一種噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置及方法。本發(fā)明噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置包括：整體支撐臺(tái)架，二維移動(dòng)單元，伺服電機(jī)，伺服控制單元，噴霧控制系統(tǒng)，脈沖噴嘴，高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)，激光粒度儀系統(tǒng)?；谠撛O(shè)備，本發(fā)明噴霧特性參數(shù)檢測(cè)方法，利用高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)，檢測(cè)噴霧輪廓造型、噴霧宏觀二維分布、噴霧顆粒飛行速度。在噴霧圖像采集結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)噴霧輪廓及宏觀二維分布，基于激光粒度儀，利用二維精密伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在空間二維平面行程范圍內(nèi)，對(duì)二維分布噴霧的粒徑檢測(cè)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種生物基材料成型技術(shù)及裝備領(lǐng)域中噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]包裝是食品制造過(guò)程的獨(dú)立元素，給人們生活帶來(lái)便利。綠色包裝是實(shí)現(xiàn)包裝工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，減少因包裝而帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題的重要途徑，可食性包裝膜及蔬菜基材料以其原料來(lái)源豐富、可持續(xù)、可食、無(wú)污染等優(yōu)越性，成為新興包裝領(lǐng)域研究的一大熱點(diǎn)。蔬菜復(fù)合紙大豆蛋白液噴涂技術(shù)，采用蛋白液電子脈沖噴涂方法，通過(guò)設(shè)置脈沖噴涂的流量、氣壓、液壓等相關(guān)參數(shù)，將特定配比蛋白溶液通過(guò)高頻脈沖噴嘴噴出，形成扇形噴霧，涂覆在相關(guān)基材上，經(jīng)過(guò)烘干、整形，形成復(fù)合包裝材料。噴涂霧化的物理過(guò)程，直接關(guān)系復(fù)合材料的相關(guān)性能指標(biāo)。噴涂的均勻性，粒徑的一致性，噴霧顆粒空間密度分布，噴霧的輪廓，噴霧粒子的速度等性能參數(shù)對(duì)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，粒子速度等物理參數(shù)，不僅與噴頭物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時(shí)與噴霧氣壓、液壓、流量及噴嘴脈沖頻率直接相關(guān)。針對(duì)不同參數(shù)下噴霧的霧化性能，需要設(shè)計(jì)大量的比對(duì)實(shí)驗(yàn)。不僅要測(cè)量噴霧的輪廓造型，噴霧粒子速度，還需要研究噴霧的粒徑分布。
[0003]由于噴霧本身存在氣液兩相流的物理特性，在空間中分布較為復(fù)雜。在扇形噴霧輪廓內(nèi)部，噴霧的空間密度、噴霧的輪廓、噴霧粒子速度及粒徑分布隨著噴涂參數(shù)的變化而變化。在某一確定噴涂參數(shù)條件下，噴霧的粒徑分布、噴霧的輪廓、噴霧粒子速度與扇形噴霧空間密度分布形成某種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。研究人員利用高速攝像機(jī)得到噴霧的輪廓、計(jì)算得出噴霧粒子速度；利用激光粒度儀能夠檢測(cè)到空間中某噴霧確定位置的相關(guān)粒徑大小。扇形噴霧在空間中，不同位置的噴霧粒徑和速度存在不同的分布特性。局限于高速攝像機(jī)和激光粒度儀設(shè)備的使用方式，很難將其移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)噴霧輪廓內(nèi)各個(gè)位置進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，進(jìn)而難以從宏觀和微觀上同時(shí)表述噴霧在空間中整體的噴涂特性與霧化情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要解決同時(shí)從宏觀和微觀上觀察噴霧霧化情況檢測(cè)技術(shù)的局限與不足，提供一種扇形噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置及方法?；诟咚贁z像機(jī)采集到的圖像宏觀得到噴霧的外形輪廓，并由計(jì)算機(jī)處理得到噴霧角度和噴霧粒子速度，由激光粒度儀檢測(cè)粒徑，同時(shí)發(fā)明二維掃描移動(dòng)檢測(cè)裝置及方法，使得脈沖噴嘴能夠沿著豎直和水平方向及在高速攝像機(jī)和激光粒度儀兩者之間精確移動(dòng)。
