CN117630008A - 撞针喷嘴质量检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种撞针喷嘴质量检测装置及检测方法，检测装置包括支架、计算机、图像采集模块，支架上设有输送带，输送带上设有能用于承载撞针喷嘴的载物台，计算机与图像采集模块信号连接，图像采集模块位于输送带上方，且图像采集模块的采集端向下正对输送带。采用本发明，图像采集模块逐个采集撞针喷嘴的图像传输到计算机进行分析处理及显示，使每个撞针喷嘴的图像环境及检测标准统一，避免了误判，实现了撞针喷嘴的准确检测；提高了检测效率，节约了人工成本。进一步的，还包括彼此信号连接的PLC控制器和交换机；PLC控制器通过信号连接输送带的驱动设备；交换机通过信号分别连接计算机和图像采集模块。

Description

撞针喷嘴质量检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机喷雾冷却系统撞针喷嘴技术领域，具体涉及一种撞针喷嘴质量检测装置及检测方法。

背景技术

管道燃气轮机喷雾冷却系统为了达到冷却降温目的，首先要使水通过喷嘴充分雾化，分裂为尽可能小的雾滴，以增大比表面积，从而增加雾滴表面和空气之间的传热效果，达到最佳的冷却效率。

撞针式喷嘴工作时，水通过一个光滑的小孔以高速正面撞击一个位于喷孔上方的撞针，形成一个薄的锥形膜，随着锥形膜离开喷孔而扩散，薄膜的面积同时扩张，水膜变得越来越薄，最后表面张力使水膜变成“梳状”，空气动力的不稳定性使“梳状”破碎为丝线然后变为雾滴。水膜的厚度取决于孔的直径、撞针的几何形状和水压。在撞针喷嘴制造时，喷孔直径、喷孔光滑度、喷孔与撞针尖的同心度等微小差别，会带来撞针不同侧水的通过率和雾滴尺寸的差别，直接影响喷雾冷却效果。

综上，对撞针喷嘴的出厂检测至关重要。

传统的检测是人工通过带有测量功能的显微镜进行测量检测，包括孔径、毛刺、喷孔与撞针尖的同心度等参数的检测。该方法速度慢，效率低，且人工检测过程中容易产生视觉疲劳，导致误判。且人工成本高，在批量大的情况下只能采取抽检的方式进行人工检测，会使部分撞针喷嘴的缺陷与瑕疵没有被发现，造成管道燃气轮机喷雾冷却系统的雾化效果差，达不到节能的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何实现撞针喷嘴的准确检测，避免误判，同时提高检测效率，节约人工成本。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明提供了一种撞针喷嘴质量检测装置，包括支架、计算机、图像采集模块，所述支架上设有输送带，输送带上设有能用于承载撞针喷嘴的载物台，所述计算机与图像采集模块信号连接，所述图像采集模块位于输送带上方，且图像采集模块的采集端向下正对输送带。

本发明的有益效果是：

采用本发明，通过图像采集模块逐个采集撞针喷嘴的图像传输到计算机进行分析处理及显示，便于使每个撞针喷嘴的图像环境及检测标准统一，从而图像可通过计算机分析处理，避免了误判，实现了撞针喷嘴的准确检测；同时，提高了检测效率，节约了人工成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，还包括PLC控制器和交换机，PLC控制器与交换机通过信号连接；PLC控制器通过信号连接所述输送带的驱动设备；交换机通过信号分别连接计算机和图像采集模块。

便于通过PLC控制器自动控制输送带停止及采集图像过程，效率高，在输送带静止状态下，图像采集模块采集撞针喷嘴的静止图像，提高了图像质量和检测准确性。

进一步的，所述图像采集模块包括从上往下依次布置的CCD相机、镜头和光源灯，镜头与CCD相机连接，光源灯的照明方向朝下正对输送带；CCD相机与交换机信号连接。

光源灯可照亮镜头视野，便于提高图像质量；CCD相机与交换机信号连接，便于使PLC控制器的控制信号通过交换机传输至CCD相机，同时CCD相机采集完成的反馈信号可通过交换机反馈至PLC控制器。

进一步的，所述图像采集模块下方且避开自身视野的位置还设有能用于探测撞针喷嘴的光电开关，光电开关的探测方向垂直于输送带的输送方向且水平布置；光电开关与所述PLC控制器通过信号连接。

