CN200965517Y

CN200965517Y - 一种可靠性高的自动化光谱仪实验室

Info

Publication number: CN200965517Y
Application number: CN 200620042165
Authority: CN
Inventors: 陈波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2016-05-26

Abstract

一种可靠性高的自动化光谱仪实验室，包括：代码输入系统、安全装置、试样冷却系统、加工系统、试样传输系统、缺陷检测系统、光谱分析仪、试样代码印刷系统、实验室中心计算机、辅助系统，相互之间有通信连接，所述光谱分析仪有两台，设置为可并行工作或一台工作另一台备用的结构。进一步，所述光谱分析仪包括光谱仪、光谱仪计算机及标准化试样；光谱仪用于处理光强检测结果，同时具备自动校正和检查控样分析偏差的功能，标准化试样用于校准仪器偏差；所述光谱仪光学系统采用了单脉冲积分技术结构。采用两台直读光谱仪同时工作，充分提高了系统的工作稳定性，保障了系统无故障运行的可靠性，使整个系统功效最大化。

Description

一种可靠性高的自动化光谱仪实验室

技术领域

本实用新型属于工业分析领域，涉及可用于钢铁行业微量元素分析的装置，尤其是自动化光谱仪实验室系统。

背景技术

现有技术中，国外钢铁企业开始采用全自动化分析设备作为冶炼过程品质管理和控制的主要手段，国内钢铁企业自90年代开始了逐步引进自动光谱仪系统，但是都普遍存在着冷却时间长、分析速度慢、试样冷却裂纹发生几率高、系统无故障运行的可靠性低等缺陷。随着冶炼工艺的不断发展和冶炼节奏的不断加快，国内外钢铁企业对冶炼质量控制也提出了越来越高的要求，但是现有的分析设备却越来越难以满足这样的要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种新型的的数据稳定、设备维护保养间隔长、系统无故障运行的可靠性高、分析速度时间快的自动化光谱仪实验室。

为了达到上述目的，本实用新型解决的方案是：一种无人分析实验室系统，包括：代码输入系统、安全装置、试样冷却系统、加工系统、试样传输系统、缺陷检测系统、光谱分析仪、试样代码印刷系统、实验室中心计算机、辅助系统，相互之间有通信连接，所述光谱分析仪有两台，设置为可并行工作或一台工作另一台备用的结构。

配备两台直读光谱仪的无人分析实验室，采用两台直读光谱仪，设置为可并行工作或一台工作另一台备用的结构，充分提高了系统的工作稳定性，保障了系统无故障运行的可靠性，使整个系统功效最大化。

直读光谱仪用于分析钢中N，C，Si，Mn，P，S等元素的含量；光谱仪光学系统采用了单脉冲积分技术，低含量元素的分析重现性指标提高1-2倍，可以充分满足板坯连铸的分析要求，可不受外界环境(如：温度、湿度、粉尘、震动等)变化的影响，测定各种元素含量结果准确，长期稳定性极佳。

当一台直读光谱仪发生故障时，系统直接调换另外一台直读光谱仪继续工作，避免了因直读光谱仪发生故障而使得实验室的工作间断。

所述代码输入终端安装在风动送样发送站输入窗口一侧，操作人员输入试样代码，代码经RS232接口传入中心计算机。中心计算机根据试样代码区分出试样种类并指示磨样机采用何种加工程序加工试样，同时也将代码传输给光谱仪分析计算机，中心计算机还将监控整个试样运行过程及设备状态；所述安全装置由安全护栏包围，例如采用1800毫米高的透明安全护栏包围，人员进出只能经过安全门，安全门一经打开系统自动进入停机状态，只有在人员离开并复位紧急停止按钮才可以恢复自动；所述试样冷却与加工系统包括一个冷却装置和一台试样加工设备，试样冷却装置采用空冷与水冷相结合的冷却方式，试样加工设备是一台铣削式试样表面铣削设备PAL-MIL，其具有两个铣刀系统，一用一备，加工时间小于半分钟，平常无须更换耗材；所述试样传输系统是由机械手主机(含操作单元、控制单元、软件)、机械手基座、标样托盘系统(15个标样位置)组成；所述缺陷检测系统由数码图形识别系统和图象处理软件系统及计算机组成，数码图形识别系统用于改善经过磨样机加工的待检查试样表面光照度，图象处理系统及计算机用于处理所拍摄的试样表面图象，发现缺陷位置并进一步计算其光谱分析的最佳位置；所述光谱分析仪包括光谱仪、光谱仪计算机及标准化试样，光谱仪用于处理光强检测结果，同时具备自动校正和检查控样分析偏差的功能，标准化试样用于校准仪器偏差；所述试样代码印刷系统采用标签粘贴印刷；所述实验室中心计算机负责将不同的系统连接成一个系统，主要包括辅助设备PLC、试样加工设备PLC、机械手PLC等。负责接收光谱仪分析数据，将分析结果存放在中心计算机的数据库中。同时将数据传输给指定过程计算机。数据管理程序可以提供数据备份、检索、打印日常报表等功能；所述辅助系统包括辅助插座，线缆槽、试样辅助水冷系统、内部压缩空气管道及阀门、内部氩气管道、阀门、氩气净化装置、计算机操作桌及其他附件、试样归档盒(若干组)、稳压电源装置，例如30KW稳压电源。上述设备中光谱仪、各型计算机、PLC均可以通过设备控制系统远程进接口进行远程诊断。