[0005]本發(fā)明一種噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置，包括二維掃描檢測(cè)裝置、激光粒度儀系統(tǒng)和高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)；所述二維掃描檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)架，二維移動(dòng)單元，線(xiàn)性模組，光柵尺，伺服驅(qū)動(dòng)單元和伺服控制單元；所述激光粒度儀系統(tǒng)由激光光源部分和激光接收部分組成，所述激光光源部分包括激光光源和光源調(diào)整平臺(tái)，激光光源內(nèi)安裝透鏡；激光接收部分包括激光接收器、鏡頭、針孔和接收器調(diào)整平臺(tái)，鏡頭安裝在激光接受器的前端，鏡頭前方的調(diào)整平臺(tái)頂端安裝針孔；
[0006]所述支撐臺(tái)架由左底座、右底座、左立架、右立架、橫梁、底架和支撐架固定組成；二維移動(dòng)單元由水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌組成；水平直線(xiàn)導(dǎo)軌固定在支撐架前側(cè)面，光柵尺固定在支撐架上表面，水平直線(xiàn)導(dǎo)軌內(nèi)安裝水平線(xiàn)性模組，移動(dòng)平臺(tái)與水平線(xiàn)性模組固定，噴嘴安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，噴嘴連接噴霧控制系統(tǒng)；左垂直導(dǎo)軌固定于左立架上，左垂直線(xiàn)性模組固定于左垂直導(dǎo)軌內(nèi)，右垂直導(dǎo)軌固定于右立架上，右垂直線(xiàn)性模組固定于右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，支撐架的兩端分別設(shè)置于左垂直導(dǎo)軌和右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，左立架和右立架的外側(cè)面分別安裝光柵尺；底架上固定安裝有底架線(xiàn)性模組的底架直線(xiàn)導(dǎo)軌，底架前側(cè)面安裝光柵尺，左立架和右立架的底端分別固定于底架線(xiàn)性模組；移動(dòng)平臺(tái)安裝圖像標(biāo)定板；
[0007]伺服驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)噴嘴的水平移動(dòng)伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)支撐架的左垂直移動(dòng)伺服電機(jī)、右垂直移動(dòng)伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)左立架和右立架的私服電機(jī)組成，伺服控制單元控制伺服驅(qū)動(dòng)單元；伺服控制單元連接控制計(jì)算機(jī)，激光接收器連接控制計(jì)算機(jī)；
[0008]所述高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)由高速攝像機(jī)、光源和圖像處理計(jì)算機(jī)組成，高速攝像機(jī)位于正對(duì)噴嘴位置，高速攝像機(jī)連接圖像處理計(jì)算機(jī)；高速攝像機(jī)安裝在設(shè)置調(diào)整云臺(tái)19的三腳架20上；
[0009]激光光源部分和激光接收部分水平對(duì)置，噴嘴置于激光光源部分和激光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(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于激光粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測(cè)。
[0010]所述線(xiàn)性模組是基于滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的，所述水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌的的兩端分別安裝極限位置限位器。
[0011]所述伺服驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)聯(lián)軸器將伺服電機(jī)與線(xiàn)性模組連接。
[0012]本發(fā)明噴霧特性參數(shù)檢測(cè)方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0013]S1:安裝需要進(jìn)行測(cè)試的脈沖噴嘴，并調(diào)整脈沖噴嘴位置，保證脈沖噴嘴垂直向下；
[0014]S2:安裝調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)，調(diào)整脈沖噴嘴位置，使脈沖噴嘴與高速攝像機(jī)在正對(duì)位置；
