CN105547182B - 喷丝板检测设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种喷丝板检测设备，包括：摄像装置，设置在喷丝板放置平面的上方，用于拍摄喷丝板图像；水平旋转台，设有喷丝板的放置部，能够将喷丝板在放置平面上进行旋转；激光测距传感器，设置在喷丝板放置平面的上方，并能够水平移动，用于检测喷丝板板面距离；检测控制装置，接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，并根据喷丝板板面距离调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔。本发明可使喷丝板微孔检测不易漏检。

Description

喷丝板检测设备及方法

技术领域

本发明涉及喷丝板检测技术，特别涉及的是自动化喷丝板检测设备及方法。

背景技术

碳纤维其在高强轻质、耐高温、耐腐蚀等特殊应用领域拥有其他纤维不能比拟的优良性能，是一种军民两用的高新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料，如载人航天(神舟飞船、大飞机的制造)、国防科技(导弹)等国家高科技战略项目均对碳纤维有着巨大的需求量。在我国，目前已有40多家大小企业在生产碳纤维，总产能可达1.6-2万吨。但是由于缺乏核心技术，我国碳纤维实际产量仅有2000吨左右。碳纤维的制造工艺一般为聚丙烯腈纤维(PAN)、沥青基纤维和粘胶纤维经碳化制成。PAN原丝水平的落后是制约国内碳纤维生产水平提高的主要难题。PAN原丝要求高纯度、高强化、细旦化、致密化和均匀化。因此我国碳纤维产业需要进一步提高和完善高性能PAN原丝生产技术，提高原丝品质。

碳纤维原丝喷丝板的材质特殊，多为钽、白金和黄金等贵金属，价格昂贵；且每个碳纤维喷丝板上的微孔一般为1.2-9.8万只，微孔孔径在10-50μm之间，这对喷丝板的品质检测提出了极高的要求。传统的碳纤维喷丝板的检测方式为人工目测，这种方法效率很低，肉眼观测很容易造成部分区域的多个微孔被遗漏。这种肉眼观测的方法无法对喷丝板微孔技术参数进行精确地量化，喷丝板的上机合格率无法得到保证。

现在碳纤维生产厂家对喷丝板的检测大部分使用强光源底部照射检测和显微镜下放大检测两种检测方式。强光源底部照射方式只能观察到整个板面的孔是否透光，是否有孔堵塞，很容易发生漏检，且无法发现孔内细小污垢，更无法对微孔进行数据量化。同目视检测相比，显微镜下检测能够把孔放大，观察到孔内的细小污垢，可是，由于碳纤维喷丝板的微孔多至上万个，且孔与孔之间的距离仅不到100μm，因此漏检情况极易发生，即使检测出某孔出现污垢，在喷丝板上找出此孔也比较困难。并且，一些湿纺法喷丝板的板面为弧面，孔的方向与弧面的法向相一致，显微镜下检测需不断调焦，孔的方向与目镜检测方向角度相差过大时，孔较难检测。同样，这种检测方法也无法对孔的参数是否合格提出相关检测论据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷丝板检测设备，喷丝板微孔检测不易漏检。

为解决上述问题，本发明提出一种喷丝板检测设备，包括：

摄像装置，设置在喷丝板放置平面的上方，用于拍摄喷丝板图像；

水平旋转台，设有喷丝板的放置部，能够将喷丝板在放置平面上进行旋转；

激光测距传感器，设置在喷丝板放置平面的上方，并能够水平移动，用于检测喷丝板板面距离；

检测控制装置，接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，并根据喷丝板板面距离调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔。

根据本发明的一个实施例，还包括水平滑台，所述激光测距传感器连接所述水平滑台，且能够沿所述水平滑台水平移动。

根据本发明的一个实施例，还包括竖直滑台，所述激光测距传感器和所述摄像装置连接在所述竖直滑台上，且能够沿所述竖直滑台竖直移动；所述竖直滑台连接所述水平滑台，且能够沿所述水平滑台水平移动，所述激光测距传感器和所述摄像装置通过所述竖直滑台在所述水平滑台上水平移动。

