自动检测设备（共11篇）
自动检测设备 篇1
通过一定手段在相关材料上标记出需要的图案与文字, 这就是打标机的作用。近年来随着计算机控制技术与自动控制技术的不断发展, 出现了很多新型打标设备, 并得到了市场认可[1]。通过使用气动打标技术, 将所需要标记的文字及编号, 逐一标记到所需标记的部件上。文章主要是在自动拧紧螺栓设备进行螺栓拧紧的生产线上, 对于所要拧紧的螺栓进行标记。通过选择合适的自动拧紧螺栓设备, 了解其工作原理, 讨论其结构上的设计特点, 分析自动打标机与拧紧设备的结构设计, 统一协调两者共同完成部件的拧紧与打标任务。
1 汽车装配使用自动拧紧机
1.1 自动拧紧机概述
当代机械零部件组合中, 很容易发现多数零部件之间的联接是螺纹连接, 大部分机器也是螺纹联接的固件组合[2]。从工业革命开始到现在, 螺纹联接的应用就一直存在。据调查可知, 金属加工企业的50%的生产时间用于制造紧固件。在固件联接中, 应用螺纹联接是最广泛的。
使用螺纹联接的好处在于, 简单可靠, 拆卸方便。应用于广泛的机构装配中。螺纹联接装配是机械行业的基本技术。螺纹联接技术在汽车、机械、机床等行业的装配质量要求很高。对螺栓拧紧的扭矩和角度的变量要严格控制。为了汽车等现代化产品的高性能、高可靠性、安全性等要求, 和流水线生产的大规模需要。螺纹自动拧紧机构的研发与制造逐步打入市场。
自动螺栓拧紧机是一款结合机械传动部分、电气传动部分、气动技术、电子技术等于一身的机电一体化设备。它的应用场合非常广泛, 凡是有螺纹的装配有定扭矩或定角度的要求的方面, 就应用到了该设备。他可以很精确的对螺纹的预紧实现控制。在自动化生产的时代, 大大的提高到了生产效率。
我国的自动拧紧螺栓工具发展还是比较落后。每年还要花费高价购买国外产品。随着我国汽车行业的迅速发展, 为提高整体装配质量与效率, 增强竞争力。因此, 对于自动拧紧设备技术的要求也日益增加。
1.2 汽车装配中使用自动拧紧机的优势
在汽车行业中, 对于螺纹装配的要求非常高。再加上流水化生产的不断发展。因此自动拧紧螺栓设备得到了广泛应用。例如在汽车主锥螺母拧紧, 发动机主轴承盖螺栓拧紧, 发动机汽缸盖螺栓拧紧等机构中, 都会应用到自动拧紧螺栓设备。尤其在发动机与离合器的装配过程中, 所有的螺母都需要可靠的拧紧要求。有时不仅要对单个螺母进行拧紧, 还要对拧紧过程保持一致。通常要求多个螺栓进行统一拧紧, 所有的螺栓全部预拧紧到某一定力矩, 然后统一再拧紧到目标力矩值。这样的装配工艺有效避免了零件的变形, 使加工工艺更加具有密封性。
现在举一个例子, 证明使用自动拧紧设备的优势所在。以某型号的发动机减震轮螺栓安装来证明。在安装减震轮要求要拧紧4颗M14的螺栓, 扭矩要求是250Nm。为保证拧紧装配质量, 要求先把每颗螺栓预拧紧到100Nm。接下来再拧紧到目标扭矩。再拧紧过程中, 防止拧紧时减震轮跟着转动。在此基础上还要家装反作用的杆锁紧部件。在完成装配过程之后, 拆走该部件。若使用以往的装配方式, 首先使用冲击扳手, 将螺栓拧到贴和状态。接着用定扭扳手扭到100Nm, 然后换成大值扭矩扳手, 将扭矩扭到250Nm。并且在拧紧过程中要注意拧紧顺序。经过计算, 这样的拧紧过程工人就使用气动工具4次。使用扭矩扳手8次。再加上安装与拆除工件的时间, 总共装配一个减震轮至少需要3分钟。在同一条生产线上, 每个工人的操作时间也是不一样, 导致在一条生产线上的操作时间大相径庭。并且在实际操作工程中, 人工人员还有可能漏拧部件。这样的装配工艺对于发动机等部件造成的影响很大。如果使用了4轴的自动拧紧设备。再拧紧过程中, 4个螺栓在同步的拧紧节奏。每个螺栓拧紧力矩都是有传感器进行探测, 控制拧紧力矩大小。装配质量大大提高。并且再拧紧工艺中统一使用同步工艺, 可以分为分布拧紧。再拧紧过程中产生的反作用力会相互抵消。因此在拧紧过程中无需锁紧工件。在整个装配工序中, 只需要工人将自动拧紧设备对准要拧紧的部件, 按下启动开关, 即可在6秒内完成减震轮的安装。这样有效的提高了整个装配效率。
当今时代, 随着国家经济的快速发展, 汽车行业已经成为国家支柱产业。在整车装配过程中, 为了节省时间, 加快生产速度, 传统的自动拧紧设备在完成装配拧紧过程之后, 还要进行零件标记。这时传统的方式是等装配完成后, 在继续使用打标设备进行标记工作。在这里我们将会介绍一种在自动拧紧螺栓设备上集成一种启动打标设备, 在完成部件打标过程后, 在继续使用集成的达标设备进行标记。接下来介绍关于气动打标设备。
2 气动打标机系统分析与研究
2.1 打标技术分类与发展现状