[0015]S3:安裝調(diào)節(jié)激光粒度儀，并保證激光粒度儀兩分體部分之間有足夠的空間能夠放置噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置；
[0016]S4:啟動(dòng)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使左立架和右立架和支撐架配合高速攝像機(jī)，處于合理的高度；通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使得脈沖噴嘴配合高速攝像機(jī)，處于合適位置；啟動(dòng)圖像處理計(jì)算機(jī)，調(diào)整高速攝像機(jī)的焦距，合理的布置光源的位置并調(diào)節(jié)其亮度，清晰的采集到圖像標(biāo)定板的圖像，提聞測(cè)量精度；
[0017]S5:之后，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使左立架和右立架及支撐架配合激光粒度儀，處于合理的高度；通過(guò)控制底架直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)使得脈沖噴嘴配合激光粒度儀，處于激光粒度儀發(fā)射出激光的正上方；
[0018]S6:啟動(dòng)噴霧控制系統(tǒng)，設(shè)置噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率；
[0019]S7:噴霧穩(wěn)定后，啟動(dòng)移動(dòng)單元，記錄在不同的噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率下高速攝像機(jī)所采集到的圖像，通過(guò)圖像處理計(jì)算機(jī)處理，可以得到噴霧輪廓造型噴霧角、噴霧顆粒飛行速度并且可以直觀的看出噴霧宏觀二維分布；在噴霧圖像采集結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)噴霧輪廓及宏觀二維分布，根據(jù)設(shè)計(jì)好的路徑，調(diào)整噴嘴和激光粒度儀發(fā)出激光的相對(duì)位置，在前面的基礎(chǔ)上，測(cè)量噴霧粒徑；
[0020]S8:每次移動(dòng)過(guò)的距離，以及在某一位置停留的時(shí)間由操作者自行決定。移動(dòng)最短距離由伺服電機(jī)反饋單元的最小驅(qū)動(dòng)角度決定，在保證采集高速攝像機(jī)和激光粒度儀最短的時(shí)間條件下，停留時(shí)間可以任意設(shè)定；
[0021]S9:重復(fù)步驟S1-S8，對(duì)不同的噴涂參數(shù)條件下的噴霧參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]本發(fā)明能夠全自動(dòng)調(diào)節(jié)噴嘴的位置及噴霧氣壓、液壓、流量及噴嘴脈沖頻率等參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖噴嘴在高速攝像機(jī)和激光粒度儀兩者之間的移動(dòng)，能夠利用高速攝像機(jī)和激光粒度儀精確測(cè)量噴霧參數(shù)，并且自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精度高。
[0024]本發(fā)明采用機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程都可以由計(jì)算機(jī)控制進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果直接以報(bào)告和圖片的形式打印出來(lái)。試驗(yàn)結(jié)果可以保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，可在數(shù)據(jù)庫(kù)中查看不同脈沖噴嘴和不同條件下的噴霧參數(shù)，進(jìn)行比較，從而得到適合于生產(chǎn)實(shí)際的脈沖噴嘴和工作參數(shù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]如圖1所示，二維掃描檢測(cè)裝置、激光粒度儀系統(tǒng)和高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)；所述二維掃描檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)架，二維移動(dòng)單元，線(xiàn)性模組，光柵尺，伺服驅(qū)動(dòng)單元和伺服控制單元；
[0028]所述激光粒度儀系統(tǒng)由激光光源部分和激光接收部分組成，所述激光光源部分包括激光光源28和光源調(diào)整平臺(tái)14，激光光源內(nèi)安裝透鏡；激光接收部分包括激光接收器13、鏡頭16、針孔和接收器調(diào)整平臺(tái)，鏡頭安裝在激光接受器的前端，鏡頭前方的調(diào)整平臺(tái)頂端安裝針孔；
