一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置製造方法
2023-05-08 07:29:11
一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置。本實用新型二維掃描檢測裝置包括支撐臺架，二維移動單元，線性模組，光柵尺，伺服驅動單元，伺服控制單元和雷射粒度儀系統；所述雷射粒度儀系統由雷射光源部分和雷射接收部分組成。本實用新型基於雷射粒度儀檢測粒徑，同時發明二維掃描移動檢測裝置及方法，使得脈衝噴頭能夠沿著豎直和水平方向在空間二維平面內精確移動，以解決現有技術在試驗臺搭建完成後只能對噴霧某一點實現粒徑測量的不足，尤其實現了扇形噴霧粒徑的二維掃描檢測。
【專利說明】一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物基材料成型技術及裝備領域中噴霧粒徑分布檢測領域，更具體地說，是涉及一種基於精密伺服驅動二維掃描的脈衝噴霧粒徑分布檢測裝置。
【背景技術】
[0002]包裝是食品製造過程的獨立元素，給人們生活帶來便利。綠色包裝是實現包裝工業可持續發展，減少因包裝而帶來的環境汙染問題的重要途徑，可食性包裝膜及蔬菜基材料以其原料來源豐富、可持續、可食、無汙染等優越性，成為新興包裝領域研宄的一大熱點。蔬菜複合紙大豆蛋白液噴塗技術，採用蛋白液電子脈衝噴塗方法，通過設置脈衝噴塗的流量、氣壓、液壓等相關參數，將特定配比蛋白溶液通過高頻脈衝噴嘴噴出，形成扇形噴霧，塗覆在相關基材上，經過烘乾、整形，形成複合包裝材料。噴塗霧化的物理過程，直接關係複合材料的相關性能指標。噴塗的均勻性，粒徑的一致性，噴霧顆粒空間密度分布等性能參數對最終覆膜的性能具有直接而重要的影響。扇形噴霧顆粒的粒徑大小、密度分布等物理參數，不僅與噴頭物理結構有關，同時與噴霧氣壓、液壓、流量及噴嘴脈衝頻率直接相關。針對不同參數下噴霧的霧化性能，需要設計大量的比對實驗。不僅要測量噴霧的輪廓造型，還需要研宄噴霧的粒徑分布。
[0003]由於噴霧本身存在氣液兩相流的物理特性，在空間中分布較為複雜。在扇形噴霧輪廓內部，噴霧的空間密度與粒徑分布隨著噴塗參數的變化而變化。在某一確定噴塗參數條件下，噴霧的粒徑分布與扇形噴霧空間密度分布形成某種動態穩定狀態。研宄人員利用雷射粒度儀能夠檢測到空間中某噴霧確定位置的相關粒徑大小。扇形噴霧在空間中，不同位置的噴霧粒徑存在不同的分布特性。局限於雷射粒度儀設備的使用方式，很難將其移動，來實現對噴霧輪廓內各個位置的粒徑進行實時測量，進而難以表述噴霧在空間中整體的噴塗特性與霧化情況。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，解決噴霧粒徑分布檢測技術的局限與不足，提供一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置。
[0005]本實用新型噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置，通過下述技術方案予以實現，所述二維掃描檢測裝置包括支撐臺架，二維移動單元，線性模組，光柵尺，伺服驅動單元，伺服控制單元和雷射粒度儀系統；所述雷射粒度儀系統由雷射光源部分和雷射接收部分組成，所述雷射光源部分包括雷射光源和光源調整平臺，雷射光源內安裝透鏡；雷射接收部分包括雷射接收器、鏡頭、針孔和接收器調整平臺，鏡頭安裝在雷射接受器的前端，鏡頭前方的調整平臺頂端安裝針孔；
