CN203203571U - 膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置。它主要包括CCD相机、立柱、二维电控平台、限位开关、大理石台、光栅尺、步进电机、伺服电机、三轴运动控制器等，三轴运动数字控制器驱动Z轴步进电机旋转，调整CCD相机距二维电控平台的位移，使CCD相机处于测量范围内，立柱上安装有上下限位开关，防止CCD相机遭受损坏，三轴运动控制器驱动X、Y轴伺服电机旋转，使平台上的待测气阀进行二维运动，以选择所要评价的二维区域，同时，X、Y轴光栅尺实时显示当前位置信息，实现待测气阀的精确定位；本实用新型解决了检测阀盖与阀座配合面密封性有效手段不足的缺点，检测精度高，准确性好，速度快，且能实现自动化操作。

Description

膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种三维形貌检测装置，尤其涉及膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置。

背景技术

天然气、煤气和液化石油气已广泛应用于社会各个领域，作为专门用于测量燃气体积流量的膜式燃气表，具有计量准确、安全可靠、结构紧凑、寿命长等优点，是当今社会上产量最大、应用最广的燃气计量仪表。膜式燃气表是利用气体在流动过程中进出口的压力差作为动力，由阀盖与阀座之间的相对旋转运动来控制气体流向的分配，并通过齿轮驱动机械式单向计数器，记录燃气表的通气量。

阀盖与阀座是膜式燃气表的关键部件，起着流量密封、改变气体通路的作用，是构成膜式燃气表计量误差的主要因素。为使燃气表计量准确，减少输差，保证贸易结算的公平性，阀盖与阀座之间的密封配合至关重要。目前，检测阀盖与阀座配合面密封性的有效手段不足，工业在线检测方法多为直接观察法。人工用精密刀口尺卡在被测工件表面上，观察刀刃与被测表面间透过光线的多少，可判断工件密封性合格与否；人工用红丹粉涂抹工件表面，通过观察密封面研合斑点确定其密封性合格与否。这些直接观察法检测精度过低，劳动强度大，过分依赖操作人员经验，且无法实现自动化。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有检测方法的不足，提供一种通过检测气阀表面三维形貌特征确定其密封性合格与否的方法。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，包括XY二维电控平台、CCD相机。所述的CCD相机设置在Z轴支架上，Z轴支架由步进电机驱动，使得CCD相机上下移动，CCD相机正对XY二维电控平台设置，拟检测的气阀放置于XY二维电控平台上，XY二维电控平台通过伺服系统驱动，以改变CCD相机所采集的气阀配合面的区域；CCD相机通过数据采集卡与计算机信号连接。

所述的CCD相机分辨力像素不少于500万，且具有实时采集图像功能。

所述的Z轴支架位于Z轴立柱内，Z轴立柱安装有上下限位开关，Z轴支架上装有与上下限位开关相配合的限位条。

所述的XY二维电控平台上安装有光栅尺，能实时显示平台当前的位置信息。

所述的XY二维电控平台与Z轴立柱由三轴运动数字控制器控制，三轴运动数字控制器与计算机信号连接。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有的有益效果是：

1、可检测气阀配合面的微观三维形貌信息，以确定气阀密封性合格与否。

2、通过XY二维平台的相对移动，CCD相机可采集气阀配合面多个区域的形貌信息。

3、检测精度高、响应快、准确率好，可实现自动化操作。

本实用新型适用于表面形貌的测量，特别适用于检测膜式燃气表阀盖与阀座配合面三维形貌。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是拟检测的膜式燃气表气阀俯视图；

图4是控制系统结构框图；

图5是软件流程图。

图中：1、步进电机，2、Z轴支撑圈，3、Z轴联轴器，4、立柱，5、支架，6、CCD相机，7、支架筋板，8、限位条，9、上限位开关，10、下限位开关，11、立柱筋板，12、平板，13、X轴伺服电机，14、X轴联轴器，15、Y轴伺服电机，16、交叉滚珠导轨，17、大理石台，18、调节脚，19、底架，20、支撑脚，21、M6内六角螺钉，22、M4内六角螺钉，23、M5内六角螺钉，24、限位接口，25、X轴支撑圈，26、固定座，27、精密滚珠丝杠，28、轴承，29、滑座，30、支撑座，31、Y轴光栅尺，32、X轴光栅尺，33、M5螺纹孔，34、阀盖，35、阀座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

