CN111579168B - 多探头自动化检漏系统及检漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多探头自动化检漏系统及检漏方法，包括控制平台、连接在其上的多个机械臂及安装在机械臂臂端、由吸管和气敏传感器构成的检漏装置，检漏装置和机械臂通过旋转部件相连，旋转部件上设有转动件，转动件上设有红外测距传感器，气敏传感器和转动件之间通过航空插接件相连，各传感器及转动件上连接的导线分别经机械臂和控制平台相连。控制平台根据设置，结合红外测距传感器的测得值，控制机械臂带动吸管到达设定位置，一旦气敏传感器感应到的信号峰值大于漏点阈值，则控制平台发出报警。本发明使用气体作为示踪介质，可同时对多个工件或者工件的多个部位进行检测，检测过程完全自动化，省时省力，提高检漏效率和检漏的准确性。

Description

多探头自动化检漏系统及检漏方法

技术领域

本发明涉及一种检漏设备，尤其涉及一种多探头自动化检漏系统及检漏方法。

背景技术

泄漏检测技术已逐渐在真空器件、食品包装、航天、核聚变等领域广泛应用，成为21世纪的高新技术。随着科学技术的发展，许多精密器件的性能与器件的密封性有很大关系，一个极微小的漏孔就可能造成巨大的经济损失。

检漏的基本原理是在漏孔的一侧注入示漏介质，可以是气体，也可以是液体，在压力差或者浓度差的作用下，示漏介质通过漏孔进入另一侧，通过检测另一侧的示漏介质是否存在以及浓度即可判断出是否有漏孔以及漏孔的大小。检漏方法根据示漏介质分为气检和水检，由于气体的体积以及逸散性特点，气检的精密度远高于水检，因此在现代工业中应用越来越广泛。

但目前检漏主要还是采用人工手动操作进行检测，在自动化流水线生产过程中，这种检测方法需要花费大量的时间和人力，同时在应对复杂工件的检漏时检测精度和准确度也会因人为因素而降低。

发明内容

本发明主要为了解决上述技术问题，提供一种多探头自动化检漏系统及检漏方法，使用气体作为示踪介质，可同时对多个工件或者工件的多个部位进行检测，检测过程完全自动化，降低人力成本，操作方便，极大地提高了检漏效率和检漏的准确性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的多探头自动化检漏系统，包括检漏装置、机械臂和控制平台，控制平台上连接有多个所述的机械臂，机械臂的臂端设有所述的检漏装置，检漏装置包括相连的吸管和气敏传感器，气敏传感器的传感信号输出端经所述的机械臂和所述的控制平台相连。控制平台能控制机械臂的伸缩距离及角度，从而根据设定运移吸管在待测工件表面进行扫描，由气敏传感器感应扫描到的地方是否有漏气现象存在，实现对工件的检漏。通过多个机械臂，使得各个检漏装置能同时对多个工件或工件的不同区域进行检漏，提高工作效率。以机械臂携带吸管自动扫描，可以精准控制吸管的检测距离以及检测速度，不仅取代了人工操作，省时省力，而且采用气敏传感器，提高了检漏系统的灵敏度和检测精度。

作为优选，所述的检漏装置和所述的机械臂通过旋转部件相连，旋转部件上设有可90度转动的转动件，转动件上设有与所述的吸管的指向一致的红外测距传感器，所述的气敏传感器和转动件之间通过航空插接件相连，转动件的控制端、红外测距传感器的输出端分别经所述的机械臂和所述的控制平台相连。受控制平台控制，旋转部件可作平面360度旋转，可通过设置电机、轴承实现，便于控制吸管到工件表面的距离和角度。当吸管检测到工件表面有漏气时，转动件作90度旋转，带动吸管离开工件表面，同时控制平台记下漏点。过5秒后，转动件回转90度，吸管继续扫描。转动件可通过设置电机、轴承等部件实现。红外测距传感器用于检测到工件表面的距离，并将距离信息传输给控制平台，便于控制平台控制吸管到达设定位置。采用航空插接件安装连接气敏传感器，便于根据检测阈值需求，对气敏传感器进行更换，以便适用于不同检测精度、检测范围的需求，使用更加方便和灵活。

