CN111965256A - 一种石墨电极缺损检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨电极缺损检测装置及方法，属于石墨电极检测技术领域，包括检测台，所述检测台的右侧固定连接有机箱，所述机箱的顶部固定安装有控制系统，所述机箱的内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接有转动轴。该发明，本方案通过夹持板相互靠近将石墨电极进行夹紧固定，气泵向消音外壳内通气，气压推动密封活塞通过活塞杆带动锤头向下移动对石墨电极进行敲击，锤击产生的声波信号通过拾音器进行收集并传输至控制系统进行处理，通过分析声波信号特征完成石墨电极内部缺损情况的诊断，解决了人工锤击法无正规的行业和企业标准进行规范，依靠检查人员的个体行为进行判断，误判几率较高的问题。

Description

一种石墨电极缺损检测装置及方法

技术领域

本发明涉及石墨电极检测技术领域，更具体地说，涉及一种石墨电极缺损检测装置及方法。

背景技术

石墨电极作为炭素行业的一个重要支柱性产品，主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是电炉炼钢和其他电冶金行业的重要导电材料，石墨电极在生产过程中会不可避免的出现空洞、裂缝等情况，这将直接影响石墨电极的使用。

传统的石墨电极检测是通过人工采用锤击法或机械切断抽检法，人工锤击法对检查人员的经验、能力、工作态度及操作稳定性等具有较强的依赖性，且目前无正规的行业和企业标准进行规范，仅依靠检查人员的个体行为进行判断，误判几率较高，为此，提供了一种石墨电极缺损检测装置及方法来解决上述问题。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种石墨电极缺损检测装置及方法，具备自动完成锤击动作，自动检测缺损，降低误判率的优点，解决了人工锤击法无正规的行业和企业标准进行规范，依靠检查人员的个体行为进行判断，误判几率较高的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种石墨电极缺损检测装置及方法，包括检测台，所述检测台的右侧固定连接有机箱，所述机箱的顶部固定安装有控制系统，所述机箱的内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接有转动轴，所述转动轴的左端贯穿并延伸至检测台的内部，所述转动轴的两端螺纹连接有移动块，所述检测台顶部的两侧均开设有滑槽，两个所述移动块的顶部均固定连接有连接杆，两个所述连接杆的顶部通过滑槽延伸至检测台的顶部，两个所述连接杆的顶部均固定连接有夹持板，两个所述夹持板相对的一侧均开设有凹槽，两个所述凹槽的内部均固定连接有拾音器，所述检测台的顶部固定连接有支架，所述支架的顶部固定安装有气泵，所述支架的内侧固定连接有消音外壳，所述消音外壳右侧的顶部连通有进气管，所述气泵的输出端与进气管之间固定连接有连通管，所述消音外壳的内部滑动连接有密封活塞，所述密封活塞的底部固定连接有活塞杆，所述活塞杆的底端固定连接有锤头，所述锤头的底部贯穿并延伸至消音外壳的外侧，所述密封活塞的底部与消音外壳的内底壁之间固定连接有套设于活塞杆外侧的复位弹簧，所述消音外壳左侧的顶部固定安装有电磁泄压阀。

优选的，所述控制系统包括有单片机控制模块与信号调理电路，所述单片机控制模块的输出端与伺服电机、气泵和电磁泄压阀的输入端电性连接，所述信号调理电路的输入端与拾音器的输出端电性连接，所述信号调理电路的输出端电性连接有数据处理模块，所述数据处理模块的输出端电性连接有存储模块、显示模块与传输模块。

优选的，所述检测台的顶部开设有定位槽，所述定位槽位于锤头的正下方。

优选的，两个所述连接杆的内部均固定连接有导向杆，两个所述导向杆分别贯穿两个连接杆并与其滑动连接。

优选的，两个所述凹槽的开口处均呈弧形状，两个所述夹持板相对一侧的顶部与底部均设置有圆角。

优选的，所述转动轴两端的螺纹方向相反设置。

一种石墨电极缺损检测方法，包括以下工作步骤：

步骤一、首先，根据被测石墨电极的直径、长度设定工作参数，包括敲击力度和敲击时间，控制伺服电机与气泵工作的时间；

步骤二、把石墨电极放置在检测台的顶部，通过控制系统控制伺服电机工作，伺服电机工作时转动轴转动，转动轴转动使移动块相互靠近，移动块移动通过连接杆使夹持板相互靠近，通过两个夹持板石墨电极进行夹紧固定；