如图1所示，本实用新型适用于膜式燃气表气阀配合面三维形貌的检测，主要包括Z轴立柱、XY二维电控平台、限位装置、大理石台、底架等。步进电机1与Z轴支撑圈2连接后，固定在Z轴立柱4上，立柱筋板11焊接在平板12上，起固定立柱的作用，步进电机1与Z轴联轴器3刚性连接后驱动支架5运动，支架筋板7通过螺钉固定在支架5上，支架5可带动CCD相机6与限位条8上下移动，在Z轴立柱4上固定有上限位开关9与下限位开关10，当限位条8靠近上限位开关9与下限位开关10时，步进电机停止运动，防止CCD相机遭受损坏；XY二维电控平台与Z轴立柱均固定在大理石台17上，四个调节脚18将大理石台支撑起来，通过调整四个调节脚的高度可实现XY二维电控平台的相对水平，底架19上与四个调节脚18相连，下与四个支撑脚20相连，将XY二维电控平台与Z轴立柱支撑起来。

图2中，Z轴立柱4通过十个M6内六角螺钉21固定在大理石平台上，四个M4内六角螺钉22将步进电机1固定在立柱4上，平板12通过M5内六角螺钉23固定在立柱4上，九针限位接口24通过螺钉固定立柱4上，输出Z轴上下限位信号，X轴支撑圈25与X轴伺服电机13连接后，紧固在固定座26上，X轴伺服电机13通过联轴器14与滚珠丝杠27联接，滚珠丝杠27通过轴承28带动滑座29沿X轴交叉滚珠导轨运动，滚珠丝杠27另一端固定在支撑座30上，固定座26与支撑座30均固定在XY二维电控平台底座上，滑座29固定在X轴平台上，X轴伺服电机13旋转时，X轴方向上产生直线运动，X轴光栅尺32记录X轴方向的实时位置信息，同理，Y轴伺服电机15旋转时，促使Y轴平台在交叉滚珠导轨16上产生直线运动，Y轴光栅尺31记录Y轴方向的实时位置信息，XY二维电控平台上有四个M5螺纹孔33，用于平台上工件的固定。

图3为拟检测的膜式燃气表气阀，阀盖34的阴影区与阀座35的阴影区密封配合，即需要检测的配合面，检测时，将待测气阀放置于二维电控平台上即可。

图4中，三轴运动数字控制器控制XY伺服电机驱动器，驱动伺服电机旋转，二维电控平台产生平滑移动，XY光栅尺感应其变化，并将平台的当前位置信息反馈至三轴运动数字控制器，形成闭环控制，同时，三轴运动数字控制器控制Z轴步进电机驱动器，驱动步进电机旋转，带动支架升降以调节CCD相机距XY电控平台表面的位移，使CCD相机处于测量范围内，CCD相机工作时，具有实时采集图像功能，CCD控制器储存采集的模拟图像信号，经图像采集卡转换后变为可被计算机系统处理的数字信号，计算机显示采集的气阀配合面三维形貌，利用软件处理图像的灰度等级信号，并与气阀合格与否的阈值相比较，以判断所测气阀合格与否，并打印检测报表。

图5中，首先对三维运动与CCD相机初始化，选取所要评价的二维区域，通过Z轴步进电机运动调整CCD相机距所测工件的位移，使CCD相机处于测量范围内，然后，打开二维平台参数设置界面，设置合适的运动速度与加速度，打开CCD相机参数设置界面，设置分辨力、放大倍数等参数，接着，控制XY二维电控平台运动至指定区域，CCD相机采集图像信息，经去除噪声后由计算机显示所测的气阀配合面三维形貌特征，处理图像灰度等级信号后，与工件合格与否的阈值做对比，从而判断所测气阀密封性合格与否，为保证测量结果的可靠性，可控制二维电控平台运动，采集下一个二维区域的图像信息，经处理后得出气阀密封性合格与否的结论。

本实用新型解决了检测膜式燃气表气阀配合面有效手段不足的现状，通过步进电机调整CCD相机的高度，通过闭环伺服系统控制所测气阀的二维运动，自动化程度高，可靠性好，速度快，解决了现有技术检测精度低的问题。

Claims (5)

1. 膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，包括XY二维电控平台、CCD相机，其特征在于：所述的CCD相机设置在Z轴支架上，Z轴支架由步进电机驱动，使得CCD相机上下移动，CCD相机正对XY二维电控平台设置，拟检测的气阀放置于XY二维电控平台上，XY二维电控平台通过伺服系统驱动，以改变CCD相机所采集的气阀配合面的区域；CCD相机通过数据采集卡与计算机信号连接。

2.根据权利要求1所述的膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，其特征在于：所述的CCD相机分辨力像素不少于500万，且具有实时采集图像功能。

3.根据权利要求1所述的膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，其特征在于：所述的Z轴支架位于Z轴立柱内，Z轴立柱安装有上下限位开关，Z轴支架上装有与上下限位开关相配合的限位条。

4.根据权利要求1所述的膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，其特征在于：所述的XY二维电控平台上安装有光栅尺，能实时显示平台当前的位置信息。

5.根据权利要求1所述的膜式燃气表气阀配合面三维形貌检测装置，其特征在于：所述的XY二维电控平台与Z轴立柱由三轴运动数字控制器控制，三轴运动数字控制器与计算机信号连接。

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