目前, 市面上使用较为广泛的打标方法主要有:激光打标、气动打标、金属电印打标、喷印等多种打标方式。这里我们主要介绍气动打标机[3]。气动打标机的工作原理是通过电磁阀控制压缩空气, 来驱动高硬度的标记针头, 此标记针头硬度大于HRC92通过压缩的空气以300次每秒的高频率震动下, 上下震动。与此同时, 应用计算机控制系统, 控制驱动电机带动标记针头做二维运行, 在计算机上输入想要打印出的图文等, 最终在部件上实现打印标记。最终效果是由标记针打出来的无数个小点构成。气动打标机具有低成本、操作简单、应用范围广等优势, 逐渐应用到打标的各个领域。
2.2 气动打标机的工作原理
在气动打标机工作过程中, 将气动打标机固定在需要标记的部件上或专用夹具上。之后连接压缩空气源, 通过使用专用的打标软件进行打标内容的设计。计算机与控制及相互连接。气动打标机接收到计算机软件所发出的控制信息。当计算机接收到来自X、Y原点控制开关信号之后, 然后输出信号, 用来控制安装在步进电机细分拖动机构, 分别是X行、Y行的行程步进电机。带动气动打标针头, 由驱动器源输出动力, 共同合作下, 使用冲击方式进行打标。
2.3 气动打标机组成与分析
气动打标机的主要组成有标记软件、标记头行走机构、控制机构、气动机构组成。
首先是标记软件。气动打标机与计算机相互连接, 通常采用并口或者USB接口。用户可以使用专用打标软件进行文字图案的输入设定。一个完整的气动打标软件包括以下功能:自动记忆功能, 在系统设定好标记状态、打标格式、打标数据等信息后。在下次开机时还可以再次启动上次登陆界面状态;工件存储功能, 当使用不同的格式文件时, 系统会自动的保存这些系统文件。在下次使用时方便进行文件格式的标记;模拟显示功能, 所要打标的部件内容和打标软件操作窗口是1:1的比例操作。对于三维的打标部件, 操作软件会以三维形式的设计空间显现内容。
然后是标记针头行走机构。标记针头的行走方位包括三种, 在垂直空间的Z方向行走。在水平方向的X与Y行走方向。垂直Z方向的行走调节主要目的是相对工件尺寸大小与标记针头之间要有合适的距离, 这样方便打标针头能够有足够的空间去移动, 而不影响打标效果。现阶段都是采用旋转丝杆带动固定在丝杆上的标记机构, 在垂直方向的移动。
接着是控制机构。此部分机构主要是开关电源、控制面板、驱动机构、步进电机等组成。这部分也可以称为控制箱。打标针头通过电缆和插头与控制箱相互连接。控制箱内部接口电路和计算机连接。计算机软件输出命令。控制箱接受命令输送给步进电机进行工作。当计算机接到X和Y原点控制开关的信号, 信号直接给X和Y的步进电机, 驱动电机工作。在驱动气源与打标针头的参与配合下, 采用高速冲击的方式, 形成要打印的图标文字。
最后是气动机构。气动机构中包括空气滤清器、电磁阀、标记针腔、标记针头等部件。空气滤清器主要是为了进化吸入空气, 实现油水分离。控制箱实现电磁阀压缩空气。使用高质量的电磁阀可以确保打标机打出的字迹更加清晰。标记真空腔决定标记针头的运动方式。标记针头使用的是高硬度的合金材料磨削而成。其硬度能够到达HRC92。使用高质量的标记针头对于打标工作是起到很大作用。
随着我国改革开放的不断发展, 制造业逐步壮大。气动打标事业也取得了突飞猛进的发展。在本文中, 将气动打标机结合到自动拧紧螺栓设备上。可以很快的在拧紧螺栓后进行气动打标, 在所要标记的位置立刻标记。提高生产作业效率。
3 自动拧紧螺栓设备集成气动打标设备
3.1 自动拧紧机的应用
在这里我们使用博士扭矩枪, 作为自动拧紧螺栓。设备的主要动力源。使用博士扭矩枪必须要。有相应的软件控制。在一个拧紧单元中, KE (通讯单元) 对有一个或多个通道的拧。紧程序和拧紧位置 (通道+程序+位置) 进行组。合和管理。由KE启动拧紧应用程序, 但它不能调整各个。拧紧应用程序之间的关系。单个拧紧位置的整个工。作过程存放在SE, 包括有关的通道和工。作失败通道的返工策略。通过拧紧应用程序的顺序段, KE对各拧紧位置的。同步工作和失败通道的返工。的同步工作进行监控和初始化[4]。
自动拧紧螺栓设备的工。作程序安装如下:首先, 用于工作站计算。机的工作程序放在一个CD-ROM上供应。执行CD-ROM上的“。setup.exe”安装程序进行安装。为了安装该程序, 必须运行Windows。当CD-ROM放。入CD驱动器时, 能自动启动安装程序。请跟随屏幕上的。安装提示进行安装;其次该工作程序的安装盘上包括一个能删除其所有部件的程序。用Windows的“Run”功能 (或直接在。浏览器中) 启动“Uninst.exe”程序。你确认删除后, 所有以前。安装的文件和数据都从硬盘删除。
首先连接。计算机和拧紧系。统, 如图1所示。启动和运行程序, 由BOSCH提供的一根专用的编程和统计电缆用来连接拧紧系统。和计算机。可用以下类型:Sub-D 9针插头。插到Sub-D 9针插座, 用于连接到SE301、SE302、KE300控制器。
此时要注意, 当工作计算机。连到多通道拧紧系统时, 通常连到设为最小。通道号的那个控制器[5]。如果不这样做, 拧紧系统会出故障, 如通讯出错、传送出错等。可以用控制器的DIL开关设置通道号, 这在控制器手册中有介绍。该手册中也有拧紧系统的。多个控制器相互连接的介绍。
