CN111486782A - 一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，包括由激光发射部、激光接收部、电磁感应发射部、涡流效应接收部、信号放大器、红外线发射器、激光时间测量部、激光角度测量部、电磁感应信号处理器、电磁感应模数转换器、运算分析部、信号传输线、监测设备行走轨道、监测设备行走小车、计算机和显示器组成。本发明利用激光反射和电磁回路原理同时测得距喷涂膜层外表面的距离和距喷涂膜层底部钢制内胆的距离，通过运算分析得到涂层膜厚的数据，利用计算机将该数据转化成直观立体的图像形式，操作工人通过图像对喷涂膜厚进行监控，并能准确得到喷涂过程中的膜厚变化情况，提高了喷涂膜厚的可靠性，为产品质量和使用寿命提供了保障。

Description

一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备
技术领域
本发明涉及涂层测厚技术领域，具体为一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备。
背景技术
目前国内外常用的涂层测厚，主要有磁感应测量、电涡流测量和荧光X射线测量等。
磁感应测量主要是利用测头经过非铁磁覆层而流入铁磁基体的磁通的，来测定覆层厚度。电涡流测量主要是利用测头线圈中产生电磁场，测头靠近导体时，就在其中形成了涡流，测头离导电基体越近，涡流越大，反射阻抗也越大，这个反馈作用量表征了测头与导电基体之间距离的大小，也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。荧光X射线测量主要是利用，X射线的能量穿过金属镀层的同时，金属元素其电子会反射稳定的能量波谱，通过该波谱分析可得到薄膜表层的厚度。
磁感应测量及电涡流测量虽然能够准确测得薄膜涂层的厚度，但是需要将其探头紧贴在被测膜层表面，这就需要被测膜层表面是一个坚实平整的基础面，才能保证所测厚度的精准度。而X射线通过穿透介质、分析波谱来得到厚度的方法，需要被穿透的介质应为单一均匀的介质，不得为混合物，否则测得的波谱会出现较大偏差。
SF双层油罐FRP外层喷涂过程中，由于喷涂材料由不饱和聚酯树脂、玻璃纤维、固化剂或其他外加剂混合而成，其内部介质分布并不均匀，不能通过X射线进行波谱分析。由于固化剂与树脂之间的反应需要时间，所以在喷涂过程中，喷涂层为一个具有可塑性的粘软的面层，磁感应和电涡流测头不能做到在对膜厚无干涉的情况下无缝紧贴喷涂面，所以不能准确测得喷涂面的厚度。所以现有的膜厚测量方法及工具都无法满足SF双层油罐FRP外层喷涂过程中的膜厚监测及控制。
激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀、最准的尺、最亮的光”。使用激光测距现已广泛应用于人们的生产生活中。通过向被测物体发射一束很细的激光，激光到达喷涂表面后经反射回到激光发射器，通过计数器测定激光束从发射到接收的时间，计算出激光发射器距被测物体即涂覆层表面的距离。激光测距具有精度高、速度快、性能可靠，且可通过连续发射不间断的监测距离变化。
电磁感应是通过测定各种导磁材料的磁阻，测定值会因其表面非导磁覆盖层厚度的不同而发生改变，利用这一特性，可得到测头距导磁材料表面的距离。
SF双层油罐是由内层的钢制内胆、中间夹层及外层玻璃纤维增强塑料(简称“FRP外层”)组成，利用激光的反射及电磁感应与导磁材料之间产生电磁回路的原理，分别测得监测点距FRP外层上表面的距离和FRP外层下表面的距离，再利用其输出的数字信号与计算机相连，通过简单运算分析即可在不接触FRP外层的情况下得到喷涂膜层的精确厚度。设定该监测设备的数字信号传输频率，即可得到由点及面的数字信号网，通过计算机处理，将数字信号转化成直观的图像形式，即可一目了然的掌握SF双层油罐在喷涂过程中每一个部位的喷涂厚度情况，并可根据该数据信息对喷涂过程进行调整，使喷涂完毕后的成品油罐FRP外层均能保证其均匀性且不低于设计厚度。保证SF双层油罐FRP外层的整体质量和性能要求。