当撞针喷嘴运行至光电开关位置时，光电开关将信号反馈至PLC控制器，PLC控制器控制输送带的驱动设备停止，并控制CCD相机采集图像；采集完成后，PLC控制器控制输送带的驱动设备启动继续运行；便于自动采集，且保证了每个撞针喷嘴受采集时所处的位置相同，保证了图像环境及检测标准统一，提高了检测准确性。

进一步的，所述光源灯为环形的LED灯，且镜头处于环形的LED灯的轴心处。

便于消除图像阴影，视野内亮度均匀，同时避免光晕对镜头的影响。

进一步的，支架上还设有安装板、控制箱和安装架，所述图像采集模块的CCD相机和光源灯均固定于安装板上；所述PLC控制器和交换机均设于控制箱内；所述计算机固定于安装架上。

安装方便，稳定性好，结构紧凑。

进一步的，所述载物台为全透光材质，载物台上开设有多个放置槽，放置槽的底部设有与撞针喷嘴的形状尺寸相匹配的凹槽。

凹槽可用于固定撞针喷嘴，便于定位；放置槽的轮廓可作为参照物，便于计算机图像分析时准确计算撞针喷嘴的形位参数，提高检测准确性。

本发明还提供了一种撞针喷嘴质量检测方法，基于上述撞针喷嘴质量检测装置实现，包括以下步骤：

步骤一、将装有撞针喷嘴的载物台放在输送带上，运转输送带，带动载物台向图像采集模块运动；

步骤二、当撞针喷嘴到达图像采集模块的正下方时，输送带停止，图像采集模块对撞针喷嘴进行图像采集，然后将所采集的图像传输至计算机，计算机进行图像显示和图像处理，处理完成后，输送带继续运转；

步骤三、当下一个撞针喷嘴到达图像采集模块的正下方时，重复步骤二，直至载物台上同一批次的所有撞针喷嘴的图像采集完毕；

步骤四、在计算机上显示同一批次的所有撞针喷嘴的图像以及图像处理结果，并单独显示有质量问题的撞针喷嘴图像。

通过图像采集模块逐个采集撞针喷嘴的图像传输到计算机进行分析处理及显示，便于使每个撞针喷嘴的图像环境及检测标准统一；通过计算机进行图像处理，避免了误判，实现了撞针喷嘴的准确检测；单独显示有质量问题的撞针喷嘴图像，便于工作人员进一步检查有质量问题的撞针喷嘴。

进一步的，还包括PLC控制器、交换机和光电开关的情况下，所述步骤二具体为：

当撞针喷嘴到达图像采集模块的正下方时，光电开关探测到撞针喷嘴并反馈至PLC控制器，PLC控制器控制输送带停止，并控制图像采集模块对撞针喷嘴进行图像采集，图像采集模块通过交换机将所采集的图像传输至计算机，计算机进行图像显示和图像处理，处理完成后，计算机向PLC控制器发送完成信号，PLC控制器控制输送带继续运转。

光电开关将信号反馈至PLC控制器，PLC控制器控制输送带的驱动设备停止，并控制CCD相机采集图像；采集完成后，PLC控制器控制输送带的驱动设备启动继续运行；便于自动采集，且保证了每个撞针喷嘴受采集时所处的位置相同，保证了图像环境及检测标准统一，提高了检测准确性。

进一步的，所述图像处理包括：识别图像中撞针喷嘴是否存在毛刺缺陷；计算撞针喷嘴的各项参数，并将各项参数与合格范围进行比对；将含有毛刺缺陷的撞针喷嘴、以及任一项参数不在合格范围内的撞针喷嘴标记为有质量问题的撞针喷嘴；所述各项参数包括：喷孔孔径、撞针尖直径、以及喷孔与撞针尖的同心度。

取代人工肉眼进行瑕疵判别与检测，节省了生产成本，提高了生产效率，保证了撞针喷嘴的质量的同时，也提高了管道燃气轮机喷雾冷却系统雾化效果，使的系统降温效果更好，更加节能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为PLC控制器的信号连接关系示意图。

图3为图像采集模块的结构示意图。

图4为载物台的结构示意图。

附图中，各附图标记所代表的技术特征如下：

1-支架；2-输送带；3-载物台；4-图像采集模块；5-计算机；6-PLC控制器；7-交换机；8-电机；9-CCD相机；10-镜头；11-光源灯；12-光电开关；13-安装板；14-控制箱；15-安装架；16-放置槽；20-撞针喷嘴。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明参见图1-4。

