CN109944714B - 一次料斗下料速度的在线检测装置 - Google Patents

Abstract

一种一次料斗下料速度的在线检测装置，安装支架固定在一次料斗旁，在该安装支架的上端一侧表面通过连接支撑板安装有支撑横梁，并使该支撑横梁能够绕安装支架转动180°。所述高分辨率相机和结构光扫描仪均通过安装板固定在该支撑横梁悬臂端的下表面，并分别位于该安装板的两端。防爆控制箱固定在安装支架的外表面。电源线与数据线的一端与所述高分辨率相机和结构光扫描仪连通，另一端与防爆箱各端口连通。本发明实现了一次料斗在线自动检测，减少人为干预，实现一次料斗下料速度精确控制，确保药浆在最佳状态下完成浇注并在燃烧室内流平，避免气孔问题发生，保证产品质量的稳定性。

Description

一次料斗下料速度的在线检测装置

技术领域

本发明属于固体火箭发动机装药技术领域，涉及一种推进剂浇注过程中一次料斗下料速度的在线检测装置。

背景技术

大型燃烧室浇注时药浆先由混合锅翻料至一次料斗中，再由一次料斗通过花板下料至二次料斗，最后由二次料斗浇入燃烧室壳体内。下料速度是指由一次料斗进入二次料斗经花板的单孔流速，是影响燃烧室浇注质量的关键参数。下料速度快，除气效果差，反之，有利于除气效果。表面上看，下料速度慢更有利于除气彻底，但是会造成浇注周期延长，药浆的粘度会发生变化，工艺性能变差，影响药浆在燃烧室壳体内的流平性，不利于其填充密实。因此选择最优的下料速度，并在浇注过程中精确检测及控制非常关键。

目前，燃烧室浇注过程中一次料斗药浆下料速度通过一段时间内的平均下料速度进行表征，即自下料初始，以规定的一段时间为单位计算，通过调节阀门开度大小以控制下料速度满足工艺要求范围。当下料速度大于工艺要求范围时，调小阀门开度；当下料速度小于工艺要求范围时，调大阀门开度。该方法有着诸如：下料速度计算滞后，工艺过程控制不具备实时性；下料速度不稳定，忽快忽慢，容易造成除气不彻底或药浆工艺性能变差等缺点。一旦因下料速度不当而引起质量问题，则需要对出现问题的发动机进行挖药灌浆等操作，造成人力物力的浪费和巨大的经济损失。

专利号为201310483732的发明创造中公开了一种光纤液位动态监测仪，由ASE光源、光纤敏感头、PIN管检测电路、控制电路、步进电机、重锤等组成。控制电路板通过导线与步进电机相连，步进电机通过转轴与齿轮传动系统连接，齿轮传动系统与绕线轮相连，绕线轮通过连接线与重锤相连，光纤敏感头固定在重锤上。该监测仪具有安全防爆、受外界环境影响小、测量精度高和可实现动态测量等优点，但该光纤液位动态监测仪仅适用于流动性液体的监测，并不适于高固含量粘稠状液体的监测，尤其是在固体推进剂装药领域无法应用。

经检索，无类似技术。

发明内容

为克服现有技术中存在的解决人工测量、计算下料速度过程中下料不稳定导致的燃烧室浇注质量隐患的不足，本发明提出了一种一次料斗下料速度的在线检测装置。

本发明包括安装支架、支撑横梁、结构光扫描仪、相机和连接支撑板。所述的安装支架固定在一次料斗旁，在该安装支架的上端一侧表面通过连接支撑板安装有支撑横梁，并使该支撑横梁能够绕安装支架转动180°。所述相机和结构光扫描仪均通过安装板固定在该支撑横梁悬臂端的下表面，并分别位于该安装板的两端。防爆控制箱固定在安装支架的外表面。电源线与数据线的一端与所述相机和结构光扫描仪连通，另一端与防爆箱各端口连通。

所述支撑横梁的中心线与所述安装支架的中心线相互垂直。

所述连接支撑板分为下支撑板和上支撑板；其中的下支撑板固定在该安装支架外圆周表面一侧，并使该下支撑板的表面与安装支架的中心线相互垂直；所述的上支撑板焊接在支撑横梁固支端的外圆周表面上，并使该上支撑板的表面与支撑横梁的中心线相互平行；