根据本发明的一个实施例，还包括竖面旋转台，连接在所述摄像装置和所述竖直滑台之间，用于带动所述摄像装置旋转以调整摄像角度。

根据本发明的一个实施例，所述摄像装置的放大倍数可调。

根据本发明的一个实施例，所述摄像装置包括用以成像的感光成像部件和用以调整成像焦距的变焦镜头。

根据本发明的一个实施例，还包括光源，用以提供所述摄像装置拍摄的光源。

根据本发明的一个实施例，还包括用于校正所述激光测距传感器的弧面校正片，设置在所述喷丝板的放置部旁。

根据本发明的一个实施例，还包括校正片，其上设有若干校正孔，所述校正孔用于和喷丝板微孔比较以校正所述摄像装置的放大倍数。

本发明还提供一种喷丝板检测方法，包括以下步骤：

S1：放置喷丝板于水平旋转台上，启动所述水平旋转台旋转喷丝板；

S2：将激光测距传感器设置在喷丝板放置平面的上方，激光测距传感器对喷丝板的全部或部分板面进行激光扫描，检测获得喷丝板板面距离，将喷丝板板面距离传输给检测控制装置；

S3：检测控制装置接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓，根据喷丝板板面轮廓确定喷丝板板面曲率；

S4：检测控制装置根据喷丝板板面曲率调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S3中，根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓之后，将喷丝板板面轮廓进行三维重建，根据三维重建图形确定所述喷丝板板面曲率。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4之后还包括步骤S5：检测控制装置将测定的喷丝板微孔的孔位置数据和所述三维重建图形进行合成。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S5之后还包括步骤S6：判断喷丝板或喷丝板微孔是否合格，若所述喷丝板曲率超过预设范围，则判定所述喷丝板不合格，若喷丝板微孔不符合预设的微孔标准，则判定该微孔不合格。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S2中，激光测距传感器对喷丝板板面进行激光扫描的方式包括：所述激光测距传感器沿喷丝板俯视图中的中心线方向等速水平运动，同时所述水平旋转台旋转所述喷丝板，所述喷丝板每旋转一圈所述激光测距传感器记录所述喷丝板该圈的距离，从而获得喷丝板板面距离。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S2中，激光测距传感器对喷丝板的全部或部分板面进行激光扫描之前，还使用设置在所述喷丝板的放置部旁的弧面校正片校正所述激光测距传感器。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S4之前还包括使用设置在喷丝板旁边的校正片校正所述摄像装置，所述校正片上设有若干校正孔，所述校正孔用于和喷丝板微孔比较以校正所述摄像装置的放大倍数。

采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果：本发明通过激光测距传感器检测处于水平旋转台上旋转的喷丝板，可以获得喷丝板板面距离，根据板面距离可以获知喷丝板板面情况，当喷丝板板面为弧面时，可以获知弧面的弧度，从而根据测得的弧面调整摄像装置的拍摄角度，拍摄平面与检测点切面平行，则拍摄平面与需检测的微孔的孔轴向大致垂直，微孔在图像中较为清晰，因而不易漏孔。

此外，由于将喷丝板板面数据化，可以通过检测数据与标准数据比较而自动判断是否合格，将图像中的微孔位置与测定的喷丝板板面数据融合，方便机器寻孔，不会出现发现污孔后难以定位该孔的情况，以便更好地实现自动化。

附图说明

图1为本发明实施例的喷丝板检测设备的结构示意图；

图2为本发明实施例的喷丝板检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

图1示出本发明实施例的喷丝板检测设备，包括：摄像装置(11和12)、水平旋转台18、激光测距传感器14和检测控制装置24。

摄像装置设置在喷丝板19放置平面的上方，用于拍摄喷丝板19图像，在进行检测工作时，摄像装置对准喷丝板19的相应位置进行拍摄，拍摄的图像传给检测控制装置24，摄像装置有线或无线连接检测控制装置24。

在一个实施例中，摄像装置的放大倍数可调节，具体的，如图1所示，摄像装置包括用以成像的感光成像部件11和用以调整成像焦距的变焦镜头12。感光成像部件11例如是一定像素的相机或是CCD(电荷耦合元件)图像传感器等，能够用来感知成像的物件。变焦镜头12设置在感光成像部件11的前端，用于调节成像焦距，使得图像画面更为清晰。

