精密測量物體體積和密度的裝置和方法

2023-05-22 17:55:36

精密測量物體體積和密度的裝置和方法
【專利摘要】本發明專利涉及一種自動化運行的氣壓平衡法測量物體體積和密度的方法及裝置，適用於各種形狀的物體（包括規則形狀、不規則的如根須狀、網狀等）、顆粒物體（如礦石、玉米花生等）、液體等的體積的精確測量。本發明的這種方法和裝置，包括PLC控制系統、供壓系統、貯壓罐，標準容積罐、自動校準容積罐、加料容器罐，閥門和壓力傳感器、洩壓閥、連通壓差計、微壓差計。在檢測中，僅是人工加入和取出被檢物體，其它過程均為機器自動化運作，檢測結果顯示在PLC系統的顯示屏上，裝置上還留有與電腦連接的埠，檢測結果也可以直接輸入電腦保存和顯示。
【專利說明】精密測量物體體積和密度的裝置和方法

【技術領域】
[0001]本發明專利涉及一種自動化運行的壓力平衡法測量物體體積和密度的裝置和方法，適用於各種形狀的物體，包括規則形狀、不規則形狀的固體以及液體體積和密度的精確測量。

【背景技術】
[0002]目前，測量不規則物體體積的方法的原理基本上都是用阿基米德定律法，即浸入液體法，這種方法是將需要測量的被測物體，完全浸入液體中，通過觀察浸入物體的液體的前後液面升高值乘以液體截面積計算出物體的體積，然後根據其稱量出的重量(通常在浸入液體之前，就利用電子稱、天平等儀器稱出其質量)，計算出其密度。這類的方法比較粗況、繁瑣，一般需要做小件試樣，專業人員操作，通過多次檢測再取平均值才能得出並不準確體積和密度(比重)。
[0003]上述這種測量物體體積的方法對易被浸入液體滲入的被測物體，表面張力大的被測物體等都不能準確的測量出其體積，這是因為，被測物體或其表面易被液體滲入，其液面不穩定或者被測物本身體積發生變化的緣故，使其讀取或檢測值不準確或者說不精確；表面張力大的被測物體會導致液體不能完全貼合被測物表面，特別是不規則物、帶凹形銳角、表面多微孔、表面多凸凹不平之類的，也不能得到被測物體的精確體積，從而通過計算也就不能得到被測物體的密度。液面刻度的讀取僅憑人工經驗、量杯量筒刻度的間距疏密甚至刻度線的粗細等也是很難得到精確檢測的因素:量杯量筒的製造精度遠無法與現代金屬材料的精密加工方法得到的精度所比；利用傳感器來檢測液面的方法也因上述的緣故等很難得到精確測量值；現行的體積和密度(比重)的精密檢測方法都是在理論上忽略上述某些誤差基礎之上的。所以上述的測量物體體積的方法存在複雜、測量體積不準確，適用範圍局限性大的缺陷。由於測量的物體體積存在的偏差大、適用範圍小，導致測量出相應的物體的密度也存在偏差大、適用範圍小的缺陷。


【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是針對目前測量部分被測物體體積和密度偏差大，程序複雜、適用物體範圍小，從而提供一種簡單、適用範圍廣的、準確測量出物體體積和密度的裝置和方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明一種精密測量物體體積和密度的裝置和方法，包括四個保護主體，第一個是精密測量物體體積的裝置；第二個精密測量物體密度的裝置；第三個是精密測量物體體積的方法；第四個精密測量物體密度的方法。
[0006]第一個保護主體，一種精密測量物體體積的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統、貯壓罐，供壓系統與貯壓罐通過定壓閥連通，在其連通管道中，定壓閥後設置有貯壓罐壓力傳感器；還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐、第二標準容積罐，貯壓罐與第一標準容積罐通過第一標準容積開關閥連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥後設置有第一標準容積壓力傳感器，貯壓罐與第二標準容積罐通過第二標準容積開關閥連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥後設置有第二標準容積壓力傳感器，第一標準容積罐、第二標準容積罐並聯；還包括有自動校準容積罐、加料容器罐，自動校準容積罐上設有自動校準容器罐排空閥，加料容器罐罐體上設有加料容器罐排空閥，自動校準容積罐與第一標準容積罐通過自動校準容積罐開關閥連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥後設置有自動校準容積罐壓力傳感器，加料容器罐與第二標準容積罐通過加料容器罐開關閥連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥後設置有加料容器罐壓力傳感器，自動校準容積罐與加料容器罐分別與微壓差計串聯，同時，自動校準容積罐與加料容器罐分別與連通壓差計串聯，微壓差計與連通壓差計並聯；還包括有PLC控制系統，PLC控制系統分別與各個傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連並通過程序自動控制各開關閥的開關。
[0007]進一步限定，所述的加料容器罐由託架、盛物器具、加料容器密封蓋、加料容器動作執行機構構成，其中，盛物器具放置在託架上，加料容器動作執行機構能控制加料容器密封蓋的開啟和關閉。
[0008]再進一步限定，所述的自動校準容器罐由校準活塞位移傳感器、校準活塞和其運動執行機構、管路構成，自動校準容器罐容積是由固定部分空間和校準活塞移動空間組成，校準活塞為精密加工並精密測量的圓柱形活塞，其活塞調整的位移由校準活塞位移傳感器檢測，一併存入PLC系統，由PLC控制校準活塞運動執行機構調整校準活塞的運動使校準容積體積發生變化，並自動計算自動校準容器罐所調整的體積。