实施例一：

本发明提供了一种撞针喷嘴质量检测装置，包括支架1、计算机5、图像采集模块4，所述支架1上设有输送带2，输送带2上设有能用于承载撞针喷嘴20的载物台3，所述计算机5与图像采集模块4信号连接，所述图像采集模块4位于输送带2上方，且图像采集模块4的采集端向下正对输送带2。

原理：

撞针喷嘴20质量检测时，撞针喷嘴20放置于载物台3上，在输送带2的输送下，载物台3带动上面的撞针喷嘴20移动，当每个撞针喷嘴20移动至图像采集模块4下方时，图像采集模块4逐个采集撞针喷嘴20的图像，然后输送到计算机5进行显示；同时，计算机5内置的处理器可通过图像分析软件对图像进行分析处理，识别孔径、毛刺、喷孔与撞针尖的同心度等参数是否有缺陷。图像采集模块4可通过HDM I接口连接计算机5的显示端口，实现显示；同时，可通过TCP/IP协议将照片数据传输给一体机内置图像分析软件处理。

图像分析时，可通过图像比对与标准合格的撞针喷嘴20进行比对，也可直接通过图像识别毛刺等缺陷，通过像素测量孔径、喷孔与撞针尖的同心度等参数，并将参数与合格范围进行比对。

综上，采用本发明，通过图像采集模块4逐个采集撞针喷嘴20的图像传输到计算机5进行分析处理及显示，便于使每个撞针喷嘴20的图像环境及检测标准统一，从而图像可通过计算机5分析处理，避免了误判，实现了撞针喷嘴20的准确检测；同时，提高了检测效率，节约了人工成本。

进一步的，如图2所示：还包括PLC控制器6和交换机7，PLC控制器6与交换机7通过信号连接；PLC控制器6通过信号连接所述输送带2的驱动设备；交换机7通过信号分别连接计算机5和图像采集模块4。

优选的，所述输送带2的驱动设备为电机8，输送带2内设有辊轴，电机8与输送带2的辊轴通过带传动联接。

工作过程：每个撞针喷嘴20运行至图像采集模块4下方时，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备停止，然后控制图像采集模块4进行图像采集，图像采集模块4将采集的图像通过交换机7传输至计算机5后，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备运行，继续带动下一个撞针喷嘴20运行至图像采集模块4下方。

便于通过PLC控制器6自动控制输送带2停止及采集图像过程，效率高，在输送带2静止状态下，图像采集模块4采集撞针喷嘴20的静止图像，提高了图像质量和检测准确性。

进一步的，如图2-3所示：所述图像采集模块4包括从上往下依次布置的CCD相机9、镜头10和光源灯11，镜头10与CCD相机9连接，光源灯11的照明方向朝下正对输送带2；CCD相机9与交换机7信号连接。

光源灯11可照亮镜头10视野，便于提高图像质量；CCD相机9与交换机7信号连接，便于使PLC控制器6的控制信号通过交换机7传输至CCD相机9，同时CCD相机9采集完成的反馈信号可通过交换机7反馈至PLC控制器6。

进一步的，所述光源灯11为环形的LED灯，且镜头10处于环形的LED灯的轴心处。

便于消除图像阴影，视野内亮度均匀，同时避免光晕对镜头10的影响。

进一步的，支架1上还设有安装板13、控制箱14和安装架15，所述图像采集模块4的CCD相机9和光源灯11均固定于安装板13上；所述PLC控制器6和交换机7均设于控制箱14内；所述计算机5固定于安装架15上。

安装方便，稳定性好，结构紧凑。

进一步的，所述图像采集模块4下方且避开自身视野的位置还设有能用于探测撞针喷嘴20的光电开关12，光电开关12的探测方向垂直于输送带2的输送方向且水平布置；光电开关12与所述PLC控制器6通过信号连接。

注：图3的箭头方向为光电开关12的探测方向。

当撞针喷嘴20运行至光电开关12位置时，光电开关12将信号反馈至PLC控制器6，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备停止，并控制CCD相机9采集图像；采集完成后，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备启动继续运行；便于自动采集，且保证了每个撞针喷嘴20受采集时所处的位置相同，保证了图像环境及检测标准统一，提高了检测准确性。

