热套筒16内部支架上,接收光纤15输出端通过光电转换器件CCD13与处理单元12相连,激光发射器11、光电转换器件CCD13、处理单元12、耦合透镜14、光纤15、准直透镜17、光接收器18组成一组激光测厚仪,多组激光测厚仪组成阵列构成多点激光测厚仪10,并通过集成控制器19进行数据采集、控制与显示,多点激光测厚仪10通过RS232接口20与计算机30相连接。
本发明装置包含有多点激光测厚系统,其原理如下:
[1]计算机30通过发射脉冲信号控制激光发射器阵列11同时发射激光束;
[2]利用光纤的挠性以及直火式滚塑模具的通气孔,将储罐外部的不同激光发射器11发射的激光束经耦合透镜14耦合至与之对应的光纤15,光束经光纤15传递至储罐内部轴线处与之对应的的准直透镜17上;
[3]准直透镜17接收激光发射器11发出之激光束,并形成平行光束入射到内覆层待测区域表面;
[4]待测表面反射的激光束与入射到待测物体面上的光束平行,且被对应的光接收阵列18所接收,通过耦合透镜14耦合至反馈光纤15,并传送到与之对应的光电转换器件CCD13;
[5]光信号通过光电转换器件CCD13转换为电信号传递给处理单元12;
[6]处理单元12记录并比较激光发射器发出的激光束与接收阵列接收到的激光束之间的时间延迟,即可根据下列公式得出轴线与内覆层内表面间距离L:T=2L/C,其中C为光速,T为反射讯号和发射讯号之间时间延迟;并根据下列公式得出不同待测区域厚度w:w=(D-2L)/2,D为集成控制器19预设定好的产品外径。
上述步骤[1]中,由于激光测厚系统所处的工作环境较为复杂——温度高、存在粉尘、热气流等,所以选择具有较高的大气透气率、灵敏度高和响应速度快的He-Ne气体激光器作为光源,且所用激光为频率为10HZ的脉冲激光,光斑大小为2mm,激光等级为红色二级,功率≤5mW。
上述步骤[1]-[6]中,所述激光发射器、光纤、耦合透镜、准直透镜、光接收器、光电转换器件CCD、处理单元构成一组激光测厚仪,多组激光测厚仪组成阵列共同检测回转体壁厚大小。
上述步骤[2]中,位于储罐轴线位置的固定装置为圆柱形绝热套筒,绝热套筒穿过直火式滚塑模具的通气孔固定于滚塑工作台面上且不影响滚塑成型,绝热套筒内每隔一段距离设置有一准直透镜与光接收器支架,距离大小根据燃气喷嘴的数量设定,一一对应。
上述步骤[3][4][5]中,所述准直透镜阵列、光接收阵列外固定于储罐轴线位置绝热套筒内部相应支架上,所述阵列根据具体产品规格不同具体安排,所述装置材料均由耐高温材料制成。
上述步骤[3]中,所述激光发射方向为垂直于水平面向上,在此方向上不易受到桶内未溶解粉尘等干扰,有利于提高测量精度。
上述步骤[1]-[6]中,所述多点激光测距装置内的激光测距仪可根据所生产产品规模大小不同,任意安装或拆卸,提高该方法的适应性。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种滚塑储罐内覆层厚度检测控制方法,其特征在于包括以下步骤:
首先,利用多点激光测厚装置,同时获得储罐不同燃气喷嘴所对应区域的内覆层壁厚;
其次,将所测得的壁厚信号经过RS232接口传输给计算机;
第三,计算机对壁厚信号进行分析:计算所有区域的实时平均厚度,并分别比较不同燃气喷嘴所对应区域的实时壁厚与实时平均壁厚之间的差值,将分析结果在显示器中以波形的形式显示出来;
第四,通过信号处理模块把壁厚差值信号转化为相对应的流量信号,输入到对应燃气管道的电动执行机构上;
第五,电动执行机构根据接收到的不同区域的流量控制信号,分别调节对应的阀门开度,改变燃气流量,控制滚塑模具不同区域表面的温度,从而实现改变不同区域内覆层厚度;
最后,计算机接收调节过后不同燃气喷嘴所对应区域的实时壁厚wi,并与实时平均壁厚再比对,若差值仍超出要求的范围,则再调节燃气流量,如此循环调节,直至差值A保持在±1mm范围内;