[0009]同樣，再進一步限定，所述的自動校準容器罐外連通有微調校準容器罐，微調校準容器罐由活塞位移傳感器、微調校準活塞和其運動執行機構、管路構成，由PLC控制校準活塞運動執行機構調整校準活塞的運動使校準容積體積發生變化；由PLC控制系統自動控制，當被測物較大時，自動校準容器罐和微調自動校準容器罐配合運行，微調校準活塞直徑小，可以使其極高精度的校準和檢測；當被測物很小時，只微調自動校準容器的運行就可滿足自動檢測的要求。
[0010]更進一步限定，所述的PLC控制系統包括信號採集系統、顯示系統、運動控制系統，其中，信號採集系統與各壓力傳感器接通，接收和反饋各處氣壓的壓力大小並顯示在顯示系統上，同時由運動控制系統控制相關閥門的開閉、校準活塞的運動、微調校準活塞的移動、加料容器密封蓋的開閉。
[0011]第二個保護主體，一種精密測量物體密度的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統、貯壓罐，供壓系統與貯壓罐通過定壓閥連通，在其連通管道中，定壓閥後設置有貯壓罐壓力傳感器；還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐、第二標準容積罐，貯壓罐與第一標準容積罐通過第一標準容積開關閥連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥後設置有第一標準容積壓力傳感器，貯壓罐與第二標準容積罐通過第二標準容積開關閥連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥後設置有第二標準容積壓力傳感器，第一標準容積罐、第二標準容積罐並聯；其特徵在於，還包括有自動校準容積罐、加料容器罐，自動校準容積罐上設有自動校準容器罐排空閥，加料容器罐罐體上設有加料容器罐排空閥，自動校準容積罐與第一標準容積罐通過自動校準容積罐開關閥連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥後設置有自動校準容積罐壓力傳感器，加料容器罐與第二標準容積罐通過加料容器罐開關閥連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥後設置有加料容器罐壓力傳感器，自動校準容積罐與加料容器罐分別與微壓差計串聯；同時，自動校準容積罐與加料容器罐分別與連通壓差計串聯，微壓差計與連通壓差計並聯；還包括有PLC控制系統，PLC控制系統分別與各個傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連並通過程序自動控制各開關閥的開關；所述的加料容器罐由稱重傳感器、託架、盛物器具、加料容器密封蓋、加料容器動作執行機構構成，其中，盛物器具放置在託架上，稱重傳感器設置在託架下或以懸掛方式稱重，加料容器動作執行機構能控制加料容器密封蓋的開啟和關閉。
[0012]第三個保護主體，一種利用上述精密測量物體體積的裝置測量物體體積的方法，包括以下步驟:
步驟1)開啟PLC控制系統，控制供壓系統給貯壓罐供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器反饋給PLC控制系統自動關閉閥門；
步驟2) PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥和第二標準容積開關閥同時開啟，使貯壓罐同時供給第一標準容積罐和第二標準容積罐，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器、第二標準容積壓力傳感器壓力相等並反饋給PLC控制系統使第一標準容積開關閥和第二標準容積開關閥同時關閉，此時，已知第一標準容積罐和第二標準容積罐的體積相等，壓力相同；
步驟3) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥和加料容器罐開關閥同時開啟，第一標準容積罐、第二標準容積罐各自給校準容積罐微調校準容器和加料容器罐給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計和微壓差計顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥、加料容器罐排空閥，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，以致使其充壓後壓差和微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再洩壓；
步驟4)通過PLC控制系統控制開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計、微壓差計壓差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積，該值由PLC系統按圓柱體公式自動計算出來。
[0013]步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
[0014]第四個保護主體，一種利用上述精密測量物體密度的裝置測量物體密度的方法，包括以下步驟:
步驟1)開啟PLC控制系統，控制供壓系統給貯壓罐供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器反饋給PLC控制系統自動關閉閥門；