作为优选，所述的吸管和气敏传感器螺纹连接，吸管内设有一个滤尘片，滤尘片靠近螺纹连接处。螺纹连接的吸管便于拆装和清洗，滤尘片用于过滤检测环境中的粉尘。

作为优选，所述的气敏传感器的敏感层为钯合金层，敏感层覆载于多孔氧化铝陶瓷基底上，敏感层周围设有加热元件，敏感层上设有用于输出传感信号的信号电极。敏感层为钯合金层，可以吸附氢气，对氢气具有良好的选择性和响应能力。加热元件使敏感层保持在300～350℃下工作，提高检测的可靠性。气敏传感器用于测量工件表面的漏点浓度，用于判断工件表面是否存在漏点并根据感应浓度确定漏点的大小。

作为优选，所述的机械臂包括若干段依次相连的连动组件，相邻连动组件间通过旋转部件相连，最前段的连动组件通过旋转部件和所述的检漏装置相连，最后段的连动组件通过旋转部件和所述的控制平台相连。受控制平台控制，旋转部件可作平面360度旋转，从而使每个连动组件伸出的角度都能调整。本发明根据需要，可以通过增加机械臂的个数，或者增加机械臂上连动组件的个数，以增加或扩大检漏装置的检测区域。

作为优选，所述的连动组件包括驱动杆和两组对称设置于驱动杆两侧的连杆组件，连杆组件包括铰接的第一连杆和第二连杆，第一连杆比第二连杆短，连杆组件的两端分别和驱动杆的两端旋转连接。驱动杆受控制平台控制可伸缩，带动铰接的第一连杆和第二连杆展开或合拢，从而控制整个连杆组件的伸缩，使吸管的伸缩距离可调节范围更大，同时提高伸缩的稳定性。受控制平台控制的驱动杆可通过设置电机和丝杆实现。

作为优选，所述的控制平台包括中央处理单元、人机交互单元、信号处理单元、存储单元和运动控制单元，人机交互单元、信号处理单元、存储单元及运动控制单元分别和中央处理单元相连，所述的气敏传感器、红外测距传感器分别和所述的信号处理单元的输入端相连，所述的转动件、旋转部件及驱动杆分别和所述的运动控制单元的输出端相连。人机交互单元用于接收操作人员的指令以及设置检测参数，包括报警阈值、检测速率以及机械臂的移动轨迹。信号处理单元通过信号线与气敏传感器相连，用于接收气敏传感器输出的传感信号，对传感信号进行滤波、放大、降噪，并读取信号峰值记录，将信号转化为数字信号传输至中央处理单元；信号处理单元还通过信号线与机械臂上的红外测距传感器相连，接收红外测距传感器的传感信号，并将测距信号传输至中央处理单元。运动控制单元主要控制机械臂的运移，通过控制旋转部件的旋转以及驱动杆的伸缩以调节机械臂与工件之间的角度、距离，并控制机械臂的移动速度，保证机械臂前端的吸管与工件之间保持一定的距离和垂直角度。存储单元用于接收中央处理单元发送的数据，保存测量结果，记录漏点的检测时间以及测值。

本发明的多探头自动化检漏系统的检漏方法为：操作人员通过所述的控制平台分别设置各个所述的机械臂的运移轨迹、运移速度以及漏点阈值，控制平台根据设定值分别控制各个机械臂移动至待测工件表面上方，所述的检漏装置上的红外测距传感器实时检测与工件表面之间的距离，并将距离信息传送至控制平台，控制平台根据获得的距离信息控制所述的机械臂移动或转动，直到所述的吸管到达设定位置；接着，气敏传感器开始检测，气体经吸管进入气敏传感器，气敏传感器输出传感信号给控制平台，如信号峰值大于漏点阈值，则控制平台发出报警提醒，并控制测出漏点的检漏装置上的转动件转动90°，以远离工件表面，同时记录该点的测值与时间；等待5秒后，控制平台控制机械臂的转动件回转90°，并调整移动机械臂继续扫描工件表面的其他位置。本发明使用气体作为示踪介质，可同时对多个工件或者工件的多个部位进行检测，检测过程完全自动化，省时省力，操作方便，极大地提高了检漏效率和检漏的准确性。

本发明的有益效果是：采用多个检漏装置，可以同时检测多个工件，或者同时检测工件的多个区域，极大地提高了检测效率，并且由于机械臂的角度、距离都可调，故适用于复杂形状的工件检测。以机械臂携带吸管自动扫描，可以精准控制吸管的检测距离以及检测速度，不仅取代了人工操作，省时省力，而且采用气敏传感器，提高了检漏系统的灵敏度和检测精度。整个检漏系统集成控制，具有自动化运行的功能，适用于工业化生产流程中的气密性检测。