[0006]所述支撐臺架由左底座、右底座、左立架、右立架、橫梁和支撐架固定組成；二維移動單元由水平直線導軌、左垂直導軌和右垂直導軌組成；水平直線導軌固定在支撐架前側面，光柵尺固定在支撐架上表面，水平直線導軌內安裝水平線性模組，移動平臺與水平線性模組固定，噴嘴安裝在移動平臺上；左垂直導軌固定於左立架上，左垂直線性模組固定於左垂直導軌內，右垂直導軌固定於右立架上，右垂直線性模組固定於右垂直導軌內，支撐架的兩端分別設置於左垂直導軌和右垂直導軌內；伺服驅動單元由驅動噴嘴的水平移動伺服電機、驅動支撐架的左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機組成，伺服控制單元控制伺服驅動單元；伺服控制單元連接運動控制計算機，雷射接收器連接數據分析計算機；
[0007]雷射光源部分和雷射接收部分水平對置，噴嘴置於雷射光源部分和雷射接收部分之間空間的上部位置，噴霧垂直向下噴出，利用噴嘴的移動，實現基於雷射粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測。
[0008]上述線性模組是基於滾珠絲槓驅動的，所述水平直線導軌、左垂直導軌和右垂直導軌的兩端分別安裝極限位置限位器。
[0009]所述伺服驅動單元通過聯軸器將伺服電機與線性模組連接。
[0010]本實用新型噴霧粒徑分布二維掃描檢測方法，按照下述步驟進行，
[0011]S1:安裝調節雷射粒度儀系統，並保證雷射光源部分和雷射接收部分之間有足夠的空間能夠放置噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置；
[0012]S2:安裝需要進行測試的噴嘴，並調整噴嘴位置，保證噴嘴垂直向下；
[0013]S3:啟動運動控制計算機和數據分析計算機，通過控制左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機使水平支撐架配合雷射粒度儀系統，處於合理的高度；通過控制水平移動伺服電機使得脈衝噴嘴配合雷射粒度儀系統，處於雷射粒度儀系統發射雷射的正上方；
[0014]S4:啟動氣泵，設置噴霧氣壓、液壓，以及脈衝噴塗的頻率；
[0015]S5:噴霧穩定後，啟動二維移動平臺，根據設計好的路徑，調整噴頭和雷射粒度儀光線的相對位置；
[0016]S6:每次移動過的距離，以及在某一位置停留的時間有操作者自行決定，移動最短距離由伺服電機反饋單元的最小驅動角度決定，在保證採集雷射粒度儀最短的時間條件下，停留時間可以任意設定；
[0017]S7:通過水平移動伺服電機、驅動支撐架的左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機帶動水平支撐架和噴嘴移動平臺實現在垂直雷射粒度儀二維平面內的掃描移動，將不同位置的粒徑大小數據，配合二維掃描移動平臺的相對坐標，能夠全面真實的反應噴霧粒徑的二維分布；
[0018]S8:重複步驟S1-S7，對不同的噴塗參數條件下的噴霧進行測試。
[0019]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0020]1.使用本實用新型裝置及方法克服了現有技術上工作量大，速度慢，準確性和可重複性差等缺陷，能夠快速精確定位粒子粒度小而均勻的霧化良好區域。
[0021]2.本實用新型基於雷射粒度儀檢測粒徑，同時實用新型二維掃描移動檢測裝置及方法，使得脈衝噴頭能夠沿著豎直和水平方向在空間二維平面內精確移動。以解決現有技術在試驗臺搭建完成後只能對噴霧某一點實現粒徑測量的不足，尤其實現了扇形噴霧粒徑的二維掃描檢測。
[0022]3.本實用新型採用機電一體化的設計，整個過程都可以由計算機控制進行，測試結果直接以報告的形式列印出來，同時測試結束後可以得到噴嘴的噴霧粒度的分布曲線及其粒度的相關數據。試驗結果可以保存到資料庫，可在資料庫中查看不同噴嘴和不同條件下的粒度分布，進行比較，從而得到適合於生產實際的噴嘴和工作參數。