步驟2) PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥和第二標準容積開關閥同時開啟，使貯壓罐同時供給第一標準容積罐和第二標準容積罐，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器、第二標準容積壓力傳感器壓力相等並反饋給PLC控制系統使第一標準容積開關閥和第二標準容積開關閥同時關閉，此時，已知第一標準容積罐和第二標準容積罐的體積相等，壓力相同；
步驟3) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥和加料容器罐開關閥同時開啟，第一標準容積罐、第二標準容積罐各自給校準容積罐和加料容器罐給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計和微壓差計顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥、加料容器罐排空閥，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，以致使其充壓後壓差和微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再次洩壓；
步驟4)通過PLC控制系統控制開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計、微壓差計壓差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積；該值由PLC系統按圓柱體公式自動計算出來。同時通過稱重傳感器測出該物體的質量，PLC自動計算出該物體的密度；
步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
[0015]根據不同被檢物體的精度等級要求，可在系統上設定微壓差傳感器的壓差值低於某個數值即可認定為零壓差，限定所述的微壓差計的微壓差計量程可大至_5000Pa—5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa。可因被測物不同或其體積巨大或者微小等因素，微壓差計82的量程可大至-5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa。
[0016]最後，限定所述的PLC控制系統上還留有與電腦連接的埠，檢測結果可以直接輸入電腦保存和顯示。
[0017]本發明專利適用於各種形狀的物體(包括規則形狀、不規則的如根須狀、網狀等)、顆粒物體(如礦石、玉米花生等)、液體等的體積的精確測量。採用上述技術方案的裝置，包括PLC自動顯示、控制和運行系統、供壓系統(空壓機或者真空泵)、貯壓罐、標準容積罐、自動校準容器罐(容積可自動調節)、加料容器和閥、壓差計、微壓差計組成。自動校準容器由容器體、與其相連的管路(含閥、傳感器、管等的微空間)、一個或多個直徑不同的高精度精密圓柱形活塞及其運動機構和高精度位移傳感器、排空閥組成；加料容器由加料容器罐、加料容器密封蓋、加料容器操作手柄運動壓緊密封機構、內裝託架和被測物體盛具、管路、排空閥等組成；壓差計、微壓差計通過管道和閥連接自動校準容器與加料容器，檢測其壓力差；空壓機(或者真空泵)通過定壓閥與貯壓罐連接以提供壓力併到規定值、自動關閉，貯壓罐與兩個標準容積通過閥門相連接，打開閥至壓力平衡後關閉閥門，兩個標準容積分別與自動校準容器、加料容器通過閥門相連，打開閥至各自壓力平衡後，通過自動校準容器的容積自動調節，使兩容器壓差為零，保持各自的容積不變，開啟排空閥，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，使其充壓後微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)；洩壓後，開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉蓋體，兩次或多次重複上述過程使微壓差計壓差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積調整量就是被測物體的體積。根據不同被檢物體的精度等級要求，可在系統上設定微壓差傳感器的壓差值低於某個數值即可認定為零壓差。本發明的這種方法和裝置，在檢測中，僅是人工加入和取出被檢物體，其它過程均為機器自動化運作，檢測結果顯示在PLC系統的顯示屏上，裝置上還留有與電腦連接的埠，檢測結果也可以直接輸入電腦保存和顯示，減少人為因素的幹擾，確保檢測結果高精度、並與電腦連接實現自動存取。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明技術方案進一步說明:
圖1是本發明精密測量物體體積的裝置結構示意圖； 圖2是本發明精密測量物體密度的裝置結構示意圖。

【具體實施方式】
[0020]