在所述下支撑板与上支撑板上有同轴的销孔，通过连接销将支撑横梁的固支端与安装支架之间转动连接。所述连接销的中心线与所述安装支架的中心线相互平行。

本发明要解决的技术问题是：实现一次料斗在线自动检测，解决人工测量、计算下料速度过程中下料不稳定导致的燃烧室浇注质量隐患。

为解决现有技术存在的质量隐患，本发明提出了一种能够在线自动检测燃烧室浇注过程中一次料斗下料速度的方法。

应用本发明，推进剂放置在一次料斗内后，开启检测系统，打开一次胶管阀开始浇注，通过相机获取的一次料斗空腔体积三维坐标传输至计算机系统，针对燃烧室药浆浇注过程中，一次料斗中空腔体积逐渐增大，空腔的径向尺寸、纵向尺寸及壁厚出现不规律的变化。通过相机进行不同位置的拍照摄影从而模拟计算一次料斗内腔的三维模型。利用结构光扫描仪扫描技术经过系统比对，图像处理后可以得到空腔的三维坐标，测定某时刻空腔的径向尺寸、纵向尺寸以及壁厚等参数，对一次料斗内推进剂药面点云数据采集，实时计算体积数据并推导出下料速度，到输出调节阀阀位信号至浇注控制系统。结合工艺要求的下料速度范围给出一次下料速度指令，浇注控制系统接受指令后，通过对程序内历史一次下料速度与阀门开度的数据对比后发出电信号并转换为气动信号输入胶管阀控制系统来提交一次胶管阀阀门开度大小，从而实现一次下料速度的在线检测与控制。减少人为干预，实现一次料斗下料速度精确控制，确保药浆在最佳状态下完成浇注并在燃烧室内流平，避免气孔问题发生，保证产品质量的稳定性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为下支撑板的结构示意图；

图4为本发明与一次料斗的配合使用示意图。

图中：1.防爆控制箱2.安装支架；3.下支撑板；4.上支撑板；5.连接销；6.开口销；7.电源线；8.数据线；9.连接螺栓；10.相机；11.结构光扫描仪；12.支撑横梁；13.一次料斗；14.连接螺母；15.地脚螺栓；16.安装底座。

具体实施方式

本实施例是在线检测一次料斗下料速度的装置，包括安装支架2、支撑横梁12、结构光扫描仪11、相机10和连接支撑板。所述的安装支架通过安装底座16、地脚螺栓18和连接螺母17固定在一次料斗13旁，在该安装支架2的上端一侧表面通过连接支撑板安装有支撑横梁12，并使该支撑横梁的中心线与所述安装支架的中心线相互垂直。所述相机10和结构光扫描仪11均通过安装板固定在该支撑横梁12悬臂端的下表面，并分别位于安装板的两端。防爆控制箱1固定在安装支架的外表面。电源线7与数据线8的一端与所述相机10和结构光扫描仪11连通，另一端与防爆箱各端口连通。

所述防爆箱、结构光扫描仪11和相机10均采用现有技术。

所述支撑横梁与安装支架之间通过连接支撑板转动连接。所述的连接支撑板分为下支撑板3和上支撑板4。将所述下支撑板焊接在该安装支架外圆周表面一侧，并使该下支撑板的表面与安装支架的中心线相互垂直；所述的上支撑板焊接在支撑横梁固支端的外圆周表面上，并使该上支撑板的表面与支撑横梁的中心线相互平行。所述的下支撑板3与上支撑板4的结构相同。

在所述下支撑板与上支撑板上有同轴的销孔，连接销5安装在该销孔内，并通过开口销6固紧；所述支撑横梁的固支端能够绕该连接销转动80°。

Claims (4)

1.一种一次料斗下料速度的在线检测装置，其特征在于，包括安装支架、支撑横梁、结构光扫描仪、高分辨率相机和连接支撑板；所述的安装支架固定在一次料斗旁，在该安装支架的上端一侧表面通过连接支撑板安装有支撑横梁，并使该支撑横梁能够绕安装支架转动180°；所述高分辨率相机和结构光扫描仪均通过安装板固定在该支撑横梁悬臂端的下表面，并分别位于该安装板的两端；防爆控制箱固定在安装支架的外表面；电源线与数据线的一端与所述高分辨率相机和结构光扫描仪连通，另一端与防爆箱各端口连通；

通过相机获取的一次料斗空腔体积三维坐标传输至计算机系统，针对燃烧室药浆浇注过程中，一次料斗中空腔体积逐渐增大，空腔的径向尺寸、纵向尺寸及壁厚出现不规律的变化，通过相机进行不同位置的拍照摄影从而模拟计算一次料斗内腔的三维模型；利用结构光扫描仪扫描技术经过系统比对，图像处理后得到空腔的三维坐标，测定某时刻空腔的径向尺寸、纵向尺寸以及壁厚，对一次料斗内推进剂药面点云数据采集，实时计算体积数据并推导出下料速度，到输出调节阀阀位信号至浇注控制系统；按照工艺要求的下料速度范围给出一次下料速度指令，浇注控制系统接受指令后，通过对程序内历史一次下料速度与阀门开度的数据对比后发出电信号并转换为气动信号输入胶管阀控制系统来提交一次胶管阀阀门开度大小，从而实现一次下料速度的在线检测与控制。

2.如权利要求1所述一次料斗下料速度的在线检测装置，其特征在于，所述支撑横梁的中心线与所述安装支架的中心线相互垂直。

3.如权利要求2所述一次料斗下料速度的在线检测装置，其特征在于，所述连接支撑板分为下支撑板和上支撑板；其中的下支撑板固定在该安装支架外圆周表面一侧，并使该下支撑板的表面与安装支架的中心线相互垂直；所述的上支撑板焊接在支撑横梁固支端的外圆周表面上，并使该上支撑板的表面与支撑横梁的中心线相互平行。

4.如权利要求3所述一次料斗下料速度的在线检测装置，其特征在于，在所述下支撑板与上支撑板上有同轴的销孔，通过连接销将支撑横梁的固支端与安装支架之间转动连接；所述连接销的中心线与所述安装支架的中心线相互平行。

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