附图说明

图1是本发明的一种立体结构示意图。

图2是本发明中检漏装置的一种立体结构示意图。

图3是本发明中控制平台的一种电路原理连接结构框图。

图中1.检漏装置，2.控制平台，3.吸管，4.气敏传感器，5.旋转部件，6.转动件，7.红外测距传感器，8.航空插接件，9.驱动杆，10.第一连杆，11.第二连杆，21.中央处理单元，22.人机交互单元，23.信号处理单元，24.存储单元，25.运动控制单元。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的多探头自动化检漏系统，如图1所示，包括检漏装置1、机械臂和控制平台2，控制平台上连接有四个机械臂，机械臂的臂端安装有检漏装置。检漏装置包括相连的吸管3和气敏传感器4，如图2所示，吸管长5cm，吸管的前端为吸气端，吸管的后端和气敏传感器螺纹连接，吸管内装有一个滤尘片，滤尘片靠近吸管的后端，用于过滤检测环境中的粉尘。气敏传感器包括壳体及安装在壳体内的敏感层，敏感层为钯合金层，可以吸附氢气，对氢气具有良好的选择性和响应能力，敏感层厚度为10～50μm，敏感层覆载于多孔氧化铝陶瓷基底上，敏感层周围安装有加热元件，使敏感层保持在300～350℃下工作，敏感层上引出有用于输出传感信号的信号电极。气敏传感器用于测量工件表面的漏点浓度，用于判断工件表面是否存在漏点并根据感应浓度确定漏点的大小。如图1所示，检漏装置和机械臂通过旋转部件5相连，旋转部件上装有一可90度转动的转动件6，转动件上装有与吸管的指向一致的红外测距传感器7，气敏传感器和转动件之间通过航空插接件8相连，信号电极上连接的导线连接到航空插接件，再经机械臂和控制平台相连，转动件的控制端、红外测距传感器的输出端分别经机械臂和控制平台相连。

如图1所示，本实施例中，机械臂包括两段相连的连动组件，连动组件间通过旋转部件5相连，旋转部件可作360°旋转，以调节连动组件的方向，最前段的连动组件通过旋转部件和检漏装置相连，最后段的连动组件通过旋转部件和控制平台相连。每段连动组件包括一根驱动杆9和两组对称设置于驱动杆两侧的连杆组件，连杆组件包括铰接的第一连杆10和第二连杆11，第一连杆比第二连杆短，连杆组件的两端分别和驱动杆的两端旋转连接。驱动杆受控制平台控制可伸缩，带动铰接的第一连杆和第二连杆展开或合拢，从而控制整个连杆组件的伸缩。两段连杆组件均可伸缩，使吸管的伸缩距离可调节范围更大。

控制平台用于控制机械臂的运移，进一步控制检漏装置在工件表面进行扫描检测，同时接收气敏传感器的传感信号，对传感信号进行分析处理，以判定有否漏点及漏点大小。如图3所示，控制平台2包括中央处理单元21、人机交互单元22、信号处理单元23、存储单元24和运动控制单元25，人机交互单元包括显示屏和按键，人机交互单元、存储单元分别和中央处理单元相连，气敏传感器4、红外测距传感器7的传感信号输出端分别和信号处理单元的输入端相连，信号处理单元的输出端和中央处理单元的输入端相连，中央处理单元的输出端和运动控制单元的输入端相连，运动控制单元的输出端分别和转动件6、旋转部件5及驱动杆9的控制端相连。人机交互单元用于接收操作人员的指令以及设置检测参数，包括报警阈值、检测速率以及机械臂的移动轨迹。信号处理单元通过信号线与气敏传感器相连，用于接收气敏传感器输出的传感信号，对传感信号进行滤波、放大、降噪，并读取信号峰值记录，将信号转化为数字信号传输至中央处理单元；信号处理单元还通过信号线与机械臂上的红外测距传感器相连，接收红外测距传感器的传感信号，并将测距信号传输至中央处理单元。运动控制单元主要控制机械臂的运移，通过控制旋转部件的旋转以及驱动杆的伸缩以调节机械臂与工件之间的角度、距离，并控制机械臂的移动速度，保证机械臂前端的吸管与工件之间保持一定的距离和垂直角度。存储单元用于接收中央处理单元发送的数据，保存测量结果，记录漏点的检测时间以及测值。