在文件SH/T 3178-2015《加油站用埋地钢-玻璃纤维增强塑料双层油罐工程技术规范》中规定SF双层油罐的FRP外层膜厚不得小于4mm。玻璃钢涂层采用喷射法工艺制作时通常需要根据经验确定喷射遍数下的涂层厚度。但是在喷涂过程中喷涂层的厚度只能预估，无法精确测量，喷射完毕固化后才能使用现有测厚仪进行精确测量。如测量厚度≤4mm，则需返工进行手糊补贴，这样不仅会增加制作工时，也会对玻璃钢层的整体性、整体强度及外观造成一定的影响。如果一次性喷涂膜层过厚，极易引起“爆聚”现象，导致FRP外层变色、其强度、抗腐蚀性能都会下降，直接影响油罐的使用寿命。由于喷涂过程中无法精确监测油罐外层各部位的膜厚情况，喷涂不均也是常见问题之一。喷涂膜厚不均一方面可能造成局部厚度过厚或局部厚度过薄，不仅增加的原材料的使用量，还不能避免人工修补，增加人工工时，增加了整体的制作成本，也不利于质量控制。因此研制一种能在制作过程中时时全方位的监测玻璃钢涂层厚度的设备至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，可以利用激光反射和电磁感应脉冲反射分别测得测距仪距喷涂外表面和SF钢制内胆外表面的距离，通过运算得出涂覆层的膜厚，并将分析结果转化成图像，直观形象的反应涂覆膜厚度，实现在喷涂过程中即可控制喷涂厚度，避免人工返修或原材料浪费的情况，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，包括由激光发射部、激光接收部、电磁感应发射部、涡流效应接收部、信号放大器、红外线发射器、激光时间测量部、激光角度测量部、电磁感应信号处理器、电磁感应模数转换器、运算分析部、信号传输线、监测设备行走轨道、监测设备行走小车、计算机和显示器组成；
所述激光发射部和电磁感应发射部呈水平交替排列在监测设备外壳体的前端面，激光接收部和涡流效应接收部设置于激光发射部和电磁感应发射部的正下方，且每组发射部和接受部呈上下一一对应排列；所述信号放大器设置于激光接收部的前侧，在电磁感应发射部的中心设置有红外线发射器，红外线发射器垂直于油罐罐体发射红外线；所述激光发射部和激光接收部以及电磁感应发射部和涡流效应接收部的后方还分别设置有激光时间测量部、激光角度测量部、电磁感应信号处理器和电磁感应模数转换器，所述激光时间测量部和激光角度测量部通过信号传输线与激光接收部、涡流效应接收部相连；所述激光时间测量部和激光角度测量部的后方设置有运算分析部，运算分析部通过运算分析得出玻璃钢喷涂层的膜厚，并将整组信息通过数据传输线传送至计算机，计算机将该组数据信息显示在油罐图像相应位置的显示器上；
所述监测设备外壳体安装在带有行走轮子的可调节高度的监测设备行走小车上，监测设备行走小车安装在监测设备行走轨道上；所述油罐罐体的钢制内胆架设在喷涂车上，喷涂车安装在喷涂车轨道上。
作为本发明更进一步地技术方案，所述监测设备外壳体上还设置有开关按钮，在监测设备外壳体侧面的底部还设置有一排散热孔。
作为本发明更进一步地技术方案，所述电磁感应发射部、油罐罐体的钢制内胆、涡流效应接收部之间形成一个闭合的磁回路。
作为本发明更进一步地技术方案，所述监测设备行走小车上设置有固定卡扣，用于固定监测设备外壳体，监测设备外壳体通过监测设备行走小车调节高度至与油罐罐体、喷涂车在同一轴线上。
作为本发明更进一步地技术方案，所述喷涂车上的喷枪喷口的喷射面正对旋转的油罐罐体。