如圖1所示的【具體實施方式】，本發明這種精密測量物體體積的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統1、貯壓罐2，供壓系統1與貯壓罐2通過定壓閥21連通，在其連通管道中，定壓閥21後設置有貯壓罐壓力傳感器22 ;還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐3、第二標準容積罐4，貯壓罐2與第一標準容積罐3通過第一標準容積開關閥31連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥31後設置有第一標準容積壓力傳感器31，貯壓罐2與第二標準容積罐4通過第二標準容積開關閥41連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥41後設置有第二標準容積壓力傳感器42，第一標準容積罐3、第二標準容積罐4並聯；還包括有自動校準容積罐5、加料容器罐6，自動校準容積罐5上設有自動校準容器罐排空閥11，加料容器罐6罐體上設有加料容器罐排空閥13，自動校準容積罐5與第一標準容積罐3通過自動校準容積罐開關閥51連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥51後設置有自動校準容積罐壓力傳感器52，加料容器罐6與第二標準容積罐4通過加料容器罐開關閥61連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥61後設置有加料容器罐壓力傳感器62，自動校準容積罐與加料容器罐6分別與微壓差計82串聯，同時，自動校準容積罐5與加料容器罐6分別與連通壓差計10串聯，微壓差計82與連通壓差計10並聯；還包括有PLC控制系統8，PLC控制系統8分別與各個傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連並通過程序自動控制各開關閥的開關。所述的加料容器罐6由託架63、盛物器具64、加料容器密封蓋65、加料容器動作執行機構構成，其中，盛物器具放置在託架63上，加料容器動作執行機構能控制加料容器密封蓋65的開啟和關閉。所述的自動校準容器罐5由校準活塞位移傳感器53、校準活塞和其運動執行機構55、管路構成，由PLC控制校準活塞運動執行機構55調整校準活塞(54)的運動使校準容積體積發生變化。所述的自動校準容器罐外連通有微調校準容器罐7，微調校準容器罐7由活塞位移傳感器71、微調校準活塞和其運動執行機構72、管路構成，由PLC控制校準活塞運動執行機構72調整校準活塞54的運動使校準容積體積發生變化；由PLC控制系統自動控制，當被測物較大時，自動校準容器罐和微調自動校準容器罐7配合運行，微調校準活塞直徑小，可以使其極高精度的校準和檢測；當被測物很小時，只微調自動校準容器7的運行就可滿足自動控制的要求。所述的PLC控制系統8包括信號採集系統83、顯示系統84、運動控制系統，其中，信號採集系統83與各壓力傳感器接通，接收和反饋各處氣壓的壓力大小並顯示在顯示系統84上，同時由運動控制系統85控制相關閥門的開閉、校準活塞54的運動、微調校準活塞的移動、加料容器密封蓋65的開閉。其中，所述的微壓差計的微壓差計量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa，由被測物不同或其體積巨大或者微小確定。所述的PLC控制系統上還留有與電腦連接的埠，檢測結果可以直接輸入電腦保存和顯示。
[0021]利用上述精密測量物體體積的裝置測量物體體積的方法，包括以下步驟:
步驟1)開啟PLC控制系統，控制供壓系統1給貯壓罐2供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥21設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器22反饋給PLC控制系統自動關閉閥門；
步驟2)PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥31和第二標準容積開關閥41同時開啟，使貯壓罐2同時供給第一標準容積罐3和第二標準容積罐，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器32、第二標準容積壓力傳感器42壓力相等並反饋給PLC控制系統自動關閉閥門第一標準容積開關閥31和第二標準容積開關閥41，此時，已知第一標準容積罐3和第二標準容積罐的體積都為V0，壓力都為P0 ;
步驟3) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥51和加料容器罐開關閥61同時開啟，第一標準容積罐3、第二標準容積罐各自給校準容積罐5和加料容器罐6給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計10和微壓差計82顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥11、加料容器罐排空閥13，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，使其充壓後微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再次洩壓；
步驟4)通過PLC控制系統控制8開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計10、微壓差計壓82差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積。
[0022]步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