[0029]所述支撐臺(tái)架由左底座38、右底座23、左立架39、右立架10、橫梁7、底架25和支撐架32固定組成；二維移動(dòng)單元由水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌組成；水平直線(xiàn)導(dǎo)軌固定在支撐架前側(cè)面，光柵尺31固定在支撐架上表面，水平直線(xiàn)導(dǎo)軌內(nèi)安裝水平線(xiàn)性模組33，移動(dòng)平臺(tái)與水平線(xiàn)性模組固定，噴嘴36安裝在移動(dòng)平臺(tái)37上，噴嘴連接噴霧控制系統(tǒng)；左垂直導(dǎo)軌固定于左立架上，左垂直線(xiàn)性模組5固定于左垂直導(dǎo)軌內(nèi)，右垂直導(dǎo)軌固定于右立架上，右垂直線(xiàn)性模組34固定于右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，支撐架的兩端分別設(shè)置于左垂直導(dǎo)軌和右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，左立架和右立架的外側(cè)面分別安裝光柵尺6、
11;底架上固定安裝有底架線(xiàn)性模組的底架直線(xiàn)導(dǎo)軌，底架前側(cè)面安裝光柵尺26，左立架和右立架的底端分別固定于底架線(xiàn)性模組21 ;移動(dòng)平臺(tái)安裝圖像標(biāo)定板35 ;水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌的兩端分別安裝極限位置限位器2、4、9、22 ；
[0030]伺服驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)噴嘴的水平移動(dòng)伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)支撐架的左垂直移動(dòng)伺服電機(jī)、右垂直移動(dòng)伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)左立架和右立架的私服電機(jī)組成，伺服控制單元30控制伺服驅(qū)動(dòng)單元；伺服控制單元連接控制計(jì)算機(jī)29，激光接收器連接控制計(jì)算機(jī)；
[0031]所述高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)由高速攝像機(jī)17、光源27和圖像處理計(jì)算機(jī)18組成，高速攝像機(jī)位于正對(duì)噴嘴位置，高速攝像機(jī)連接圖像處理計(jì)算機(jī)；
[0032]激光光源部分和激光接收部分水平對(duì)置，噴嘴置于激光光源部分和激光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(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于激光粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測(cè)。
[0033]使用上述裝置的噴霧特性參數(shù)檢測(cè)方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0034]S1:安裝需要進(jìn)行測(cè)試的脈沖噴嘴36，并調(diào)整脈沖噴嘴36位置，保證脈沖噴嘴36垂直向下；
[0035]S2:安裝調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)17，調(diào)整脈沖噴嘴36位置，使脈沖噴嘴36與高速攝像機(jī)17在正對(duì)位置；
[0036]S3:安裝調(diào)節(jié)激光粒度儀，并保證激光粒度儀兩分體部分之間有足夠的空間能夠放置噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置；
[0037]S4:啟動(dòng)控制計(jì)算機(jī)29通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)24，3，8使左立架和右立架39，10和支撐架32配合高速攝像機(jī)17，處于合理的高度；通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)I使得脈沖噴嘴36配合高速攝像機(jī)17，處于合適位置；啟動(dòng)圖像處理計(jì)算機(jī)18，調(diào)整高速攝像機(jī)17的焦距，合理的布置光源27的位置并調(diào)節(jié)其亮度，清晰的采集到圖像標(biāo)定板35的圖像，提高測(cè)量精度；
[0038]S5:之后，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)29控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)24，3，8使左立架和右立架39，10及支撐架32配合激光粒度儀，處于合理的高度；通過(guò)控制底架直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)I使得脈沖噴嘴36配合激光粒度儀，處于激光粒度儀發(fā)射出激光的正上方；