3.2 编制一个拧紧过程
建立一个拧紧应用程序顺序段。在应用程序编程 (KE) 。 (6.3) 中介绍建立一个拧紧应用程序。顺序段的所有步骤。建立拧紧程序。在通道编程 (SE) 中介绍了。建立一个拧紧程序的所有步骤[6]。调整同步和返工步骤。
同步在上级管理单元的。应用程序顺序段中, 都为一个拧紧程序。的每个同步步骤顺序段分配。一个调整同步的步骤。当在这应用程序中插入。一个同步步骤时, 每个。步骤自动接受一个编号。这编号为Sync.No., 它显示在同步步骤窗口。的固定框中 (参考应用程序编程 (KE) (6.3) ) 。在所有的拧紧程序。中必须输入Sync.No.作为同步工作的一个。参数 (参考通道编程 (SE) (6.2) ) , 它参与同步工作。所有拧紧通道。的同步步骤都有相同编号, 通常被一致化。如果有一个通道。不参与同步工作。那么这个拧紧程序。就没有该同步步骤的相应编号 (这个例子为1) 。如果这个拧紧程序中包含一个。sync.no.2同步步骤, 那么这个通道。可以参与下一次同步工作 (如:在Sync2) 。
通常建议把所有顺序段存入计算机上的一个文件。用File/Save as....把每次建立的顺序段存入文件。
保存系统离线方式。产生的顺序段[7]。如前面描述的那样, 离线方式产生的顺序。段只能临时存到一个文件。为了把这些顺序。段存到系统, 如把当前应用程序。存到KE, 那么必须先把它装到PC。操作:拧紧应用程序 (KE) (6.3) 。
如果需要保存。一个新的应用程序。例如:12号应用程序。首先从KE (如果存在的话) 取出老的12号应用程序。然后在确信KE上的。老应用程序能被覆盖后。用File/Open菜单选项。打开前面新应用程序所存的文件。该新应用程序将再次显示在窗口中。现在用Data/Send...。把该应用程序传送到系统。这样就把它存入KE。为此那个老应用程序 (如12号应用程序) 。就被无法挽回地覆盖。而无进一步的询问和警告。
拧紧程序 (SE) :为了把一个拧紧程序存入系统。首先需把某个通道。对应的程序从SE装到PC。操作拧紧程序 (SE) (6.2) 。如果需要保存。一个新的程序[8]。例如:12号程序。首先从通道1.3取出老的。12号程序 (如果存在的话) 。然后, 在确信KE上所有相关。的老程序能被覆盖后。用File/Open菜单选项打开。前面新程序所存的文件。该新程序将显示在窗口中。用Data/Send...把该程序。传送到系统。如果几个。通道有相同的问题, 就用Data/Send to Several Channels。菜单项把程序同时送到所选通道。
测试拧紧过程。所有顺序段。存入系统后, 可以测试拧紧过程。 (PC控制的测试) 。进一步操作, 顺序段测试。
3.3 打标设备软件应用
本次索要集成的达标设备。主要是应用上海万木春机电设备有限公司。生产的气动打标设备。设备中最核心的就是操作软件[9]。在本次使用的控制软件是WM2009USB。版本控制软件, 按照说明安装好软件, 最终打开WM2009使用界面, 如下图2所示。
点击[标记]功能面板的[添加标记]。按钮, 然后在弹出的标记类型列表中。选择一个将要建立。的标记类型。这里我们选第一个。[文本]。选择完成后在WM2009中间的空白区域。。也就是标记编辑区点下鼠标左键。一个[文本]标记即按默认的参数被建立。了起来。如图3所示。所要标记的内容为“ABC123”。
这些参数跟标记类型相关的。也就是说, 在建立标记时选择。不同的标记类型, 其相关的参数。也是不一样的。现在[标记]功能面板显示。的是我们刚建立的[文本]。类标记的参数, 这些参数包括。标记的位置、内容、字体等等。至此这个[文本]已经被成功建立。
3.4 集成后的现状
此次在自动拧紧螺栓设备上集成气动打标机的研究中, 充分的体现了各自设备在其领域的优势, 并且结合最新应用控制软件, 实现其相关功能。采用集成功能方式进行工作, 将使得工作效率有效提高, 彻底解决了之前的拧紧后再打标的繁琐耗时功效, 并且建立了数据存储控制系统, 及时存储相应的数据类型到库中。通过改变原有单一工作, 变为相互结合有效工作, 大大节省了换工序时间。即有效提高了各自技术水平, 还实现了既定目标。
4 结束语
通过此次工作, 也有利证明了对设备各自功能进行合理优化后, 再将其特点有利结合起来, 具有非常大的推广效益。与此同时, 要对集成设备的操作系统进行改造和数据的经验积累, 另一方面也要优化改造集成设备的弊端, 为以后的更好的集成方案做好理论与实践基础。最终为企业长远发展做出贡献。
参考文献
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自动检测设备 篇2
项目名称：汽车零部件自动检测设备及装配生产线
共性技术研究、生产基地
一、项目单位基本情况