步骤三、通过控制系统控制气泵通过连通管再经进气管想消音外壳内充气，气压使密封活塞沿着消音外壳的内壁向下滑动，通过活塞杆使锤头下降，锤头对石墨电极进行锤击；

步骤四、拾音器检测锤击石墨电极反射回的声波信号，并将声波信号传递至控制系统进行声波数据的处理，处理后的数据分别通过存储模块、显示模块与传输模块进行储存、显示与数据传输，完成检测。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过将待检测的石墨电极的直径与长度，设定控制系统所控制的工作参数，将石墨电极放置在检测台顶部，通过控制系统驱动伺服电机工作，伺服电机使转动轴转动，与转动轴螺纹连接的移动块会跟随转动轴的转动沿着转动轴移动，两个移动块相互向内移动带动连接杆在滑槽内移动，连接杆带动夹持板相互靠近将石墨电极进行夹紧固定，保证锤击时石墨电极稳定，不会因晃动导致锤击造成石墨电极的损伤，石墨电极夹紧后，通过控制系统控制气泵工作，气泵通过连通管经进气管向消音外壳内通气，因气压可推动密封活塞沿着消音外壳向下移动，密封活塞向下移动使复位弹簧压缩，并通过活塞杆带动锤头向下移动对石墨电极进行敲击，敲击后由控制系统控制气泵停止工作，控制电磁泄压阀开启进行排气，通过复位弹簧的反弹力使得密封活塞复位，完成一次锤击，锤头锤击石墨电极所产生的声波信号通过拾音器进行收集并传输至控制系统进行处理，通过分析声波信号特征完成石墨电极内部缺损情况的诊断，自动完成锤击动作，自动检测缺损，避免人工操作带来的误差，提高检测的准确率，解决了人工锤击法无正规的行业和企业标准进行规范，依靠检查人员的个体行为进行判断，误判几率较高的问题。

(2)本方案通过单片机控制模块可对伺服电机、气泵和电磁泄压阀进行控制，使得锤击过程脱离人工操作，进而避免人工所带来的检测误差，通过信号调理电路接收拾音器收集的声波信号，并进行放大和滤波处理，处理后传输至数据处理模块进行模数转换得到数据量，数据量通过存储模块进行储存，显示模块进行显示，传输模块可将数据传输至外界移动设备或服务器，检测准确且效率高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的图1中A部的放大图；

图3为本发明的图1中B部的放大图；

图4为本发明的工作流程示意图。

图中标号说明：

1、检测台；2、机箱；3、控制系统；31、单片机控制模块；32、信号调理电路；33、数据处理模块；34、存储模块；35、显示模块；36、传输模块；4、伺服电机；5、转动轴；6、移动块；7、滑槽；8、连接杆；9、夹持板；10、凹槽；11、拾音器；12、支架；13、气泵；14、消音外壳；15、进气管；16、连通管；17、密封活塞；18、活塞杆；19、锤头；20、复位弹簧；21、电磁泄压阀；22、定位槽；23、导向杆。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，一种石墨电极缺损检测装置及方法，包括检测台1，检测台1的右侧固定连接有机箱2，机箱2的顶部固定安装有控制系统3，机箱2的内部固定安装有伺服电机4，伺服电机4的输出轴固定连接有转动轴5，转动轴5的左端贯穿并延伸至检测台1的内部，转动轴5的两端螺纹连接有移动块6，检测台1顶部的两侧均开设有滑槽7，两个移动块6的顶部均固定连接有连接杆8，两个连接杆8的顶部通过滑槽7延伸至检测台1的顶部，两个连接杆8的顶部均固定连接有夹持板9，两个夹持板9相对的一侧均开设有凹槽10，两个凹槽10的内部均固定连接有拾音器11，检测台1的顶部固定连接有支架12，支架12的顶部固定安装有气泵13，支架12的内侧固定连接有消音外壳14，消音外壳14右侧的顶部连通有进气管15，气泵13的输出端与进气管15之间固定连接有连通管16，消音外壳14的内部滑动连接有密封活塞17，密封活塞17的底部固定连接有活塞杆18，活塞杆18的底端固定连接有锤头19，锤头19的底部贯穿并延伸至消音外壳14的外侧，密封活塞17的底部与消音外壳14的内底壁之间固定连接有套设于活塞杆18外侧的复位弹簧20，消音外壳14左侧的顶部固定安装有电磁泄压阀21。