进一步的，如图4所示：所述载物台3为全透光材质，载物台3上开设有多个放置槽16，放置槽16的底部设有与撞针喷嘴20的形状尺寸相匹配的凹槽。

凹槽可用于固定撞针喷嘴20，便于定位；放置槽16的轮廓可作为参照物，便于计算机5图像分析时准确计算撞针喷嘴20的形位参数，提高检测准确性。

实施例二：

本发明还提供了一种撞针喷嘴质量检测方法，基于上述撞针喷嘴质量检测装置实现，包括以下步骤：

步骤一、将装有撞针喷嘴20的载物台3放在输送带2上，运转输送带2，带动载物台3向图像采集模块4运动；

步骤二、当撞针喷嘴20到达图像采集模块4的正下方时，输送带2停止，图像采集模块4对撞针喷嘴20进行图像采集，然后将所采集的图像传输至计算机5，计算机5进行图像显示和图像处理，处理完成后，输送带2继续运转；

步骤三、当下一个撞针喷嘴20到达图像采集模块4的正下方时，重复步骤二，直至载物台3上同一批次的所有撞针喷嘴20的图像采集完毕；

步骤四、在计算机5上显示同一批次的所有撞针喷嘴20的图像以及图像处理结果，并单独显示有质量问题的撞针喷嘴20图像。

通过图像采集模块4逐个采集撞针喷嘴20的图像传输到计算机5进行分析处理及显示，便于使每个撞针喷嘴20的图像环境及检测标准统一；通过计算机5进行图像处理，避免了误判，实现了撞针喷嘴20的准确检测；单独显示有质量问题的撞针喷嘴20图像，便于工作人员进一步检查有质量问题的撞针喷嘴20。

进一步的，还包括PLC控制器6、交换机7和光电开关12的情况下，所述步骤二具体为：

当撞针喷嘴20到达图像采集模块4的正下方时，光电开关12探测到撞针喷嘴20并反馈至PLC控制器6，PLC控制器6控制输送带2停止，并控制图像采集模块4对撞针喷嘴20进行图像采集，图像采集模块4通过交换机7将所采集的图像传输至计算机5，计算机5进行图像显示和图像处理，处理完成后，计算机5向PLC控制器6发送完成信号，PLC控制器6控制输送带2继续运转。

当撞针喷嘴20运行至光电开关12位置时，光电开关12将信号反馈至PLC控制器6，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备停止，并控制CCD相机9采集图像；采集完成后，PLC控制器6控制输送带2的驱动设备启动继续运行；便于自动采集，且保证了每个撞针喷嘴20受采集时所处的位置相同，保证了图像环境及检测标准统一，提高了检测准确性。

进一步的，所述图像处理包括：识别图像中撞针喷嘴20是否存在毛刺缺陷；计算撞针喷嘴20的各项参数，并将各项参数与合格范围进行比对；将含有毛刺缺陷的撞针喷嘴20、以及任一项参数不在合格范围内的撞针喷嘴20标记为有质量问题的撞针喷嘴20；所述各项参数包括：喷孔孔径、撞针尖直径、以及喷孔与撞针尖的同心度。

取代人工肉眼进行瑕疵判别与检测，节省了生产成本，提高了生产效率，保证了撞针喷嘴20的质量的同时，也提高了管道燃气轮机喷雾冷却系统雾化效果，使的系统降温效果更好，更加节能。

在本发明的描述中，需要理解的是，如果出现了指示方位、方向或位置关系的描述用语，例如：“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，在本说明书中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，仅是为了方便理解本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的部分、元件或整体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，如果出现了次序描述用语，例如：“第一”、“第二”等，在本说明书中的用途是为了便于理解或简化描述，例如，为了区分多个具有相同类型或功能的技术特征，而又不得不单独提及时，本说明书可能采用前缀或后缀次序描述用语的方式将其区分。因此，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，如果采用了结构相对作用关系描述用语，例如：“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义的理解。例如，“安装”、“相连”、“连接”等，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系；“固定”可以是形成一体的固定，也可以是通过紧固件可拆卸的固定；可以是直接固定，也可以是通过中间媒介固定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

在本发明中，如果出现了含有附属或连接含义的描述用语，例如，第一特征在第二特征“上”或“下，除非另有明确的规定和限定，否则不应做限定性的理解，例如，“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，也可以是第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况、所处的语境、前后文的文意连贯性等理解上述描述用语在本发明中的具体含义。