[0023]4.本實用新型能夠全自動調節噴嘴的位置及噴霧氣壓、液壓、流量及噴嘴脈衝頻率等參數，能夠利用雷射粒度儀精確測量噴霧在二維空間的粒度分布，並且自動化程度高，操作簡單，測量結果精度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0026]如圖1所示，所述二維掃描檢測裝置包括支撐臺架，二維移動單元，線性模組，伺服驅動單元，光柵尺，伺服控制單元和雷射粒度儀系統；所述雷射粒度儀系統由雷射光源部分和雷射接收部分組成，所述雷射光源部分包括雷射光源33和光源調整平臺31，雷射光源內安裝透鏡32 ;雷射接收部分包括雷射接收器30、鏡頭29、針孔28和接收器調整平臺34，鏡頭29安裝在雷射接受器的前端，鏡頭前方的調整平臺頂端安裝針孔28 ;雷射接收器依次連接主機35和顯示器36 ；
[0027]所述支撐臺架由左底座19、右底座23、左立架20、右立架22、橫梁21和支撐架24固定組成；二維移動單元由水平直線導軌7、左垂直導軌13和右垂直導軌17組成；線性模組由水平線性模組8、左垂直線性模組9和右垂直線性模組18組成；水平直線導軌7固定在支撐架前側面，光柵尺固定在支撐架上表面，水平直線導軌內安裝水平線性模組8，水平線性模組與移動平臺25固定，噴嘴26與移動平臺固定；左垂直導軌固定於左立架上，左垂直線性模組固定於左垂直導軌內，右垂直導軌固定於右立架上，右垂直線性模組固定於右垂直導軌內，支撐架的兩端分別設置於左垂直導軌和右垂直導軌內；水平直線導軌、左垂直導軌和右垂直導軌的兩端分別安裝極限位置限位器6、12、15 ;伺服驅動單元由驅動噴嘴的水平移動伺服電機5、驅動支撐架的左垂直移動伺服電機11和右垂直移動伺服電機14組成，伺服控制單元控制伺服驅動單元，伺服控制單元依次連接主機2和顯示器I ;
[0028]雷射光源部分和雷射接收部分水平對置，噴嘴置於雷射光源部分和雷射接收部分之間空間的上部位置，噴霧垂直向下噴出，利用噴嘴的移動，實現基於雷射粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測。
[0029]豎直方向安裝兩組直線移動單元:左垂直導軌13和右垂直導軌17，通過驅動支撐架的左垂直移動伺服電機11和右垂直移動伺服電機14和伺服控制單元3同步驅動支撐架24在豎直方向的平穩移動，利用光柵尺27精密檢測平臺移動位置。從而實現二維掃描檢測裝置在豎直方向掃描移動的功能。
[0030]通過驅動噴嘴的水平移動伺服電機和伺服控制單元驅動水平安裝在支撐架24上的水平線性模組8帶動移動平臺25在水平方向來回往復移動。通過光柵尺27精密反饋移動平臺所處位置，實現對粒徑空間分布的精密定位。實現二維掃描檢測裝置在水平方向掃描移動的功能。
[0031]所述伺服驅動單元通過聯軸器4，10，16 ;將伺服電機5，11，14與線性模組8，9，18連接，將電機旋轉運動轉化成線性模組上移動平臺的直線運動。運動控制卡發送控制指令，通過伺服驅動器，驅動伺服電機的精確轉動，進而實現線性移動平臺的直線移動。通過光柵尺27對伺服平臺移動位置的精密檢測，精確實現噴霧粒度空間分布的二維構建。
[0032]在調節左垂直線性模組9和右垂直線性模組18時，首先通過鉛垂標尺，初步分別找正垂直線性模組的豎直方向。然後利用測高裝置分別確定每一個垂直線性模組的基準安裝點，以確定安裝平臺的等高。接下來，屏蔽絲槓功能，讓垂直線性模組能夠在直線方向順暢的往復運動。安裝支撐架24，帶動支撐架同步移動兩組垂直線性模組的運動部分，在兩組垂直線性模組不同等高處觀察橫梁移動情況，及支撐架的受力情況。最終調整支撐臺架上，兩組垂直線性模組的安裝位置，保證支撐架上下移動的穩定性及水平精度。
[0033]使用上述裝置的噴霧粒徑分布二維掃描檢測方法，按照下述步驟進行:
[0034]S1:安裝調節雷射粒度儀系統，並保證雷射光源部分和雷射接收部分之間有足夠的空間能夠放置噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置；