湖北省机电研究设计院创建于1959年，主要从事机电产品研究开发和机械、建筑、环保等行业的设计、咨询业务。拥有机械行业、建筑行业建筑工程设计甲级资质、工程咨询甲级资质、专项（环保）工程设计乙级资质。是一家集科研、设计、生产和营销为一体，并承担行业技术服务的大型综合性科研院所，被省科技厅认定为省高新技术企业，并通过了ISO9001：2000质量管理体系认证。
湖北省机电研究设计院地处著名的武汉东湖新技术开发区内，占地面积约4.5万平方米,现设有通用机械、机械自动化、铸造、金属与非金属材料及建筑设计、机械工程设计等10多个科研实体。
二、项目合作交流的主要内容
本项目拟采用光机电一体化技术，在汽车零部件的性能试验、质量检测设备和装配生产线技术方面开展研究、试制、生产等工作。所研制的设备不仅运行过程具备较高的自动化水平，而且在防错、防漏、可追溯性等方面都可以实现信息化、数字化。装配生产线通过网络与企业的仓库、技术中心等诸多相关部门连接。生产和管理信息得以及时交流和分析，不仅保障了生产线的正常运行，而且为企业在围绕生产方面的相关决策提供信息。随着我国机械和汽车行业的迅速发展，多品种工件加工、装配的信息自动检测及管理必将得到进一步的推广应用。项目总投资2000万元人民币，拟建成集研发、生产、销售于一体的汽车零部件自动检测设备及装配生产线的研发、生产基地，创国际领先水平。
三、项目的现有条件和准备情况
近年来，我院一直在从事汽车零部件自动检测设备及装配生产线等方面的应用研究工作，承担了一些汽车零部件生产企业委托的有关零部件检测和自动化装配的各类设备和项目的研制。已研制了“柴油发动机喷油泵自动检测、柔性化装配线”、“液压缸试验台CAT计算机控制系统 ”、“多品种齿轮防错装置”、“飞轮毛坯品种识别装置”、“计算机控制汽车离合器从动盘减振器扭转试验台”、“变速箱装配线多品种管理系统”、“汽车发动机试验台”、“多工位喷油泵出油阀开启压力及密封性试验台”、“大功率柴油机喷油泵试验台”等，目前正在研制的项目有“电控单体合成泵数字化检测、柔性化装配生产线”、“基于嵌入式控制系统的喷油泵预行程及供油夹角的检测设备”等，为省内汽车行业及相关企业的制造业信息化、网络化研发和产业化提供产品和技术服务。
四、项目交流合作的前景预测
我省是汽车制造业大省，汽车的发展速度很快，市场前景十分喜人。大批优质的汽车零部件也源自我省。近几年来，汽车关键零部件的试验、检测手段还跟不上时代的要求，尤其是前后桥总成、传动轴、制动器、取力器、钢板弹簧等保安件的制造厂家，缺乏试验手段，在与主机厂配套时，需要具有检测资质的质检机构提供服务。我院是湖北省技术监督局关于机动车辆另部件质量检测的授权单位，应积极创造条件为企业服务。汽车制造企业零部件的检测及装配生产线急需实现自动化和信息化，因此提供可靠、准确、智能化的检测设备和自动化装配生产线的成套技术与装备，既可满足我省乃至全国汽车行业的市场需求，促进经济的发展，又极大地促进了科技产业化的进程。
“十一五”期间，湖北机械汽车工业面临着中部崛起、国际产业转移、产业技术升级等重大历史发展机遇，汽车工业优势突出。2007年湖北省的汽车零部件配套能力将达到80万辆份，销售收入过400亿元；2010年配套能力将达到140万辆份，销售收入过600亿元。
湖北省现拥有汽车零部件企业数量、资产总量和销售总额均位居全国前三位，具有雄厚的基础条件。汽车生产的规模扩大，将有效地刺激零配部件生产的发展。全省已有约700家零配部件生产企业，将依据国际化要求进行改造、改制、联合，显示出可观的发展前景。“十一五”期间，全省将全力推进“一项工程”和“六大重点”建设。“一项工程”即“1598工程”：“1”：完成轿车、重型汽车、重型数控机床、环保机械等177项投资5000万元以上的建设和技改项目，固定资产投资381亿元。“5”：建设武汉、十堰、襄樊、黄石、荆州五大产业基地，即武汉、荆州、黄石机械汽车产业基地，十堰、襄樊汽车及零部件产业基地。“9”：发展九大产业集群。做大做强整车产业集群，壮大专用汽车产业集群，做大出口船舶产业集群，做大热电装备产业集群，做强重型超重型数控机床产业集群，发展环保机
械产业集群，做强做大粮机和农机产业集群，做强车桥产业集群，做强汽车转向器系统产业集群。“8”：重点支持东风有限、神龙、东风本田、东风实业、三环集团、武锅、长动、凯迪电力等88户重点企业的发展。“六大重点”是：汽车及汽车零部件、机床工具及成套设备、电工电器、环保机械、船舶制造、基础工艺和共性技术。本项目符合国家产业政策，市场前景广阔。
五、交流合作的方式
资金投入和技术引进、共性技术研究及生产基地建设。
六、联系方式
联系地址：湖北省武汉市武昌区石牌岭118号
邮政编码：430070
联 系 人：杨德斌
电话：***（手机）, 027-87215019（办）传真：027－87647150
自动消防及联动设备的电气控制 篇3