[0023]如圖2所示的【具體實施方式】，本發明這種精密測量物體密度的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統1、貯壓罐2，供壓系統1與貯壓罐2通過定壓閥21連通，在其連通管道中，定壓閥21後設置有貯壓罐壓力傳感器22;還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐3、第二標準容積罐4，貯壓罐2與第一標準容積罐3通過第一標準容積開關閥31連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥31後設置有第一標準容積壓力傳感器32，貯壓罐2與第二標準容積罐4通過第二標準容積開關閥41連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥41後設置有第二標準容積壓力傳感器42，第一標準容積罐3、第二標準容積罐並聯；還包括有自動校準容積罐5、加料容器罐6，自動校準容積罐上設有自動校準容器罐排空閥11，加料容器罐6罐體上設有加料容器罐排空閥13，自動校準容積罐與第一標準容積罐3通過自動校準容積罐開關閥51連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥51後設置有自動校準容積罐壓力傳感器52，加料容器罐6與第二標準容積罐通過加料容器罐開關閥61連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥61後設置有加料容器罐壓力傳感器62，自動校準容積罐5與加料容器罐6分別與微壓差計82串聯；同時，自動校準容積罐5與加料容器罐6分別與連通壓差計10串聯，微壓差計82與連通壓差計10並聯；還包括有PLC控制系統8，PLC控制系統8分別與各個傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連並通過程序自動控制各開關閥的開關；所述的加料容器罐6由稱重傳感器9、託架63、盛物器具64、加料容器密封蓋65、加料容器動作執行機構66構成，其中，盛物器具64放置在託架63上，稱重傳感器9設置在託架63下或以懸掛方式設置，加料容器動作執行機構66能控制加料容器密封蓋65的開啟和關閉。其中，所述的微壓差計82的微壓差計量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-lOOPa — lOOPa，由被測物不同或其體積巨大或者微小確定。所述的PLC控制系統上還留有與電腦連接的埠，檢測結果可以直接輸入電腦保存和顯示。
[0024]這種利用上述精密測量物體密度的裝置測量物體密度的方法，包括以下步驟: 步驟1)開啟PLC控制系統，控制供壓系統1給貯壓罐2供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥21設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器22反饋給PLC控制系統自動關閉閥門； 步驟2)PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥31和第二標準容積開關閥41同時開啟，使貯壓罐2同時供給第一標準容積罐3和第二標準容積罐，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器32、第二標準容積壓力傳感器42壓力相等並反饋給PLC控制系統自動關閉閥門第一標準容積開關閥31和第二標準容積開關閥41，此時，已知第一標準容積罐3和第二標準容積罐的體積都為V0，壓力都為P0 ;
步驟3) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥51和加料容器罐開關閥61同時開啟，第一標準容積罐3、第二標準容積罐各自給校準容積罐5和加料容器罐6給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計10和微壓差計82顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥11、加料容器罐排空閥13，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，使其充壓後微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再次洩壓；
步驟4)通過PLC控制系統控制8開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計10、微壓差計壓82差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積；同時通過稱重傳感器9測出該物體的質量，PLC自動計算出該物體的密度；
步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
[0025]以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構安排的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.