采用两台直读光谱仪同时工作，充分提高了系统的工作稳定性，保障了系统无故障运行的可靠性，使整个系统功效最大化。

附图说明

图1是本实用新型无人分析实验室的平面布局示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1所描述的无人分析实验室包括代码输入系统1、安全装置2、试样冷却3与加工装置3’、试样传输系统4、缺陷检测系统5、光谱分析仪6、试样代码印刷系统7、实验室中心计算机8、辅助系统9。

所述代码输入系统1是指代码输入终端安装在风动送样发送站试样输入门一侧，操作人员输入试样代码，代码经RS232接口传入中心计算机，具体试样代码在现场编程。中心计算机根据试样代码区分出试样种类并发出控制信号指示磨样机采用何种加工程序加工试样，同时也将代码传输给光谱仪分析计算机，中心计算机还将监控整个试样运行过程及设备状态。EASON(数据输入终端)可以进行编程，输入试样代码时可以灵活输入，可以长时间工作在高温、高湿、高尘环境。

所述安全装置2是指机器人运行区域由安全围栏包围，例如，整个系统由1800毫米高的透明安全护栏包围，设置安全门，在一侧开窗，试样由窗口放入，例如，可以同时放置5个试样。人员进出必需经过安全门，安全门一经打开系统自动进入停机状态，只有在人员离开并复位紧急停止按钮才可以恢复自动。

所述试样冷却3与加工装置3’包括一个冷却装置和一台试样加工设备。冷却装置可采用智能的全自动冷却程序，根据钢种的不同采取不同的冷却策略。例如，对高碳钢试样首先采用压缩空气和水混合冷却到设定温度，然后使用水冷到室温。试样加工设备采用铣削式PAL-MIL(两个铣刀系统，一用一备)，加工时间小于半分钟，平常无须更换耗材。

所述试样传输系统4包括机械手主机(含操作单元、控制单元、软件)、机械手基座和标样托盘系统。机械手夹持待分析或待加工的试样和标准化样品，将它们移至相应的工位由分析仪器进行分析或由加工设备进行加工。系统运行自动按照任务要求进行智能优化机器人运行路径，可以有效节省系统运行时间，如系统空闲时机器人处于试样输入窗口待机位置等。机械手基座用于安装机械手及控制单元。

所述缺陷检测系统5包括数码图形识别系统和图象处理软件系统及计算机。数码系统包括摄相机，照射光为漫射光，用于拍摄试样加工后的表面，拍摄的图像由图像处理计算机系统作进一步处理。图象处理软件系统及计算机用于处理所拍摄的试样表面图象，发现缺陷位置并进一步计算其光谱分析的最佳位置。