时发现并加以控制、扑灭的设备和手段，它是保护人类生命财产安全的重要措施。它由消防控制室、消防控制设备、自动消防联动设备组成。其中消防控制设备安装于消防控制室内，接点来自火灾报警系统的火警信号，发出联动控制指令，启动安装在火灾现场的自动消防设备，进行灭火和防护，是自动消防系统的核心部分。
一、消防联动控制的内容
按照公安部《消防联动控制设备通用技术条件》GB16806-1997）及《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-1998）之规定，消防联动控制主要包括：
1、防排烟设施控制。包括排烟阀、电动防火阀、防火门、防火卷帘、排烟风机、加压风机、空调设备的控制。其主要是为了阻隔烟气，防止其在建筑物内蔓延，并排除建筑物内的烟气。
2、灭火系统的控制。包括喷水灭火和气体自动灭火系统的控制。
3、消防电梯控制。
4、火灾事故广播设备的控制。
5、消防通信及应急照明的控制。
二、消防联动控制的功能要求
按照有关消防规范的要求，消防联动控制的功能具体要求如下：
1、室内消火栓系统
1）控制消防水泵的起、停。
2）显示起动泵按钮起动的位置。
3）显示消防水泵的工作、故障状态。
2、自动喷水灭火系统。
1）控制系统的起、停。
2）显示报警阀、闸阀及水流指示器的工作状态。
3）显示消防水泵的工作、故障状态。
3、泡沫、干粉灭火系统
1）控制系统的起、停。
2）显示系统的工作状态。
4、有管网的卤代烷、二氧化碳等灭火系统
1）控制系统的紧急起动和切断装置。
2）由火灾探测器联动的控制设备，应具有30s可调的延时装置。
3）显示系统的手动、自动工作状态。
4）在报警、喷射各阶段，控制室应有相应声、光报警信号，并能手动切除声响信号。
5）在延时阶段，应能自动关闭防火门、窗，停止通风、空气调节系统。
5、火灾报警后，消防控制设备对联动控制对象的功能
1）停止有关部位的风机，关闭防火阀，并接收其反馈信号。
2）起动有关部位的防烟、排烟风机（包括正压送风机）和排烟阀，并接收其反馈信号。
6、火灾确认后，消防控制设备对联动控制对象的功能
1）关闭有关部位的防火门、防火卷帘，并接收其反馈信号。
2）发出控制信号，强制电梯全部停于首层，并接收其反馈信号。
3）接通火灾事故照明灯和疏散指示灯。
4）切断有关部位的非消防电源的。
7、火灾确认后，消防控制设备应该按照疏散顺序接通火灾报警装置和火灾事故广播报警装置的控制程序，应符合下列要求：
1）二层及二层以上楼层发生火灾，宜先接通着火层及其相邻的上、下层。
2）首层发生火灾，宜先接通本层、二层及地下各层。
3）地下层发生火灾，宜先接通地下层及首层。
三、消防联动设备控制的实现
1、消防泵电气控制：消防泵控制系统一般采取一用一备的消防控制系统。图（1）是一用一备消防泵自耦降压自动控制电路图。
当主令开关SA打到1M自动，2M备用时，来自消防控制室的火警联系开关1K闭合，接触器1KM、2KM通电，1#泵开始降压起点，同时时间继电器2KT也通点，延时闭合常开触点2KT，中间继电器2K通电，导致接触器3KM通电，1KM断电，1#泵进入正常运转状态；当接触器1KM发生故障时，其触点不动作，那么时间继电器3KT立即通电，接
触器4KM、5KM动作，2#泵开始降压起动，同时时间继电器4KT通电，其常开触点延时闭合，中间继电器3K动作，接触器6KM通电、4KM断电。2#泵开始正常运转。实现了自投互备的状态。
2、防火阀、排烟阀由电磁线圈操作，电磁线圈动作后，触动微动开关，发现反馈信号。
3、防排烟风机电气控制
防排烟风机受防火阀、排烟阀联运控制，当排烟阀拧开后、防排烟风机自动运转。当超过280℃时，防火阀自动关闭、防排烟风机自动停止。
4、防火卷帘门电控制
防火卷帘门在每樘门闸两侧分别安装感烟、感温探测器，便于人员疏散。几个防火卷帘门为一组，通过控制模块控制，其控制电路图如图4。其联动操作过程如下：消防控制器发出第一个下降命令后，发出关门声光信号，卷帘下降到中位后停止。消防控制器发出第二个下降命令后，经过一定延时后，卷帘继续下降到下位后停止，并向控制器发现反馈信号。联动动作时，手动也可以操作。其控制电路如图（4）。
5、双电源自动切换的电气控制
自动检测设备 篇4
水果检测分级可以将水果按照大小、质量、颜色、品质等不同特征分成不同的等级, 以方便销售和消费者购买。水果检测分级不仅可以增强果品在市场上的竞争力, 还可以增加果品的附加值, 提高经济效益。国内外水果检测分级装置大致经历了从机械式、光电式到基于机器视觉技术的过程。本文通过综述3种分级方式的技术应用现状, 指明这些技术存在的优缺点, 并对未来水果检测分级设备的发展方向和研究重点进行展望。
1 机械式水果自动检测分级设备
机械分级主要是将水果由输送带或输送链传送到分级部件, 通过分级部件上大小依次变化的孔穴或直接通过输送带或输送链之间间距的变化, 使大小不同的果品先后分离, 以达到分级的目的[1]。目前, 机械式水果分级机主要有滚杠式、辊式、滚筒式3种。