可选的，喷丝板检测设备还包括光源13，用以提供摄像装置拍摄的光源，在图1中，光源13设置在变焦镜头12的端面位置处，若需要图像更亮或曝光，则可开启调整光源13。

水平旋转台18上设有喷丝板19的放置部，在图1中，水平旋转台18可选的是设置在固定台22上，固定台22内可以放置一些控制设备23等，由于喷丝板19一般为圆形，因而水平旋转台18的放置部设置为内径与喷丝板19匹配的圆形，喷丝板19可固定在该放置部上，水平旋转台18可由电机控制以一定的转速旋转，从而能够带动喷丝板19在放置平面上进行旋转，放置平面即为喷丝板所处的平面。

激光测距传感器14设置在喷丝板19放置平面的上方，并能够水平移动，用于检测喷丝板19板面距离。激光测距传感器14的基本原理是通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离，水平移动激光测距传感器，同时配合水平旋转台旋转喷丝板19，使得喷丝板19板面可以有序地落入激光测距传感器14感应范围，以将喷丝板19板面各个部位进行距离测量，便可获得喷丝板19板面距离，激光测距传感器14与检测控制装置24有线或无线连接，能够进行数据通信，激光测距传感器14将喷丝板19板面距离传输给检测控制装置24。

检测控制装置24接收激光测距传感器14的喷丝板19板面距离，根据激光测距传感器14测量喷丝板板面各检测点的距离的顺序，可以将获得的喷丝板19板面距离依顺序对应到相应检测点上，从而可以根据喷丝板19板面距离构建出喷丝板19板面的三维图像，若喷丝板19为一弧面，则构建的三维图像具有一定的弧度，根据相应位置的弧度调整摄像装置对该检测点的拍摄角度，使得拍摄平面和该检测点的切面平行，换言之，检测控制装置24可根据喷丝板板面距离调整摄像装置的拍摄角度，拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板19检测点的切面大致平行。

当然也可以根据三维图像而人工手动调整摄像装置的拍摄弧度，调整好摄像装置后，摄像装置进行拍摄，变焦镜头12可以调节焦距，调整图像放大倍数，感光成像部件11获取经变焦镜头12放大后的图像，可在各检测点上均予以拍摄，配合光源13照射，可以将喷丝板19微孔在图像中显示清楚，所获得的图像传输给检测控制装置24，检测控制装置24接收摄像装置的喷丝板19图像以测定喷丝板微孔。由于拍摄角度对准微孔，因而微孔在图像中清晰，不会由于像现有技术中的由于观察角度与微孔孔向的偏差角度过大而易遗漏微孔，容易看清各检测点的微孔，且能判断微孔内是否有污垢。

在构建有三维图像的基础上，将摄像装置拍摄的图像中的微孔与该三维图像进行图像融合，从而可以重建该喷丝板具有微孔的图像，更利于检测自动化，也便于分析观察。

在一个具体的实施例中，喷丝板检测装置还包括水平滑台16，激光测距传感器14连接水平滑台16，且能够沿水平滑台16水平移动。更具体的，喷丝板检测装置还包括竖直滑台17，激光测距传感器14和所述摄像装置连接在竖直滑台17上，且能够沿竖直滑台17竖直移动；竖直滑台17连接水平滑台16，且能够沿水平滑台16水平移动，激光测距传感器14和摄像装置通过所述竖直滑台17在水平滑台16上水平移动。通过水平滑台16和竖直滑台17实现了激光测距传感器14和摄像装置的水平运动和竖直运动，便于校正与调焦。

在一个较佳的实施例中，喷丝板检测装置还包括竖面旋转台15。竖面旋转台15连接在摄像装置和竖直滑台17之间，用于带动摄像装置旋转以调整摄像角度。摄像装置可通过水平滑台16水平移动，通过竖面旋转台15旋转，从而可以调整拍摄角度。

可选的，喷丝板检测装置还包括用于校正激光测距传感器14的弧面校正片20，设置在喷丝板19的放置部旁，由于弧面校正片20的弧度已知，因而在测量喷丝板19板面之前可先用弧面校正片20进行校正，使得激光测距传感器14所测更精准。

可选的，喷丝板检测装置还包括校正片21。校正片21同样设置在喷丝板19的放置部的旁边，校正片21上设有若干校正孔，各校正孔的孔径已知，通过校正孔可以测定摄像装置的放大倍数，校正孔和喷丝板19微孔比较后可用于校正摄像装置的放大倍数。