进一步的，控制系统3包括有单片机控制模块31与信号调理电路32，单片机控制模块31的输出端与伺服电机4、气泵13和电磁泄压阀21的输入端电性连接，信号调理电路32的输入端与拾音器11的输出端电性连接，信号调理电路32的输出端电性连接有数据处理模块33，数据处理模块33的输出端电性连接有存储模块34、显示模块35与传输模块36，通过单片机控制模块31可对伺服电机4、气泵13和电磁泄压阀21进行控制，使得锤击过程脱离人工操作，进而避免人工所带来的检测误差，通过信号调理电路32接收拾音器11收集的声波信号，并进行放大和滤波处理，处理后传输至数据处理模块33进行模数转换得到数据量，数据量通过存储模块34进行储存，显示模块35进行显示，传输模块36可将数据传输至外界移动设备或服务器，检测准确且效率高。

进一步的，检测台1的顶部开设有定位槽22，定位槽22位于锤头19的正下方，通过定位槽22对石墨电极进行定位，保证石墨电极位于锤头19的正下方，使锤击精确。

进一步的，两个连接杆8的内部均固定连接有导向杆23，两个导向杆23分别贯穿两个连接杆8并与其滑动连接，通过导向杆23的设置，对连接杆8进行限位与导向，保证连接杆8稳定的带动夹持板9进行夹持，保证不会晃动造成石墨电极不稳定。

进一步的，两个凹槽10的开口处均呈弧形状，两个夹持板9相对一侧的顶部与底部均设置有圆角，通过凹槽10开口处的弧形与夹持板9表面设置的圆角，保证在对石墨电极进行夹持时，不会对其表面造划痕。

进一步的，转动轴5两端的螺纹方向相反设置，通过转动轴5两端的螺纹方向相反使得移动块6相互靠近或远离，进而使得夹持板9相互靠近或远离，对石墨电极进行夹持，使得锤击时石墨电极保持稳定。

一种石墨电极缺损检测方法，包括以下工作步骤：

步骤一、首先，根据被测石墨电极的直径、长度设定工作参数，包括敲击力度和敲击时间，控制伺服电机4与气泵13工作的时间；

步骤二、把石墨电极放置在检测台1的顶部，通过控制系统3控制伺服电机4工作，伺服电机4工作时转动轴5转动，转动轴5转动使移动块6相互靠近，移动块6移动通过连接杆8使夹持板9相互靠近，通过两个夹持板9石墨电极进行夹紧固定；

步骤三、通过控制系统3控制气泵13通过连通管16再经进气管15想消音外壳14内充气，气压使密封活塞17沿着消音外壳14的内壁向下滑动，通过活塞杆18使锤头19下降，锤头19对石墨电极进行锤击；

步骤四、拾音器11检测锤击石墨电极反射回的声波信号，并将声波信号传递至控制系统3进行声波数据的处理，处理后的数据分别通过存储模块34、显示模块35与传输模块36进行储存、显示与数据传输，完成检测。

其中单片机控制模块31的型号可为AT89S52，信号调理电路32的型号可为PT2313，数据处理模块33的型号可为PCI-9527，存储模块34的型号可为DS3231，显示模块35的型号可为S028HQ29NN，传输模块36的型号可为DVS-4G，伺服电机4的型号可为MCA17N23-RS0B0，拾音器11的型号可为MX-K50，气泵13的型号可为MS-200，电磁泄压阀21的型号可为DN15-50，其他符合本实施例使用的电器元件均可，其具体的电路连接方式以及使用方法均是常用公开的技术，在此就不进行过多赘述。

工作原理：通过将待检测的石墨电极的直径与长度，设定控制系统3所控制的工作参数，将石墨电极放置在检测台1顶部，通过控制系统3驱动伺服电机4工作，伺服电机4使转动轴5转动，与转动轴5螺纹连接的移动块6会跟随转动轴5的转动沿着转动轴5移动，两个移动块6相互向内移动带动连接杆8在滑槽7内移动，连接杆8带动夹持板9相互靠近将石墨电极进行夹紧固定，保证锤击时石墨电极稳定，不会因晃动导致锤击造成石墨电极的损伤，石墨电极夹紧后，通过控制系统3控制气泵13工作，气泵13通过连通管16经进气管15向消音外壳14内通气，因气压可推动密封活塞17沿着消音外壳14向下移动，密封活塞17向下移动使复位弹簧20压缩，并通过活塞杆18带动锤头19向下移动对石墨电极进行敲击，敲击后由控制系统3控制气泵13停止工作，控制电磁泄压阀21开启进行排气，通过复位弹簧20的反弹力使得密封活塞17复位，完成一次锤击，锤头19锤击石墨电极所产生的声波信号通过拾音器11进行收集并传输至控制系统3进行处理，通过分析声波信号特征完成石墨电极内部缺损情况的诊断，自动完成锤击动作，自动检测缺损，避免人工操作带来的误差，提高检测的准确率，解决了人工锤击法无正规的行业和企业标准进行规范，依靠检查人员的个体行为进行判断，误判几率较高的问题。