所述的光谱分析仪6包括光谱仪、光谱仪计算机和标准化试样五套。光谱仪可用于分析钢中N，C，Si，Mn，P，S等元素的含量；光谱仪计算机可用于处理光强检测结果，具备自动校正和检查控样分析偏差的功能。整个实验室的质量控制由专用的SPC软件来实现。SPC(统计过程控制)软件具有给出是否应该进行标准化建议的功能。标准化试样五套用于校准仪器偏差。光谱仪光学系统采用真空光室，积分及控制电路置于真空光室中，光室恒温，可不受外界环境(如：温度、湿度、粉尘、震动等)变化的影响，测定各种元素含量结果准确，重现性及长期稳定性极佳。免除了操作人员繁琐的波峰扫描工作。仪器自动识别特定谱线，与原存储谱线进行对比，确定漂移位置，找出分析线当前的峰值位置。真空光室光路直通，激发时产生的弧焰由透镜直接导入真空光室，光电倍增管安装在真空光室中，出射光路无反射镜和石英窗，可极大地减少光路损耗，提高检出限，保持数据的长期稳定性。外部清洁的光路窗口，不须开启光室，操作人员自己即可完成，不因清洁保养工作的进行而耽误分析工作，并保持稳定的分析状态，利于现场不停顿分析检测工作。特殊材料制作的激发台板，激发孔和台板抗磨损长期不变形。开放式电极架设计，可调整的气动样品夹，便于各种形状和尺寸的样品分析。真正的工厂预做工作曲线，非拷贝曲线。每条曲线由多达几十块标样在仪器出厂时逐点激发生成，自动扣除元素间干扰。无静态氩设计，在等待样品分析时可以不用氩气保护，大大地减少了氩气的消耗量。免维护激发光源，采用了全新的GDS(脉冲放电光源)技术，由计算机控制的全固态数字电路、无辅助电极、无须用户维护调整。激发频率可达1000赫兹，一次样品分析只须16秒钟。

进一步，本无人分析实验室系统采用了接入两台直读光谱仪同时工作，设置为可并行工作或一台工作另一台备用的结构，万一其中台直读光谱仪发生故障需要维修时，另一台直读光谱仪可以继续工作。充分提高了系统的工作稳定性，保障了系统无故障运行的可靠性，使整个系统功效最大化。

所述试样代码印刷系统7是指采用标签粘贴印刷，对于分析结束后的试样，通过试样代码印刷系统将试样代码、分析时间粘贴于试样表面以便于保存。

所述实验室中心计算机8负责将不同的系统连接成一个系统，主要包括试样加工设备PLC 11、机械手PLC 12、辅助设备PLC 13等。负责接收光谱仪分析数据，将分析结果存放在中心计算机的数据库中。同时将数据传输给指定过程计算机。数据管理程序可以提供数据备份、检索、打印日常报表等功能。

所述辅助系统9是指辅助插座、线缆槽试样、辅助水冷系统、内部压缩空气管道及阀门、内部氩气管道、阀门、氩气净化装置、压缩空气管道及阀门、氩气管道、计算机操作桌及远程诊断系统、试样归档盒(若干组)、30KW稳压电源装置一套。

另外，上述设备中光谱仪、各型计算机、PLC均可以通过设备控制系统远程进接口进行远程诊断。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以很快地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种可靠性高的自动化光谱仪实验室，包括：代码输入系统、安全装置、试样冷却系统、加工系统、试样传输系统、缺陷检测系统、光谱分析仪、试样代码印刷系统、实验室中心计算机、辅助系统，相互之间有通信连接，其特征在于：所述光谱分析仪有两台，设置为可并行工作或一台工作另一台备用的结构。

2、根据权利要求1所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述光谱分析仪包括光谱仪、光谱仪计算机及标准化试样；光谱仪用于处理光强检测结果，同时具备自动校正和检查控样分析偏差的功能，标准化试样用于校准仪器偏差。

3、根据权利要求2所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述光谱仪光学系统采用了单脉冲积分技术结构。

4、根据权利要求1所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述代码输入终端安装在风动送样发送站输入窗口一侧；所述安全装置由透明安全护栏包围；所述试样冷却与加工系统包括一个冷却装置和一台试样加工设备；所述试样传输系统包括机械手主机、机械手基座、标样托盘系统；所述缺陷检测系统包括数码图形识别系统和图象处理软件系统及计算机。

5、根据权利要求1所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述实验室中心计算机将不同的系统连接成一个整体，包括试样加工设备PLC、机械手PLC、辅助设备PLC；所述辅助系统包括辅助插座，线缆槽、试样辅助水冷系统、内部压缩空气管道及阀门、内部氩气管道、阀门、氩气净化装置、计算机操作桌、试样归档盒、稳压电源装置。

6、根据权利要求4所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述试样加工设备是一台铣削式试样表面铣削设备PAL-MIL。

7、根据权利要求5所述的可靠性高的自动化光谱仪实验室，其特征在于：所述光谱仪、各计算机、PLC连接设备控制系统远程进接口进行远程诊断。