作为本发明更进一步地技术方案，所述监测设备外壳体在激光发射部的下方还设置有激光发射器角度调整按钮。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，利用激光反射和电磁回路原理同时测得距喷涂膜层外表面的距离和距喷涂膜层底部钢制内胆的距离，通过运算分析得到涂层膜厚的数据，利用计算机将该数据转化成直观立体的图像形式，操作工人实际喷涂过程中，可通过形象具体的图像对喷涂过程中的喷涂膜厚进行监控，并能准确的得到喷涂过程中的膜厚变化情况，提高了喷涂膜厚的可靠性，既能避免不必要的材料浪费，又能保证喷涂膜厚的均匀性、FRP外层的整体性，为SF双层油罐的产品质量和使用寿命提供了保障。
附图说明
图1为本发明的监测设备结构图；
图2为本发明的激光测距部分剖面图；
图3为本发明的电磁感应测距部分剖面图；
图4为本发明的喷涂测距侧视图；
图5为本发明的喷涂测距俯视图。
图中：1激光发射部、2激光接收部、3电磁感应发射部、4涡流效应接收部、5信号放大器、6红外线发射器、7激光时间测量部、8激光角度测量部、9电磁感应信号处理器、10电磁感应模数转换器、11运算分析部、12信号传输线、13监测设备行走轨道、14监测设备行走小车、15计算机、16显示器、17监测设备外壳体、18油罐罐体、19喷涂车、20喷涂车轨道、21喷射面、22开关按钮、23散热孔、24激光发射器角度调整按钮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明实施例中：提供一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，包括由激光发射部1、激光接收部2、电磁感应发射部3、涡流效应接收部4、信号放大器5、红外线发射器6、激光时间测量部7、激光角度测量部8、电磁感应信号处理器9、电磁感应模数转换器10、运算分析部11、信号传输线12、监测设备行走轨道13、监测设备行走小车14、计算机15和显示器16组成；
其中，激光发射部1和电磁感应发射部3呈水平交替排列在监测设备外壳体17的前端面，激光接收部2和涡流效应接收部4设置于激光发射部1和电磁感应发射部3的正下方，且每组发射部和接受部呈上下一一对应排列；信号放大器5设置于激光接收部2的前侧，可将反馈回来的信号放大后进入接收器，进一步确保反馈信息的准确性；在电磁感应发射部3的中心设置有红外线发射器6，红外线发射器6垂直于油罐罐体18发射红外线，通过垂直于油罐罐体18发射红外线，确定被监测点的位置，作为激光发射角度调整的依据；激光发射部1和激光接收部2以及电磁感应发射部3和涡流效应接收部4的后方还分别设置有激光时间测量部7、激光角度测量部8、电磁感应信号处理器9和电磁感应模数转换器10，激光时间测量部7和激光角度测量部8通过信号传输线12与激光接收部2、涡流效应接收部4相连；激光时间测量部7和激光角度测量部8的后方设置有运算分析部11，运算分析部11通过运算分析得出玻璃钢喷涂层的膜厚，并将整组信息通过数据传输线传送至计算机15，计算机15将该组数据信息显示在油罐图像相应位置的显示器16上，并根据预设程序，将该喷涂层膜厚信息通过颜色直观的反应在油罐图像上，当涂层厚度小于预设范围时，油罐图形相应位置的颜色为白色，当涂层厚度达到预设范围时，油罐图形相应位置的颜色为绿色，当涂层厚度大于预设范围时，油罐图形相应位置的颜色为红色，当鼠标选定油罐图形上的某一点时，可看到该点的涂覆层厚度；
其中，监测设备外壳体17安装在带有行走轮子的可调节高度的监测设备行走小车14上，监测设备行走小车14安装在监测设备行走轨道13上；油罐罐体18的钢制内胆架设在喷涂车19上，喷涂车19安装在喷涂车轨道20上。