精密測量物體體積的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統(1)、貯壓罐(2)，供壓系統(I)與貯壓罐(2 )通過定壓閥(21)連通，在其連通管道中，定壓閥(21)後設置有貯壓罐壓力傳感器(22);還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)，貯壓罐(2 )與第一標準容積罐(3 )通過第一標準容積開關閥(31)連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥(31)後設置有第一標準容積壓力傳感器(32)，貯壓罐(2)與第二標準容積罐(4)通過第二標準容積開關閥(41)連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥(41)後設置有第二標準容積壓力傳感器(42)，第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)並聯；其特徵在於，還包括有自動校準容積罐(5)、加料容器罐(6)，自動校準容積罐(5)上設有自動校準容器罐排空閥(11 )，加料容器罐(6 )罐體上設有加料容器罐排空閥(13 )，自動校準容積罐(5 )與第一標準容積罐(3 )通過自動校準容積罐開關閥(51)連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥(51)後設置有自動校準容積罐壓力傳感器(52)，加料容器罐(6)與第二標準容積罐(4)通過加料容器罐開關閥￠1)連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥(61)後設置有加料容器罐壓力傳感器￠2)，自動校準容積罐(5)與加料容器罐(6)分別與微壓差計(82)串聯，同時，自動校準容積罐(5)與加料容器罐(6)分別與連通壓差計(10)串聯，微壓差計(82)與連通壓差計(10)並聯；還包括有PLC控制系統(8)，PLC控制系統(8)分別與所述的各個壓力傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連，並通過程序自動控制各開關閥的開關。
2.根據權利要求1所述的精密測量物體體積的裝置，其特徵在於，所述的加料容器罐(6)由託架(63)、盛物器具(64)、加料容器密封蓋(65)、加料容器動作執行機構(66)構成，其中，盛物器具(64)放置在託架(63)上，加料容器動作執行機構(66)能控制加料容器密封蓋(65)的開啟和關閉。
3.根據權利要求1或2所述的精密測量物體體積的裝置，其特徵在於，所述的自動校準容器罐(5)由校準活塞位移傳感器(53)、校準活塞(54)和其運動執行機構(55)、管路構成，自動校準容器罐(5)容積是由固定部分空間和校準活塞移動空間組成，校準活塞為精密加工並精密測量的圓柱形活塞，其活塞調整的位移由校準活塞位移傳感器檢測，一併存入PLC系統，由PLC控制校準活塞運動執行機構(55)調整校準活塞(54)的運動使校準容積體積發生變化，並自動計算自動校準容器罐所調整的體積。
4.根據權利要求3所述的精密測量物體體積的裝置，其特徵在於，所述的自動校準容器罐(5)外連通有微調校準容器罐(7)，微調校準容器罐(7)由活塞位移傳感器(71)、微調校準活塞(73)和其運動執行機構(72)、管路構成，由PLC控制校準活塞運動執行機構(72)調整校準活塞(54)的運動使校準容積體積發生變化；由PLC控制系統自動控制，當被測物較大時，自動校準容器罐(5)和微調自動校準容器罐(7)配合運行，微調校準活塞直徑小，可以使其極高精度的校準和檢測；當被測物很小時，只微調自動校準容器(7)的運行就可滿足自動檢測的要求。
5.根據權利要求4所述的精密測量物體體積的裝置，其特徵在於，所述的PLC控制系統(8)包括信號採集系統(83)、顯示系統(84)、運動控制系統(85)，其中，信號採集系統(83)與各壓力傳感器接通，接收和反饋各處氣壓的壓力大小並顯示在顯示系統(84)上，同時由運動控制系統(85)控制相關閥門的開閉、校準活塞(54)的運動、微調校準活塞(73)的移動、加料容器密封蓋(65)的開閉。
6.精密測量物體密度的裝置，包括能產生氣體壓力的供壓系統(1)、貯壓罐(2)，供壓系統(I)與貯壓罐(2 )通過定壓閥(21)連通，在其連通管道中，定壓閥(21)後設置有貯壓罐壓力傳感器(22);還包括有兩個已知同容積的第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)，貯壓罐(2 )與第一標準容積罐(3 )通過第一標準容積開關閥(31)連通，在其連通管道中，第一標準容積開關閥(31)後設置有第一標準容積壓力傳感器(32)，貯壓罐(2)與第二標準容積罐(4)通過第二標準容積開關閥(41)連通，在其連通管道中，第二標準容積開關閥(41)後設置有第二標準容積壓力傳感器(42)，第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)並聯；其特徵在於，還包括有自動校準容積罐(5)、加料容器罐(6)，自動校準容積罐(5)上設有自動校準容器罐排空閥(11 )，加料容器罐(6 )罐體上設有加料容器罐排空閥(13 )，自動校準容積罐(5 )與第一標準容積罐(3 )通過自動校準容積罐開關閥(51)連通，在其連通管道中，自動校準容積罐開關閥(51)後設置有自動校準容積罐壓力傳感器(52)，加料容器罐(6)與第二標準容積罐(4)通過加料容器罐開關閥(61)連通，在其連通管道中，加料容器罐開關閥(61)後設置有加料容器罐壓力傳感器￠2)，自動校準容積罐(5)與加料容器罐(6)分別與微壓差計(82)串聯；同時，自動校準容積罐(5)與加料容器罐(6)分別與連通壓差計(10)串聯，微壓差計(82)與連通壓差計(10)並聯；還包括有PLC控制系統(8)，PLC控制系統(8)分別與各個傳感器、各個開關閥和其運動執行機構相連並通過程序自動控制各開關閥的開關；所述的加料容器罐(6)由稱重傳感器(9)、託架(63)、盛物器具(64)、加料容器密封蓋(65 )、加料容器動作執行機構(66 )構成，其中，盛物器具(64)放置在託架(63 )上，稱重傳感器(9 )設置在託架(63 )下或以懸掛方式稱重，加料容器動作執行機構(66 )能控制加料容器密封蓋(65)的開啟和關閉。