[0039]S6:啟動(dòng)噴霧控制系統(tǒng)15，設(shè)置噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率；
[0040]S7:噴霧穩(wěn)定后，啟動(dòng)移動(dòng)單元，記錄在不同的噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率下高速攝像機(jī)17所采集到的圖像，通過(guò)圖像處理計(jì)算機(jī)18處理，可以得到噴霧輪廓造型噴霧角、噴霧顆粒飛行速度并且可以直觀的看出噴霧宏觀二維分布；在噴霧圖像采集結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)噴霧輪廓及宏觀二維分布，根據(jù)設(shè)計(jì)好的路徑，調(diào)整噴嘴和激光粒度儀發(fā)出激光的相對(duì)位置，在前面的基礎(chǔ)上，測(cè)量噴霧粒徑；
[0041]S8:每次移動(dòng)過(guò)的距離，以及在某一位置停留的時(shí)間由操作者自行決定。移動(dòng)最短距離由伺服電機(jī)反饋單元的最小驅(qū)動(dòng)角度決定。在保證采集高速攝像機(jī)和激光粒度儀最短的時(shí)間條件下。停留時(shí)間可以任意設(shè)定；
[0042]S9:重復(fù)步驟S1-S8，對(duì)不同的噴涂參數(shù)條件下的噴霧參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
[0043]本發(fā)明通過(guò)控制伺服驅(qū)動(dòng)單元30，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)1，3，8，24精確運(yùn)動(dòng)。使得脈沖噴嘴36，能夠在豎直安裝的直線(xiàn)移動(dòng)單元和水平安裝的直線(xiàn)移動(dòng)單元上沿豎直方向和水平方向移動(dòng)；同時(shí)使得左立架和右立架39，10在高速攝像機(jī)17和激光粒度儀兩者之間移動(dòng)。利用光柵尺6，11，26，31對(duì)直線(xiàn)移動(dòng)單元的位置檢測(cè)，得到移動(dòng)單元的精確位置。
[0044]本發(fā)明控制脈沖噴嘴36能夠進(jìn)行水平(X)和垂直(Y)移動(dòng)，脈沖噴嘴36在兩豎直支撐臺(tái)架39，10中的移動(dòng)范圍為:X:0-400mm Y:0-600mm ;控制左立架和右立架39，10在高速攝像機(jī)17和激光粒度儀兩者之間移動(dòng)。
[0045]高速攝像機(jī)17正常工作時(shí)，可以連續(xù)拍攝噴嘴的噴霧圖像，采集圖像，接著由圖像采集卡對(duì)圖像進(jìn)行噪聲處理，根據(jù)圖像的噪聲特性濾波，提高信噪比，得到更為清晰的圖像顯示到圖像處理計(jì)算機(jī)18上。由采集到的圖像可宏觀的看出噴霧的二維分布，但是噴霧的輪廓(噴霧角)，由于受多種因素的影響，從單幅圖像中有時(shí)不能獲得準(zhǔn)確的噴霧角度。因此，由采集到的多幅圖像，通過(guò)圖像處理計(jì)算機(jī)上的matlab軟件計(jì)算得到噴霧角，取其平均值，即可算出在一定條件下噴霧的輪廓。選擇其中的一幅圖像，由圖像處理計(jì)算機(jī)上的matlab軟件可以得到圖像上各處的噴霧顆粒速度。
[0046]由高速攝像機(jī)17采集到的結(jié)果，可以從宏觀上觀察出噴霧霧化的情況。在相同參數(shù)條件下，移動(dòng)二維移動(dòng)單元，使脈沖噴嘴36與激光粒度儀在合適的位置，即工作時(shí)噴霧霧滴顆粒在激光粒度儀的鏡頭12與激光接收器13之間的空間流過(guò)。在檢測(cè)噴霧粒徑之前調(diào)試激光粒度儀。首先根據(jù)所需要的測(cè)量范圍選擇鏡頭12并安裝，之后調(diào)整焦距對(duì)中，使之能夠采集到背景信號(hào)顯示正常；鏡頭倍數(shù)分為:300、500、800、1000倍四種，根據(jù)所測(cè)粒子粒徑大小選擇合適的鏡頭倍數(shù)。
[0047]激光粒度儀正常工作時(shí)，激光器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)濾波以及擴(kuò)束后成為平行單色光，當(dāng)該平行光照射到測(cè)量區(qū)域中的顆粒群時(shí)便會(huì)產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。衍射散射光的強(qiáng)度分布于測(cè)量區(qū)中被照射的顆粒直徑和顆粒數(shù)有關(guān)系。用接收透鏡即傅立葉透鏡將衍射散射光匯聚到焦平面上，在焦平面上放置一個(gè)多元光電探測(cè)器，用來(lái)接收衍射光能。光電探測(cè)器一般由32個(gè)半圓環(huán)組成，光電探測(cè)器把照射到每個(gè)環(huán)面上的散射光能換成電信號(hào)，在這些電信號(hào)中包含有顆粒粒徑大小及分布的信息。