在上述实施例中，监测设备外壳体17上还设置有开关按钮22，在监测设备外壳体17侧面的底部还设置有一排散热孔23。
在上述实施例中，电磁感应发射部3、油罐罐体18的钢制内胆、涡流效应接收部4之间形成一个闭合的磁回路，随着油罐罐体18的钢制内胆与膜厚监测设备距离的改变，该磁回路将不同程度的改变，引起磁阻与接收器线圈电感的变化，将这一变化通过电磁感应信号处理器和电磁感应模数转换器传送至运算分析部，得到膜厚监测设备与油罐罐体18之间的距离，膜厚监测设备与钢制内胆之间的距离减去膜厚检测设备与喷涂膜层外表面的距离，即可得到喷涂膜层的厚度，经由运算分析部11将喷涂膜厚数据传送至计算机15，并在显示器16上成像，操作工人可根据显示器16上的成像信息及时的对喷涂速度及工艺手法进行调整。
在上述实施例中，监测设备行走小车14上设置有固定卡扣，用于固定监测设备外壳体17，监测设备外壳体17通过监测设备行走小车14调节高度至与油罐罐体18、喷涂车19在同一轴线上，使其能稳定的随监测设备行走小车14行走，在行走过程中对喷涂膜厚进行动态测量。
在上述实施例中，喷涂车19上的喷枪喷口的喷射面21正对旋转的油罐罐体18；监测设备外壳体17在激光发射部1的下方还设置有激光发射器角度调整按钮24，通过激光发射器角度调整按钮24调整激光发射器和电磁感应发射器的发射角度，使其两种方式在同一时间测量的点为同一点，并将监测设备行走小车14的行走速度调整至与喷涂车19的行走速度相同，且开始行走时较喷涂车19慢一个喷射面21的宽度，这样可保证膜厚监测设备监测的数值始终为喷枪喷射完毕后刚刚压实的厚度，减少喷射延时的范围和避免监测到未压实的松铺厚度，给监测结果带来干扰。
工作过程：本发明提供的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，通过两种测距方式同时测量同一点时所接收到的数据得到准确的膜层厚度，在电磁感应发射部3中部设置有红外线发射器6，电磁感应发射部3垂直于被测油罐罐体18的表面，红外线发射器6垂直发射红外线至被监测点，调整激光发射器和电磁感应发射器的角度，使电磁感应的测量点与激光的测量点为同一点，该工序为非接触式膜厚测量的关键工序；然后，设定多组激光发射部1、激光接收部2、电磁感应发射部3、涡流效应接收部4，使其测定宽度与喷枪的喷射面21宽度相同，调整监测设备的行走速度，使其与喷涂车19的行走速度相同，将该监测设备设置于被喷涂的SF双层油罐的喷涂一侧的背面，避免因喷涂时，喷射面对设备的测量精度造成影响，而且能够有效的保护监测设备不被喷涂材料污染；随后，通过激光时间测量部7、激光角度测量部8、电磁感应信号处理器9、电磁感应模数转换器10分别将测量数据传输至运算分析部11，通过运算分析接收到的信息，得到该测量面各点的喷涂膜层厚度，在计算机15中输入被喷涂油罐的图形，根据实际情况设定喷涂测量起始点，并在计算机15中设定喷涂膜层的上下限范围，运算分析部11将分析得到的整组数据通过信号传输线12传送至至计算机15，计算机15将接收到的数据信息，在油罐图形上转化为颜色信号，当喷涂膜层厚度达到设计要求时，油罐图形相应位置的颜色为绿色；小于预设范围时，油罐图形相应位置的颜色为白色，大于预设范围时，油罐图形相应位置的颜色为红色，当鼠标选定油罐图形的某一点时，可看到该点的涂覆层厚度，最后喷涂完毕固化后，需在油罐罐体18上切割取样，并带回实验室进行厚度测量，用实际测量值和设备监测值进行对比。