上述多探头自动化检漏系统的检漏方法为：操作人员通过控制平台上的人机交互单元分别设置各个机械臂的运移轨迹、运移速度以及漏点阈值，控制平台根据设定值分别控制各个机械臂移动至待测工件表面上方，检漏装置上的红外测距传感器实时检测吸管与工件表面之间的距离，并将距离信息传送给信息处理单元，经信息处理单元处理后再传送给中央处理单元，中央处理单元根据获得的距离信息发出控制信号给运动控制单元，由运动控制单元控制机械臂移动或转动，直到吸管到达设定位置；接着，气敏传感器开始检测，气体经吸管进入气敏传感器，气敏传感器输出的传感信号经信息处理单元传送给中央处理单元，如信号峰值大于漏点阈值，则中央处理单元通过显示屏或报警装置发出报警提醒，并控制测出漏点的检漏装置上的转动件转动90°，以远离工件表面，同时记录该点的测值与时间；等待5秒后，控制平台控制机械臂的转动件回转90°，并调整移动机械臂继续扫描工件表面的其他位置。机械臂以一定的速度在工件表面固定空间内扫描，各吸管可在工件的多个维度进行平面扫描，也可对同一平面的多个区域进行扫描。

本发明通过多个机械臂连接有多个检漏装置，可同时检测多个工件，或者同时检测工件的多个区域，极大地提高了检测效率，并且由于机械臂的角度、距离都可调，故适用于复杂形状的工件检测。根据需要，本发明可以通过增加机械臂的个数，或者增加机械臂上连动组件的个数，以增加检漏装置的检测区域。本发明中采用航空插头安装连接气敏传感器，便于根据检测阈值需求，对气敏传感器进行更换，以便适用于不同检测精度、检测范围的需求。整个检漏系统集成控制，具有自动化运行的功能，适用于工业化生产流程中的气密性检测。

Claims (4)

1.一种多探头自动化检漏系统，其特征在于，包括检漏装置、机械臂和控制平台，控制平台上连接有多个所述的机械臂，机械臂的臂端设有所述的检漏装置，检漏装置包括相连的吸管和气敏传感器，气敏传感器的传感信号输出端经所述的机械臂和所述的控制平台相连；

所述的气敏传感器的敏感层为钯合金层，敏感层覆载于多孔氧化铝陶瓷基底上，敏感层周围设有加热元件，加热元件用于使敏感层保持在300～350℃下工作，敏感层上设有用于输出传感信号的信号电极；

所述的机械臂包括若干段依次相连的连动组件，相邻连动组件间通过旋转部件相连，最前段的连动组件通过旋转部件和所述的检漏装置相连，最后段的连动组件通过旋转部件和所述的控制平台相连；

旋转部件可平面360度旋转；

所述的检漏装置和所述的机械臂通过旋转部件相连，旋转部件上设有可90度转动的转动件，转动件上设有与所述的吸管的指向一致的红外测距传感器，所述的气敏传感器和转动件之间通过航空插接件相连，转动件的控制端、红外测距传感器的输出端分别经所述的机械臂和所述的控制平台相连；

所述的连动组件包括驱动杆和两组对称设置于驱动杆两侧的连杆组件，连杆组件包括铰接的第一连杆和第二连杆，第一连杆比第二连杆短，连杆组件的两端分别和驱动杆的两端旋转连接。

2.根据权利要求1所述的多探头自动化检漏系统，其特征在于，所述的吸管和气敏传感器螺纹连接，吸管内设有一个滤尘片，滤尘片靠近螺纹连接处。

3.根据权利要求1所述的多探头自动化检漏系统，其特征在于，所述的控制平台包括中央处理单元、人机交互单元、信号处理单元、存储单元和运动控制单元，人机交互单元、信号处理单元、存储单元及运动控制单元分别和中央处理单元相连，所述的气敏传感器、红外测距传感器分别和所述的信号处理单元的输入端相连，所述的转动件、旋转部件及驱动杆分别和所述的运动控制单元的输出端相连。

4.一种如权利要求1所述的多探头自动化检漏系统的检漏方法，其特征在于，操作人员通过所述的控制平台分别设置各个所述的机械臂的运移轨迹、运移速度以及漏点阈值，控制平台根据设定值分别控制各个机械臂移动至待测工件表面上方，所述的检漏装置上的红外测距传感器实时检测与工件表面之间的距离，并将距离信息传送至控制平台，控制平台根据获得的距离信息控制所述的机械臂移动或转动，直到所述的吸管到达设定位置；接着，气敏传感器开始检测，气体经吸管进入气敏传感器，气敏传感器输出传感信号给控制平台，如信号峰值大于漏点阈值，则控制平台发出报警提醒，并控制测出漏点的检漏装置上的转动件转动90°，以远离工件表面，同时记录该点的测值与时间；等待5秒后，控制平台控制机械臂的转动件回转90°，并调整移动机械臂继续扫描工件表面的其他位置。

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