[0035]S2:安裝需要進行測試的噴嘴，並調整噴嘴位置，保證噴嘴垂直向下；
[0036]S3:啟動運動控制計算機和數據分析計算機，通過控制左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機使水平支撐架配合雷射粒度儀系統，處於合理的高度；通過控制水平移動伺服電機使得脈衝噴嘴配合雷射粒度儀系統，處於雷射粒度儀系統發射雷射的正上方；
[0037]S4:啟動氣泵，設置噴霧氣壓、液壓，以及脈衝噴塗的頻率；
[0038]S5:噴霧穩定後，啟動二維移動平臺，根據設計好的路徑，調整噴頭和雷射粒度儀光線的相對位置；
[0039]S6:每次移動過的距離，以及在某一位置停留的時間有操作者自行決定，移動最短距離由伺服電機反饋單元的最小驅動角度決定，在保證採集雷射粒度儀最短的時間條件下。停留時間可以任意設定；
[0040]S7:通過水平移動伺服電機、驅動支撐架的左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機帶動水平支撐架和噴嘴移動平臺實現在垂直雷射粒度儀二維平面內的掃描移動。將不同位置的粒徑大小數據，配合二維掃描移動平臺的相對坐標，能夠全面真實的反應噴霧粒徑的二維分布；
[0041]S8:重複步驟S1-S7，對不同的噴塗參數條件下的噴霧進行測試。
[0042]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出的是，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置，其特徵是，所述二維掃描檢測裝置包括支撐臺架，二維移動單元，線性模組，光柵尺，伺服驅動單元，伺服控制單元和雷射粒度儀系統；所述雷射粒度儀系統由雷射光源部分和雷射接收部分組成，所述雷射光源部分包括雷射光源和光源調整平臺，雷射光源內安裝透鏡；雷射接收部分包括雷射接收器、鏡頭、針孔和接收器調整平臺，鏡頭安裝在雷射接受器的前端，鏡頭前方的調整平臺頂端安裝針孔； 所述支撐臺架由左底座、右底座、左立架、右立架、橫梁和支撐架固定組成；二維移動單元由水平直線導軌、左垂直導軌和右垂直導軌組成；水平直線導軌固定在支撐架前側面，光柵尺固定在支撐架上表面，水平直線導軌內安裝水平線性模組，移動平臺與水平線性模組固定，噴嘴安裝在移動平臺上；左垂直導軌固定於左立架上，左垂直線性模組固定於左垂直導軌內，右垂直導軌固定於右立架上，右垂直線性模組固定於右垂直導軌內，支撐架的兩端分別設置於左垂直導軌和右垂直導軌內；伺服驅動單元由驅動噴嘴的水平移動伺服電機、驅動支撐架的左垂直移動伺服電機和右垂直移動伺服電機組成，伺服控制單元控制伺服驅動單元；伺服控制單元連接運動控制計算機，雷射接收器連接數據分析計算機； 雷射光源部分和雷射接收部分水平對置，噴嘴置於雷射光源部分和雷射接收部分之間空間的上部位置，噴霧垂直向下噴出，利用噴嘴的移動，實現基於雷射粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測。
2.根據權利要求1所述的噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置，其特徵是，上述線性模組是基於滾珠絲槓驅動的，所述水平直線導軌、左垂直導軌和右垂直導軌的兩端分別安裝極限位置限位器(6，12，15)。
3.根據權利要求1所述的噴霧粒徑分布二維掃描檢測裝置，其特徵是，所述伺服驅動單元通過聯軸器(4，10，16)將伺服電機(5，11，14)與線性模組(8，9，18)連接。
【文檔編號】G01N15/02GK204203041SQ201420486368
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】楊傳民, 陳誠, 王心宇, 董肖雲, 陳國營 申請人:天津商業大學