综上所述：本发明提供的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，利用激光反射和电磁回路原理同时测得距喷涂膜层外表面的距离和距喷涂膜层底部钢制内胆的距离，通过运算分析得到涂层膜厚的数据，利用计算机15将该数据转化成直观立体的图像形式，操作工人实际喷涂过程中，可通过形象具体的图像对喷涂过程中的喷涂膜厚进行监控，并能准确的得到喷涂过程中的膜厚变化情况，提高了喷涂膜厚的可靠性，既能避免不必要的材料浪费，又能保证喷涂膜厚的均匀性、FRP外层的整体性，为SF双层油罐的产品质量和使用寿命提供了保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于，包括由激光发射部(1)、激光接收部(2)、电磁感应发射部(3)、涡流效应接收部(4)、信号放大器(5)、红外线发射器(6)、激光时间测量部(7)、激光角度测量部(8)、电磁感应信号处理器(9)、电磁感应模数转换器(10)、运算分析部(11)、信号传输线(12)、监测设备行走轨道(13)、监测设备行走小车(14)、计算机(15)和显示器(16)组成；
所述激光发射部(1)和电磁感应发射部(3)呈水平交替排列在监测设备外壳体(17)的前端面，激光接收部(2)和涡流效应接收部(4)设置于激光发射部(1)和电磁感应发射部(3)的正下方，且每组发射部和接受部呈上下一一对应排列；所述信号放大器(5)设置于激光接收部(2)的前侧，在电磁感应发射部(3)的中心设置有红外线发射器(6)，红外线发射器(6)垂直于油罐罐体(18)发射红外线；所述激光发射部(1)和激光接收部(2)以及电磁感应发射部(3)和涡流效应接收部(4)的后方还分别设置有激光时间测量部(7)、激光角度测量部(8)、电磁感应信号处理器(9)和电磁感应模数转换器(10)，所述激光时间测量部(7)和激光角度测量部(8)通过信号传输线(12)与激光接收部(2)、涡流效应接收部(4)相连；所述激光时间测量部(7)和激光角度测量部(8)的后方设置有运算分析部(11)，运算分析部(11)通过运算分析得出玻璃钢喷涂层的膜厚，并将整组信息通过数据传输线传送至计算机(15)，计算机(15)将该组数据信息显示在油罐图像相应位置的显示器(16)上；
所述监测设备外壳体(17)安装在带有行走轮子的可调节高度的监测设备行走小车(14)上，监测设备行走小车(14)安装在监测设备行走轨道(13)上；所述油罐罐体(18)的钢制内胆架设在喷涂车(19)上，喷涂车(19)安装在喷涂车轨道(20)上。
2.如权利要求1所述的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于：所述监测设备外壳体(17)上还设置有开关按钮(22)，在监测设备外壳体(17)侧面的底部还设置有一排散热孔(23)。
3.如权利要求1所述的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于：所述电磁感应发射部(3)、油罐罐体(18)的钢制内胆、涡流效应接收部(4)之间形成一个闭合的磁回路。
4.如权利要求1所述的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于：所述监测设备行走小车(14)上设置有固定卡扣，用于固定监测设备外壳体(17)，监测设备外壳体(17)通过监测设备行走小车(14)调节高度至与油罐罐体(18)、喷涂车(19)在同一轴线上。
5.如权利要求1所述的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于，所述喷涂车(19)上的喷枪喷口的喷射面(21)正对旋转的油罐罐体(18)。
6.如权利要求1所述的一种玻璃钢涂层膜厚非接触式监测设备，其特征在于，所述监测设备外壳体(17)在激光发射部(1)的下方还设置有激光发射器角度调整按钮(24)。
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