電信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集電路送入計(jì)算機(jī)，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，對(duì)光能的計(jì)算采用歸一化處理，同時(shí)對(duì)顆粒的尺寸分布用百分率表示，多元探測(cè)器有32個(gè)環(huán)，計(jì)算機(jī)會(huì)根據(jù)各個(gè)環(huán)的衍射光能通過(guò)一定的反演算法很快解出被測(cè)顆粒的粒度分布，并生成相關(guān)的測(cè)試報(bào)告。
[0048]本發(fā)明通過(guò)控制計(jì)算機(jī)29精確控制水平方向的直線(xiàn)移動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)脈沖噴嘴36沿水平方向左右移動(dòng)，激光粒度儀即可測(cè)定每條水平直線(xiàn)上霧滴粒度大小。將安裝脈沖噴嘴的支撐架32，在豎直安裝的兩直線(xiàn)移動(dòng)單元上沿著豎直方向上下移動(dòng)，激光粒度儀即可測(cè)定每條豎直方向上霧滴粒度。通過(guò)伺服電機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)噴嘴在空間二維平面內(nèi)移動(dòng)，激光粒度儀即可將噴霧二維空間粒度分布全部測(cè)出。讀出相關(guān)的測(cè)試報(bào)告，即從微觀的角度檢測(cè)出在一定條件下噴霧的霧化情況。
[0049]可以根據(jù)具體項(xiàng)目要求自主選擇脈沖噴嘴，同時(shí)調(diào)節(jié)噴霧氣壓、液壓、流量及噴嘴脈沖頻率等參數(shù)。針對(duì)不同參數(shù)下噴霧的霧化性能不同，需要設(shè)計(jì)大量的比對(duì)實(shí)驗(yàn)，即可測(cè)定出噴霧的霧化情況。從宏觀上可以迅速選出霧化情況較好的工作參數(shù)，從微觀上又為選出較好的霧化參數(shù)提供理論支持，最終選擇出均勻性強(qiáng)，粒徑一致性好等能夠較好覆膜的工作參數(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置，其特征是，包括二維掃描檢測(cè)裝置、激光粒度儀系統(tǒng)和高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)；所述二維掃描檢測(cè)裝置包括支撐臺(tái)架，二維移動(dòng)單元，線(xiàn)性模組，光柵尺，伺服驅(qū)動(dòng)單元和伺服控制單元；所述激光粒度儀系統(tǒng)由激光光源部分和激光接收部分組成，所述激光光源部分包括激光光源和光源調(diào)整平臺(tái)，激光光源內(nèi)安裝透鏡；激光接收部分包括激光接收器、鏡頭、針孔和接收器調(diào)整平臺(tái)，鏡頭安裝在激光接受器的前端，鏡頭前方的調(diào)整平臺(tái)頂端安裝針孔； 所述支撐臺(tái)架由左底座、右底座、左立架、右立架、橫梁、底架和支撐架固定組成；二維移動(dòng)單元由水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌組成；水平直線(xiàn)導(dǎo)軌固定在支撐架前側(cè)面，光柵尺固定在支撐架上表面，水平直線(xiàn)導(dǎo)軌內(nèi)安裝水平線(xiàn)性模組，移動(dòng)平臺(tái)與水平線(xiàn)性模組固定，噴嘴安裝在移動(dòng)平臺(tái)上，噴嘴連接噴霧控制系統(tǒng)；左垂直導(dǎo)軌固定于左立架上，左垂直線(xiàn)性模組固定于左垂直導(dǎo)軌內(nèi)，右垂直導(dǎo)軌固定于右立架上，右垂直線(xiàn)性模組固定于右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，支撐架的兩端分別設(shè)置于左垂直導(dǎo)軌和右垂直導(dǎo)軌內(nèi)，左立架和右立架的外側(cè)面分別安裝光柵尺；底架上固定安裝有底架線(xiàn)性模組的底架直線(xiàn)導(dǎo)軌，底架前側(cè)面安裝光柵尺，左立架和右立架的底端分別固定于底架線(xiàn)性模組；移動(dòng)平臺(tái)安裝圖像標(biāo)定板； 伺服驅(qū)動(dòng)單元由驅(qū)動(dòng)噴嘴的水平移動(dòng)伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)支撐架的左垂直移動(dòng)伺服電機(jī)、右垂直移動(dòng)伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)左立架和右立架的伺服電機(jī)組成，伺服控制單元控制伺服驅(qū)動(dòng)單元；伺服控制單元連接控制計(jì)算機(jī)，激光接收器連接控制計(jì)算機(jī)； 