7.根據權利要求5所述的利用這種裝置精密測量物體體積的方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟I)開啟PLC控制系統，控制供壓系統(I)給貯壓罐(2)供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥(21)設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器(22)反饋給PLC控制系統自動關閉閥門； 步驟2)PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥(31)和第二標準容積開關閥(41)同時開啟，使貯壓罐(2 )同時供給第一標準容積罐(3 )和第二標準容積罐(4 )，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器(32)、第二標準容積壓力傳感器(42)壓力相等並反饋給PLC控制系統使第一標準容積開關閥(31)和第二標準容積開關閥(41)同時關閉，此時，已知第一標準容積罐(3)和第二標準容積罐(4)的體積相等，壓力相同； 步驟3 ) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥(51)和加料容器罐開關閥(61)同時開啟，第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)各自給校準容積罐(5)微調校準容器(7)和加料容器罐(6)給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計(10)和微壓差計(82)顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥(11 )、加料容器罐排空閥(13)，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，以致使其充壓後壓差和微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再洩壓； 步驟4)通過PLC控制系統控制(8)開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計(10)、微壓差計壓(82)差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積，該值由PLC系統按圓柱體公式自動計算出來； 步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
8.根據權利要求6所述的利用這種裝置精密測量物體密度的方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟I)開啟PLC控制系統，控制供壓系統(I)給貯壓罐(2)供壓(充氣或者抽真空)，達到定壓閥(21)設定規定壓力，由貯壓罐壓力傳感器(22)反饋給PLC控制系統自動關閉閥門； 步驟2)PLC控制系統控制使第一標準容積開關閥(31)和第二標準容積開關閥(41)同時開啟，使貯壓罐(2 )同時供給第一標準容積罐(3 )和第二標準容積罐(4 )，此時，這三個容積罐是相通的，待壓力平衡並穩定後，由第一標準容積壓力傳感器(32)、第二標準容積壓力傳感器(42)壓力相等並反饋給PLC控制系統使第一標準容積開關閥(31)和第二標準容積開關閥(41)同時關閉，此時，已知第一標準容積罐(3)和第二標準容積罐(4)的體積相等，壓力相同； 步驟3 ) PLC控制系統控制自動校準容積罐開關閥(51)和加料容器罐開關閥(61)同時開啟，第一標準容積罐(3)、第二標準容積罐(4)各自給校準容積罐5和加料容器罐(6)給壓，並各自達到壓力平衡，PLC控制通過自動校準容器和微調校準容器的容積自動調節，使兩容器之間的連通壓差計(10)和微壓差計(82)顯示為零，保持各自的容積不變，開啟自動校準容積罐排空閥(11)、加料容器罐排空閥(13)，使各個容器壓力同歸於大氣壓；再啟動前述的過程，以致使其充壓後壓差和微壓差傳感器壓差值為零即完成自動校準(即兩個容積相等)，再次洩壓； 步驟4)通過PLC控制系統控制(8)開啟加料容器蓋，放入被測物體後關閉加料容器蓋蓋體，兩次或多次重複上述過程使連通壓差計(10)、微壓差計壓(82)差值為零完成檢測:加入被測物體前後自動校準容器的容積和微調校準容積調整量之和就是被測物體的體積；該值由PLC系統按圓柱體公式自動計算出來。同時通過稱重傳感器(9)測出該物體的質量，PLC自動計算出該物體的密度； 步驟5)檢測結果通過PLC控制系統的顯示系統進行顯示。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特徵在於，所述的微壓差計(82)的微壓差計量程可大至_5000Pa — 5000Pa，可小至-1OOPa — 10Pa，由被測物不同或其體積巨大或者微小來確定。
10.根據權利要求1或6所述的裝置，其特徵在於，所述的PLC控制系統上還留有與電腦連接的埠，檢測結果可以直接輸入電腦保存和顯示。
【文檔編號】G01F17/00GK104501899SQ201410824803
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月27日 優先權日:2014年12月27日
【發明者】葉興林 申請人:重慶釔林達科技有限公司