1.1 滚杠式分级机
滚杠式分级机中, 所有滚杠相对水平面平行安装, 工作过程中滚杠之间的间距由小变大, 水果在滚杠上输送时, 当滚杠间距超过水果直径, 水果便掉进下方相应的分果槽中。
滚杠式分级机 (变间距螺杆法) 工作原理见图1。
1-送果槽;2-水果;3-变间距螺杆;4-滚杠;5-连接链
1.2 辊式分级机
辊式分级机又可分为对辊式 (也称双辊式) 和辊带式2种[2]。
对辊式分级机中, 分级辊轴与水平面有一定倾角, 并且两分级辊轴之间成一定角度。工作时, 对辊逆向旋转, 由于对辊间有夹角, 对辊之间形成逐渐增加的分级间距, 又由于两辊倾斜安装, 重力作用使水果下滚, 当滚至对辊间距大于果径之处时, 水果便从对辊间落下, 进入分果槽中。为了提高生产效率, 可以设计安装多对双辊同时工作。
对辊式分级机工作原理见图2。
1-棍子;2-水果;3-送果槽;4-分果槽
辊带式分级机通过改变辊轴与输送带之间距离来实现分级尺寸的改变。工作时, 输送带直线运动, 辊轴作匀速转动。水果落到输送带和辊轴之间后, 由于输送带的直线运动和辊轴的旋转运动使水果产生移动和滚动, 当水果直径小于输送带与辊轴之间的间隙时则落入分果槽中。辊带式分级机按照辊轴直径的不同又可分为等径辊带式分级机和变径辊带式分级机[2]。
辊带式分级机工作原理见图3。
1-送果槽;2-输送带主动轮;3-棍子;4-水果;5-输送带;6-输送带从动轮
目前我国研制的6GF—1.0型水果大小分级机, 采用先进的辊、带间隙分级原理, 工作时果实因直径不同而通过不同的间隙落到相应级别的水果槽, 分级精度≥95%, 生产率≥1.5 t/h。
1.3 滚筒式分级机
滚筒式分级机的分选滚筒上有孔径逐级增大的圆孔, 工作时水果在滚筒内沿着旋转滚筒的内壁运动, 小于分选孔的水果先从第一滚筒分选孔落入接果盘, 大于分选孔的则继续向前滚动, 直至遇到相应分选孔而落下, 于是在不同的接果盘就得到不同等级的水果[3]。
滚筒式分级机工作原理见图4。
1-送果槽;2-滚筒单元;3-分选孔;4-分果槽
总体而言, 机械式分级机结构简单、价格便宜, 与人工分级相比, 分级速度较快, 分级精度较高, 对操作人员的素质要求较低, 适用于广大水果种植者和小型水果加工企业, 但机械分级容易损伤水果。
2 光电式水果自动检测分级设备
光电式分级方式是在机械式分级技术的基础上广泛采用移位寄存器、光电传感器、数显寄存器等进行的分级, 根据检测目标的不同, 分为形状分级装置、质量分级装置和颜色分级装置等。
光电式分级设备工作原理为:水果进入光电式分级装置之前, 先由单列机将水果排列成单列。单列机由组成“V”字形的两根速度差异的侧向输送带组成, 在水果向前输送过程中自动将水果整理排列成单列。根据生产能力的大小, 光电式分级装备可组合成2列、4列、6列、9列等多种型式。成单列的水果逐个进入特殊输送链上的物料杯或接料辊中, 依次经高速摄像机摄像。特殊的机构使水果在摄像过程中不断旋转, 以保证拍摄不同截面的各种参数。摄取的各种数据随即传送到计算机中进行贮存和处理, 并和用户设定的分级要求进行比较, 然后指令水果输送到特定的分级出口通道处, 由出料机构将水果倾翻到设定的出口通道中, 之后进行包装贮存。
光电式分级技术能够提高分级精度, 并实现自动无损检测分级。但存在检测指标单一、效率较低、稳定性较差等不足, 目前大多仅作为试验研究, 实际应用的尚不多。
3 基于机器视觉技术的自动检测分级装置
该方式是利用计算机视觉技术采集水果的图像, 应用图像处理、模式识别等技术, 测算出水果的大小、形状、颜色、缺陷、纹理等指标参数, 根据这些参数确定水果品质。
国外从20世纪90年代开始研究基于计算机视觉技术的水果分级系统, 到现在已有部分实用的产品, 如美国的OSCARTM型和MERLIN型高速水果分级生产线, 广泛用于对苹果、梨、橘子、桃等水果的分等定级和品质检测;日本Naoshi研究的计算机视觉检测设备, 针对苹果、桃、梨等多个水果品种, 分别制定了颜色、形状、大小、纹理、外部损伤的计算机视觉分级标准, 设备分级速度可达8 500个/h。
国内从20世纪90年代开始利用计算机视觉技术进行水果的分级研究, 中国农业大学较早开始研究苹果自动分级的图像分割问题, 提出了用计算机图像技术进行坏损苹果的自动检测, 根据苹果光学反射特性建立了一套适用于苹果自动检测的计算机图像处理系统。该系统只能实现对坏损苹果的初步检测, 当苹果坏损部位被检测出来后, 再根据相应的分级标准进行人工分类。
水果品质智能化实时检测和分级生产线系统简图见图5。
1-水果输送翻转系统;2-计算机视觉识别系统;3-分级系统;4-光照箱动态;5-图像采集系统;6-计算机;7-控制模块;8-分级执行机构;9-位置传感器