图2示出本发明实施例的喷丝板检测方法，包括以下步骤：

S1：放置喷丝板于水平旋转台上，启动所述水平旋转台旋转喷丝板；

S2：将激光测距传感器设置在喷丝板放置平面的上方，激光测距传感器对喷丝板的全部或部分板面进行激光扫描，检测获得喷丝板板面距离，将喷丝板板面距离传输给检测控制装置；

S3：检测控制装置接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓，根据喷丝板板面轮廓确定喷丝板板面曲率；

S4：检测控制装置根据喷丝板板面曲率调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔。

具体的，下面结合图1和图2对本发明实施例进行详细的描述，但并不作为限制。

在步骤S1中，将喷丝板19放置到水平旋转台18上，在转速较高时可以将喷丝板19固定住，启动水平旋转台18旋转，可以通过电机控制水平旋转台18以一定的转速进行旋转，水平旋转台18可以整个台面旋转，也可以是部分旋转，能够带动喷丝板19旋转即可。

在步骤S2中，激光测距传感器14设置在喷丝板19放置平面的上方，也就是激光测距传感器14对准喷丝板19上的部位，对喷丝板19的全部位置或部分位置进行激光扫描，扫描过的位置都会生成相应的距离信号，从而形成喷丝板19板面距离(包含所有检测点的距离)，激光测距传感器14将喷丝板19板面距离传输给检测控制装置24。

更具体的，在步骤S2中，激光测距传感器14对喷丝板19板面进行激光扫描的方式包括：激光测距传感器14沿喷丝板19俯视图中的中心线方向等速水平运动，同时水平旋转台18旋转所述喷丝板19，喷丝板19每旋转一圈激光测距传感器14记录喷丝板该圈的距离，这样便可以全面扫描喷丝板板面各检测点的距离，从而获得喷丝板19板面距离。

较佳的，在步骤S2中，激光测距传感器14对喷丝板19的全部或部分板面进行激光扫描之前，还使用设置在所述喷丝板19的放置部旁的弧面校正片20校正所述激光测距传感器14，具体可以参看本发明设备部分的描述，在此不再赘述。

在步骤S3中，检测控制装置24接收激光测距传感器14的喷丝板19板面距离，根据喷丝板19板面距离确定喷丝板19板面轮廓，由于喷丝板19板面距离测量时依照一定的顺序，因而按照该顺序将各距离还原，形成喷丝板19板面轮廓，根据喷丝板19板面轮廓确定喷丝板19板面曲率，非常适合用于对喷丝板19为弧面的情况时的检测。

可选的，在所述步骤S3中，根据喷丝板19板面距离确定喷丝板19板面轮廓之后，将喷丝板19板面轮廓进行三维重建，可采用现有的三维重建技术进行图像重建，根据三维重建图形确定喷丝板19板面曲率。

在步骤S4中，检测控制装置24根据喷丝板19板面曲率调整摄像装置的拍摄角度，拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板19检测点的切面大致平行，检测控制装置24接收摄像装置的喷丝板19图像以测定喷丝板19微孔，具体可以参看本发明设备部分的描述，在此不再赘述。

较佳的，在所述步骤S4之前还包括调焦步骤，使用设置在喷丝板19旁边的校正片21校正所述摄像装置，所述校正片21上设有若干校正孔，所述校正孔用于和喷丝板微孔比较以校正所述摄像装置的放大倍数，具体可以参看本发明设备部分的描述，在此不再赘述。

进一步的，在步骤S4之后还包括步骤S5：检测控制装置24将测定的喷丝板19微孔的孔位置数据和三维重建图形进行合成。更进一步的，在所述步骤S5之后还包括步骤S6：判断喷丝板或喷丝板微孔是否合格，若所述喷丝板曲率超过预设范围，则判定所述喷丝板19不合格，若喷丝板19微孔不符合预设的微孔标准，则判定该微孔不合格。当不合格孔超过一定比例时，则可判定为喷丝板19不合格。由于建有三维图像，因而可以将合格孔和不合格孔在三维图像上进行标记，或用色彩予以区分。

将喷丝板19通过数据化形式呈现，并通过三维图像进行显示，便于观察分析，也有利于数据处理，例如可以通过报表打印将测试结果打印出来。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (16)