所述高速攝像機(jī)圖像采集系統(tǒng)由高速攝像機(jī)、光源和圖像處理計(jì)算機(jī)組成，高速攝像機(jī)位于正對(duì)噴嘴位置，高速攝像機(jī)連接圖像處理計(jì)算機(jī)； 激光光源部分和激光接收部分水平對(duì)置，噴嘴置于激光光源部分和激光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(dòng)，實(shí)現(xiàn)基于激光粒度儀的噴霧粒徑二維掃描檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴霧粒徑分布二維掃描檢測(cè)裝置，其特征是，上述線(xiàn)性模組是基于滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的，所述水平直線(xiàn)導(dǎo)軌、左垂直導(dǎo)軌、右垂直導(dǎo)軌和底架直線(xiàn)導(dǎo)軌的兩端分別安裝極限位置限位器⑵、⑷、(9)、(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴霧粒徑分布二維掃描檢測(cè)裝置，其特征是，所述伺服驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)聯(lián)軸器將伺服電機(jī)(I)、(3)、(8)、(24)與線(xiàn)性模組(5)、(21)、(33)、(34)連接。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的噴霧特性參數(shù)檢測(cè)方法，其特征在于:按照下述步驟進(jìn)行: 51:安裝需要進(jìn)行測(cè)試的脈沖噴嘴(36)，并調(diào)整脈沖噴嘴(36)位置，保證脈沖噴嘴(36)垂直向下； 52:安裝調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)(17)，調(diào)整脈沖噴嘴(36)位置，使脈沖噴嘴(36)與高速攝像機(jī)(17)在正對(duì)位置； 53:安裝調(diào)節(jié)激光粒度儀，并保證激光粒度儀兩分體部分之間有足夠的空間能夠放置噴霧特性參數(shù)檢測(cè)裝置； 54:啟動(dòng)控制計(jì)算機(jī)(29)通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(24，3，8)使左立架和右立架(39，10)和支撐架(32)配合高速攝像機(jī)(17)，處于合理的高度；通過(guò)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(I)使得脈沖噴嘴(36)配合高速攝像機(jī)(17)，處于合適位置；啟動(dòng)圖像處理計(jì)算機(jī)(18)，調(diào)整高速攝像機(jī)(17)的焦距，合理的布置光源(27)的位置并調(diào)節(jié)其亮度，清晰的采集到圖像標(biāo)定板(35)的圖像，提高測(cè)量精度； 55:之后，通過(guò)控制計(jì)算機(jī)(29)控制水平直線(xiàn)移動(dòng)單元及兩豎直直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(24，3，8)使左立架和右立架(39，10)及支撐架(32)配合激光粒度儀，處于合理的高度；通過(guò)控制底架直線(xiàn)移動(dòng)單元，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)(I)使得脈沖噴嘴(36)配合激光粒度儀，處于激光粒度儀發(fā)射出激光的正上方； 56:啟動(dòng)噴霧控制系統(tǒng)(15)，設(shè)置噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率； 57:噴霧穩(wěn)定后，啟動(dòng)移動(dòng)單元，記錄在不同的噴霧氣壓、液壓，以及脈沖噴涂的頻率下高速攝像機(jī)(17)所采集到的圖像，通過(guò)圖像處理計(jì)算機(jī)(18)處理，可以得到噴霧輪廓造型噴霧角、噴霧顆粒飛行速度并且可以直觀的看出噴霧宏觀二維分布；在噴霧圖像采集結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)噴霧輪廓及宏觀二維分布，根據(jù)設(shè)計(jì)好的路徑，調(diào)整噴嘴和激光粒度儀發(fā)出激光的相對(duì)位置，在前面的基礎(chǔ)上，測(cè)量噴霧粒徑； 58:每次移動(dòng)過(guò)的距離，以及在某一位置停留的時(shí)間由操作者自行決定； 59:重復(fù)步驟S1-S8，對(duì)不同的噴涂參數(shù)條件下的噴霧參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G01N15/02GK104181083SQ201410426094
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】陳誠(chéng), 楊傳民, 王心宇, 陳國(guó)營(yíng), 董肖云 申請(qǐng)人:天津商業(yè)大學(xué)