李庆中研究了苹果颜色自动分级系统, 确定了苹果颜色特征的提取方法, 利用遗传算法实现了多层前馈神经网络识别器的学习设计, 实现了苹果颜色的实时分级, 并通过实验验证了该方法的有效性。实验结果表明, 颜色分级识别的准确率在90%以上, 分级一个苹果所用的时间为150 ms[4]。
应义斌等人提出了用计算机视觉技术进行黄花梨果梗识别, 判断有无果梗的正确率为100%, 判断果梗是否完好的正确率为93%。
蒋焕煜等人对水果图像的背景分割与边缘检测技术、苹果果梗和表面缺陷的计算机视觉检测方法、苹果图像的预处理及尺寸检测, 以及水果分级自动生产线等也进行了深入的研究。在此基础上, 2002年, 浙江大学成功研究开发出水果品质智能化实时检测分级生产线, 该生产线主要由水果输送翻转系统、计算机视觉识别系统和分级系统组成。根据水果的大小、形式、色彩、缺陷和表面光洁度进行外部品质的综合检测, 可按照不同水果的国家分级标准所需的外部特征信息进行分等、分级, 生产率可达3~5 t/h[5]。
基于机器视觉技术的自动检测分级装置的特点是速度快、信息量大、功能多, 并且能消除主观因素干扰, 可以对水果各分级指标进行定量描述, 实现无损检测, 判断精度较高, 因此发展迅速。
4 结论与展望
(1) 机械式自动分级技术虽然在检测指标上有局限性, 但由于其在生产率上具有一定的优势, 且设备技术含量相对较低, 在短期仍然是研究的热点之一。如何解决分级过程中对水果的损伤和实现间隙可调等是未来的研究重点和方向。
(2) 光电式分级研究为水果的无损检测和机器视觉技术的发展奠定了基础, 但未来发展空间有限。
(3) 机器视觉技术因具有无可比拟的优越性, 成为水果自动分级未来的发展方向。如何实现实时在线检测和多指标综合自动分级等, 是未来的研究重点和方向。
参考文献
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[4]李庆中, 张漫, 汪懋华, 等.基于遗传神经网络的苹果颜色实时分级方法[J].中国图像图形学学报, 2000, 5 (9) :779-784.
如何选择在线自动质量检测系统 篇5
（1）衡量投入产出比
印刷企业在采购在线自动质量检测系统时，要对其在单张纸胶印机上的应用进行市场调研，了解目前印刷市场对在单张纸胶印机上安装在线自动质量检测系统的需求量；对配置在线自动质量检测系统前后的产品质量和成本进行综合对比，计算其在印刷生产环节所占的生产时间，以及配置在线自动质量检测系统所带来的经济效益和社会效益等。进行多方面权衡后，若投入产出比与预想比较接近，或者效益超过原先设想，可考虑加装在线自动质量检测系统。
（2）确保核心部件的品质
在线自动质量检测系统主要由硬件部分和软件部分组成。硬件部分主要完成对图像的采集和数据的传输，软件部分主要对硬件所采集的图像进行处理、分析。在线自动质量检测系统的检测工作流程如图1所示。
每家印刷企业可根据现有设备情况，制定符合自身情况的在线自动质量检测系统安装方案，一般会根据产品特点增加辅助单元，若需要在线自动质量检测系统检测到缺陷产品后可以自动剔除废品，就需要增加剔废装置等。不仅如此，印刷企业也要确保在线自动质量检测系统的核心部件的性能稳定。具体如下。
①摄像光源是关键
摄像光源是确保在线自动质量检测系统能否正常工作的关键，首先摄像光源要能够真实地采集印品色彩，不能造成采集到的颜色失真，建议一般采用色温为6000～6500K的光源；其次应保证有足够的亮度且亮度均匀；最后在调整光源位置时，需要一边观察图像一边调整位置，直到光斑与摄像机传感器共线，即保证图像亮度最高且清晰。
②摄像机品质要好
首先，摄像机的拍照速度要与单张纸胶印机的印刷速度相匹配，对于印刷质量要求较高的印品，印刷企业可采取全检方式，此时摄像机的拍照速度应与单张纸胶印机的印刷速度相同；对于印刷质量要求不高的印品，印刷企业可采取抽检方式，摄像机的拍照速度应根据印刷企业需要（每隔几份样进行抽检）而定。
车载音响自动检测播放电路 篇6
目前汽车音响的功能越来越多, 从收音、CD到DVD、蓝牙、导航等功能, 同时AUX (辅助输入) 也是必备的功能, 它能将车上用户的便携式音响设备如MP3、i POD输入到车载音响中进行播放。现对设计的自动检测播放电路进行分析说明。
1 电路组成
本电路共6部分组成:电源电路、电压跟随电路、电压反相放大电路、低通滤波电路、比较电路、检测输出电路。电路图如图一所示:
2 电路分析
2.1 电源电路
电源是由8V和4V组成, 8V为运放提供电源, 同时用R13和R14分压产生运算放大器的偏置电压4V, 提供4个运放的输入偏置电压。
2.2 电压跟随电路
在电压跟随电路中, 运放IC1和IC2起到了电压跟随器的作用, 将正信号输入端叠加了直流偏置的信号, 无变化地传到下一级。运放电压跟随器中输入阻抗很大, 输出阻抗很小。由于输入阻抗很大, 输入的电压几乎无损失地传递给运放, 而输出阻抗很小, 又使输出的信号几乎全部传递给后面的电路。运放起了很好的缓冲作用, 隔断了后级对输入信号的影响。