进而，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述，并不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例、示例以及不同实施例、示例的特征进行结合和组合，这些结合或组合都应归入本发明所概括的范围之内。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在其公开渠道可以获得的信息范围内，结合本申请文件所给出的技术启示，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：包括支架(1)、计算机(5)、图像采集模块(4)，所述支架(1)上设有输送带(2)，输送带(2)上设有能用于承载撞针喷嘴(20)的载物台(3)，所述计算机(5)与图像采集模块(4)信号连接，所述图像采集模块(4)位于输送带(2)上方，且图像采集模块(4)的采集端向下正对输送带(2)。

2.根据权利要求1所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：还包括PLC控制器(6)和交换机(7)，PLC控制器(6)与交换机(7)通过信号连接；PLC控制器(6)通过信号连接所述输送带(2)的驱动设备；交换机(7)通过信号分别连接计算机(5)和图像采集模块(4)。

3.根据权利要求2所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：所述图像采集模块(4)包括从上往下依次布置的CCD相机(9)、镜头(10)和光源灯(11)，镜头(10)与CCD相机(9)连接，光源灯(11)的照明方向朝下正对输送带(2)；CCD相机(9)与交换机(7)信号连接。

4.根据权利要求3所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：所述光源灯(11)为环形的LED灯，且镜头(10)处于环形的LED灯的轴心处。

5.根据权利要求3所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：支架(1)上还设有安装板(13)、控制箱(14)和安装架(15)，所述图像采集模块(4)的CCD相机(9)和光源灯(11)均固定于安装板(13)上；所述PLC控制器(6)和交换机(7)均设于控制箱(14)内；所述计算机(5)固定于安装架(15)上。

6.根据权利要求2所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：所述图像采集模块(4)下方且避开自身视野的位置还设有能用于探测撞针喷嘴(20)的光电开关(12)，光电开关(12)的探测方向垂直于输送带(2)的输送方向且水平布置；光电开关(12)与所述PLC控制器(6)通过信号连接。

7.根据权利要求1所述的撞针喷嘴质量检测装置，其特征在于：所述载物台(3)为全透光材质，载物台(3)上开设有多个放置槽(16)，放置槽(16)的底部设有与撞针喷嘴(20)的形状尺寸相匹配的凹槽。

8.一种撞针喷嘴质量检测方法，其特征在于：基于权利要求1-7任一项所述的撞针喷嘴质量检测装置实现，包括以下步骤：

步骤一、将装有撞针喷嘴(20)的载物台(3)放在输送带(2)上，运转输送带(2)，带动载物台(3)向图像采集模块(4)运动；

步骤二、当撞针喷嘴(20)到达图像采集模块(4)的正下方时，输送带(2)停止，图像采集模块(4)对撞针喷嘴(20)进行图像采集，然后将所采集的图像传输至计算机(5)，计算机(5)进行图像显示和图像处理，处理完成后，输送带(2)继续运转；

步骤三、当下一个撞针喷嘴(20)到达图像采集模块(4)的正下方时，重复步骤二，直至载物台(3)上同一批次的所有撞针喷嘴(20)的图像采集完毕；

步骤四、在计算机(5)上显示同一批次的所有撞针喷嘴(20)的图像以及图像处理结果，并单独显示有质量问题的撞针喷嘴(20)图像。

9.根据权利要求8所述的撞针喷嘴质量检测方法，其特征在于：还包括PLC控制器(6)、交换机(7)和光电开关(12)的情况下，所述步骤二具体为：

当撞针喷嘴(20)到达图像采集模块(4)的正下方时，光电开关(12)探测到撞针喷嘴(20)并反馈至PLC控制器(6)，PLC控制器(6)控制输送带(2)停止，并控制图像采集模块(4)对撞针喷嘴(20)进行图像采集，图像采集模块(4)通过交换机(7)将所采集的图像传输至计算机(5)，计算机(5)进行图像显示和图像处理，处理完成后，计算机(5)向PLC控制器(6)发送完成信号，PLC控制器(6)控制输送带(2)继续运转。

10.根据权利要求8所述的撞针喷嘴质量检测方法，其特征在于：所述图像处理包括：识别图像中撞针喷嘴(20)是否存在毛刺缺陷；计算撞针喷嘴(20)的各项参数，并将各项参数与合格范围进行比对；将含有毛刺缺陷的撞针喷嘴(20)、以及任一项参数不在合格范围内的撞针喷嘴(20)标记为有质量问题的撞针喷嘴(20)；

所述各项参数包括：喷孔孔径、撞针尖直径、以及喷孔与撞针尖的同心度。