在所述的第三步骤中,对检测的轴向壁厚数据进行处理,方法为:把滚塑模具按轴向方向分为几个区域,区域的数量根据燃气喷嘴的数量确定一一对应;计算机根据下列公式计算所有区域的实时平均厚度其中wi是不同燃气喷嘴所对应区域的壁厚大小,n为区域划分数量,即燃气喷嘴数量;比较不同区域实时壁厚wi与实时平均壁厚之间的差值A:将分析结果在显示器中以波形的形式显示。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是在所述循环调节是通过“监测-计算-分析-控制-监测”的方式进行,以实现滚塑过程中壁厚的闭环控制,保证壁厚均匀性。
3.一种滚塑储罐内覆层厚度检测装置,其特征它包括激光发射器阵列(11),处理单元阵列(12),光电转换器件CCD阵列(13),耦合透镜(14),发射光纤(15),接收光纤(15’),绝热套筒(16),准直透镜阵列(17),光接收阵列(18),集成控制器(19),RS232接口(20)和计算机(30),发射光纤(15)输入端通过耦合透镜(14)与激光发射器阵列(11)连接,发射光纤(15)输出端连接于准直透镜阵列(17),接收光纤(15’)输入端经耦合透镜(14)连接于光接收阵列(18),光接收阵列(18)、准直透镜阵列(17)均放置在绝热套筒(16)内部支架上,接收光纤(15’)输出端通过光电转换器件CCD阵列(13)与处理单元阵列(12)相连,激光发射器阵列(11)、光电转换器件CCD阵列(13)、处理单元阵列(12)、耦合透镜(14)、发射光纤(15)、接收光纤(15’)、准直透镜阵列(17)、光接收器阵列(18)组成一组激光测厚仪,多组激光测厚仪组成阵列构成多点激光测厚仪(10),并通过集成控制器(19)进行数据采集、控制与显示,多点激光测厚仪(10)通过RS232接口(20)与计算机(30)相连接;计算机30通过发射脉冲信号控制各激光发射器阵列(11)同时发射激光束;激光发射器阵列(11)中的各激光发射器发射的激光束经耦合透镜(14)耦合至与之对应的发射光纤(15),光束经发射光纤(15)传递至储罐内部轴线处对应的的准直透镜阵列(17)上;准直透镜阵列(17)接收激光发射器阵列(11)发出之激光束后形成平行光束入射到内覆层待测区域表面;内覆层待测表面反射的激光束与入射到待测物体面上的光束平行,且被对应的光接收阵列(18)所接收,光接收阵列(18)所接收到的光束通过耦合透镜(14)耦合至接收光纤(15’),再经接收光纤(15’)传送到与之对应的光电转换器件CCD阵列(13);光信号通过光电转换器件CCD阵列(13)转换为电信号传递给处理单元阵列(12);处理单元阵列(12)记录并比较激光发射器发出的激光束与接收阵列接收到的激光束之间的时间延迟,即可根据下列公式得出轴线与内覆层内表面间距离L:T=2L/C,其中C为光速,T为反射讯号和发射讯号之间时间延迟;并根据下列公式得出不同待测区域厚度w:w=(D-2L)/2,D为集成控制器(19)预设定好的产品外径。
4.如权利要求3所述的厚度检测装置,其特征是所述准直透镜、光接收器固定于储罐内轴线位置绝热套筒内部支架上,绝缘套筒固定于滚塑工作台面上随工作台一起正反摆动,且所述装置均由耐高温材料制成。
5.如权利要求3所述的厚度检测装置,其特征是所述激光测厚装置通过光纤传输激光,利用光纤的挠性以及直火式滚塑模具的通气孔,将外部的激光发射器、处理单元与储罐内准直透镜、光接收透镜相连,且减少了激光的发散,提高了能量利用率。
6.如权利要求3所述的厚度检测装置,其特征是所述的激光发射器阵列(11)为He-Ne气体激光器。
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