1.一种喷丝板检测设备，其特征在于，包括：

摄像装置，设置在喷丝板放置平面的上方，用于拍摄喷丝板图像；

水平旋转台，设有喷丝板的放置部，能够将喷丝板在放置平面上进行旋转；

激光测距传感器，设置在喷丝板放置平面的上方，并能够水平移动，用于检测喷丝板板面距离；

检测控制装置，接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，并根据喷丝板板面距离调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔；检测控制装置根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓，根据喷丝板板面轮廓确定喷丝板板面曲率；检测控制装置根据喷丝板板面曲率调整所述摄像装置的拍摄角度。

2.如权利要求1所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括水平滑台，所述激光测距传感器连接所述水平滑台，且能够沿所述水平滑台水平移动。

3.如权利要求2所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括竖直滑台，所述激光测距传感器和所述摄像装置连接在所述竖直滑台上，且能够沿所述竖直滑台竖直移动；所述竖直滑台连接所述水平滑台，且能够沿所述水平滑台水平移动，所述激光测距传感器和所述摄像装置通过所述竖直滑台在所述水平滑台上水平移动。

4.如权利要求3所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括竖面旋转台，连接在所述摄像装置和所述竖直滑台之间，用于带动所述摄像装置旋转以调整摄像角度。

5.如权利要求1所述的喷丝板检测设备，其特征在于，所述摄像装置的放大倍数可调。

6.如权利要求5所述的喷丝板检测设备，其特征在于，所述摄像装置包括用以成像的感光成像部件和用以调整成像焦距的变焦镜头。

7.如权利要求6所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括光源，用以提供所述摄像装置拍摄的光源。

8.如权利要求1所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括用于校正所述激光测距传感器的弧面校正片，设置在所述喷丝板的放置部旁。

9.如权利要求1所述的喷丝板检测设备，其特征在于，还包括校正片，其上设有若干校正孔，所述校正孔用于和喷丝板微孔比较以校正所述摄像装置的放大倍数。

10.一种如权利要求1-9中任意一项所述的喷丝板检测设备的喷丝板检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：放置喷丝板于水平旋转台上，启动所述水平旋转台旋转喷丝板；

S2：将激光测距传感器设置在喷丝板放置平面的上方，激光测距传感器对喷丝板的全部或部分板面进行激光扫描，检测获得喷丝板板面距离，将喷丝板板面距离传输给检测控制装置；

S3：检测控制装置接收所述激光测距传感器的喷丝板板面距离，根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓，根据喷丝板板面轮廓确定喷丝板板面曲率；

S4：检测控制装置根据喷丝板板面曲率调整所述摄像装置的拍摄角度，所述拍摄角度使得拍摄平面与喷丝板检测点的切面大致平行，检测控制装置接收所述摄像装置的喷丝板图像以测定喷丝板微孔。

11.如权利要求10所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据喷丝板板面距离确定喷丝板板面轮廓之后，将喷丝板板面轮廓进行三维重建，根据三维重建图形确定所述喷丝板板面曲率。

12.如权利要求11所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S4之后还包括步骤S5：检测控制装置将测定的喷丝板微孔的孔位置数据和所述三维重建图形进行合成。

13.如权利要求12所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S5之后还包括步骤S6：判断喷丝板或喷丝板微孔是否合格，若所述喷丝板曲率超过预设范围，则判定所述喷丝板不合格，若喷丝板微孔不符合预设的微孔标准，则判定该微孔不合格。

14.如权利要求10所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，激光测距传感器对喷丝板板面进行激光扫描的方式包括：所述激光测距传感器沿喷丝板俯视图中的中心线方向等速水平运动，同时所述水平旋转台旋转所述喷丝板，所述喷丝板每旋转一圈所述激光测距传感器记录所述喷丝板该圈的距离，从而获得喷丝板板面距离。

15.如权利要求10所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S2中，激光测距传感器对喷丝板的全部或部分板面进行激光扫描之前，还使用设置在所述喷丝板的放置部旁的弧面校正片校正所述激光测距传感器。

16.如权利要求10所述的喷丝板检测方法，其特征在于，在所述步骤S4之前还包括使用设置在喷丝板旁边的校正片校正所述摄像装置，所述校正片上设有若干校正孔，所述校正孔用于和喷丝板微孔比较以校正所述摄像装置的放大倍数。