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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种石墨电极缺损检测装置，包括检测台(1)，其特征在于：所述检测台(1)的右侧固定连接有机箱(2)，所述机箱(2)的顶部固定安装有控制系统(3)，所述机箱(2)的内部固定安装有伺服电机(4)，所述伺服电机(4)的输出轴固定连接有转动轴(5)，所述转动轴(5)的左端贯穿并延伸至检测台(1)的内部，所述转动轴(5)的两端螺纹连接有移动块(6)，所述检测台(1)顶部的两侧均开设有滑槽(7)，两个所述移动块(6)的顶部均固定连接有连接杆(8)，两个所述连接杆(8)的顶部通过滑槽(7)延伸至检测台(1)的顶部，两个所述连接杆(8)的顶部均固定连接有夹持板(9)，两个所述夹持板(9)相对的一侧均开设有凹槽(10)，两个所述凹槽(10)的内部均固定连接有拾音器(11)，所述检测台(1)的顶部固定连接有支架(12)，所述支架(12)的顶部固定安装有气泵(13)，所述支架(12)的内侧固定连接有消音外壳(14)，所述消音外壳(14)右侧的顶部连通有进气管(15)，所述气泵(13)的输出端与进气管(15)之间固定连接有连通管(16)，所述消音外壳(14)的内部滑动连接有密封活塞(17)，所述密封活塞(17)的底部固定连接有活塞杆(18)，所述活塞杆(18)的底端固定连接有锤头(19)，所述锤头(19)的底部贯穿并延伸至消音外壳(14)的外侧，所述密封活塞(17)的底部与消音外壳(14)的内底壁之间固定连接有套设于活塞杆(18)外侧的复位弹簧(20)，所述消音外壳(14)左侧的顶部固定安装有电磁泄压阀(21)。

2.根据权利要求1所述的一种石墨电极缺损检测装置，其特征在于：所述控制系统(3)包括有单片机控制模块(31)与信号调理电路(32)，所述单片机控制模块(31)的输出端与伺服电机(4)、气泵(13)和电磁泄压阀(21)的输入端电性连接，所述信号调理电路(32)的输入端与拾音器(11)的输出端电性连接，所述信号调理电路(32)的输出端电性连接有数据处理模块(33)，所述数据处理模块(33)的输出端电性连接有存储模块(34)、显示模块(35)与传输模块(36)。

3.根据权利要求1所述的一种石墨电极缺损检测装置，其特征在于：所述检测台(1)的顶部开设有定位槽(22)，所述定位槽(22)位于锤头(19)的正下方。

4.根据权利要求1所述的一种石墨电极缺损检测装置，其特征在于：两个所述连接杆(8)的内部均固定连接有导向杆(23)，两个所述导向杆(23)分别贯穿两个连接杆(8)并与其滑动连接。

5.根据权利要求1所述的一种石墨电极缺损检测装置，其特征在于：两个所述凹槽(10)的开口处均呈弧形状，两个所述夹持板(9)相对一侧的顶部与底部均设置有圆角。

6.根据权利要求1所述的一种石墨电极缺损检测装置，其特征在于：所述转动轴(5)两端的螺纹方向相反设置。

7.根据权利要求1-6所述的一种石墨电极缺损检测方法，包括以下工作步骤：

步骤一、首先，根据被测石墨电极的直径、长度设定工作参数，包括敲击力度和敲击时间，控制伺服电机(4)与气泵(13)工作的时间；

步骤二、把石墨电极放置在检测台(1)的顶部，通过控制系统(3)控制伺服电机(4)工作，伺服电机(4)工作时转动轴(5)转动，转动轴(5)转动使移动块(6)相互靠近，移动块(6)移动通过连接杆(8)使夹持板(9)相互靠近，通过两个夹持板(9)石墨电极进行夹紧固定；

步骤三、通过控制系统(3)控制气泵(13)通过连通管(16)再经进气管(15)想消音外壳(14)内充气，气压使密封活塞(17)沿着消音外壳(14)的内壁向下滑动，通过活塞杆(18)使锤头(19)下降，锤头(19)对石墨电极进行锤击；

步骤四、拾音器(11)检测锤击石墨电极反射回的声波信号，并将声波信号传递至控制系统(3)进行声波数据的处理，处理后的数据分别通过存储模块(34)、显示模块(35)与传输模块(36)进行储存、显示与数据传输，完成检测。

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