在PSPICE中用80m V/1k Hz正弦信号进行仿真, 跟随电路的输入和输出信号见图2和图3。
图2电压跟随电路的输入信号 (参见右栏)
图3电压跟随电路的输出信号 (参见右栏)
2.3 反相电压放大电路
电路图参见图4。
图4反相电压放大电路 (参见右栏)
该电路 (其中R7=R8) 对交流信号的放大量可由下面公式推导得出:
对于交流信号可以将偏置电压等同于地来处理, 由式 (4) 可见调整反相放大器的放大倍数 (R9/R7=220k/4.7k=46.8约为33.41dB) , 可以改变检测电路的灵敏度。放大倍数绝对值越大, 能检测到的信号的幅度越小, 即灵敏度越高, 通常AUX的输入大于100mV, 本次仿真用80mV作输入信号。当输入信号较大时, 即反相放大电路发生了削波, 这时对检测功能也没有影响, 从后面的整流电路原理可知输出信号的上部对整流才起作用, 当上部信号削波时, 说明已达到运放的输出上限, 幅度肯定大于未削波的信号的, 且本电路只是检测功能, 不必顾及信号的失真, 故在发生削波现象时, 本电路的检测功能没有影响。
C5是防止低频噪声干扰的对策, 加了C5后, 反相放大器的放大倍数R9/R7中, R9仍为 (220kΩ) , R7则变成由C5 (0.22μF) 和4.7kΩ合成的。电容的容抗为1/ (j*w*C) , 对于低频信号容抗很大, 对于高频信号接近短路, 这样对于低频信号放大倍数较大幅度减小, 而对于高频信号放大倍数几乎不变, 起到了抑制低频干扰信号的作用, 防止了误触发。图5是该电路对80mV信号放大后在PSPICE中仿真的输出:
2.4 整流电路
整流电路由D1、R10、C6组成 (参见图6) 。它起到了平缓放大后信号的变化幅度, 使它接近直流信号的作用。当V1和V2之间的压差大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 对电容C6充电 (同时一部分电流流过R10及比较器的输入阻抗) ;当V1和V2的压差小于二极管的导通电压时, 二极管截止, 电容上的电荷通过R10 (及比较器的输入阻抗) 放电。当放电到V1和V2的压差再次大于二极管的导通电压时, 二极管导通, 又开始充电的过程。该电路就反复地进行这样的充放电过程。由于R10、C6值都很大, 放电的速度很慢, 电容电压接近直流。由微分方程可得, 放电时间T=RCln (V0/Vt) , V0为放电初始电压, Vt为放电后的电压, R为放电通路的电阻值, C为放电的电容值。可见R, C越大, 放电时间越长, 即电压越不容易变化。图7为整流滤波的仿真输出。
图7整流输出V2 (参见右栏)
2.5 比较电路
整流滤波后的信号V2, 输入到比较器IC4的正信号端, 与IC4的负端电压 (V3=Vcc/2=4V) ) 进行比较。当信号电平值大于4V时, 比较器输出高电平 (V4接近运放的电源8V) , 当信号电平值小于4V时, 比较器输出低电平 (V4接近0V) , 该两个电平将控制后级检测电路。图8为AUX输入信号后经比较器输出高电平的仿真输出, 图9为滤波和比较器的仿真输出信号。
2.6 检测输出
比较器输出高电平后, 三极管Q1导通, 即Q1集电极输出被拉低, 电路输出V5为低电平。在本设计中设定低电平为有效, 即检测判断AUX有音频输入。
请参见图10, 仿真输出低电平信号:
图10检测电路输出信号 (低) (参见下页)
当比较器输出低电平, Q1截止, 8V通过R13与微控芯片 (MCU) 相应端口的输入阻抗RMCUIN进行分压, 通常MCU相应端口的输入阻抗RMCUIN≈50kΩ, 则输出高电平可以由如下计算得到:
电路输出高电平5V, MCU检测为高, 判断AUX无信号输入。
这样MCU检测到低电平信号后, 将自动切换音源从CD或收音到AUX输入, 对AUX信号进行自动播放。
3 总结
本电路简洁有效, 可应用在车载音响产品上, 进行自动检测播放, 提升了用户的体验度。
摘要：文章分析音频检测电路的原理, 音频信号通过该检测电路, 将触发输出低电平, 使系统自动切换到AUX (辅助输入) 信号源进行播放。
牛奶液位自动快速检测方法 篇7
牛奶的液位检测是牛奶生产环节中的关键工序。目前国内大多数牛奶生产和加工厂商还采用人工目测的检验方法, 由于作业量大, 工人易疲劳且效率低, 并且容易出现牛奶卫生安全问题, 因此存在较大安全和质量隐患。
随着图像处理与计算机通信、视觉技术与网络技术的发展, 客观上具备了利用图像处理方法对液位进行检测的条件[1]。利用图像处理技术进行液位检测, 由于其简单易行, 维护方便, 正越来越多的被应用。
本文针对摄像头静止情况下固定场景内的牛奶液位变化, 提出了一种对牛奶液位进行检测方案:首先通过牛奶液位图像采集系统提取牛奶液位图像, 利用背景差分法、直方图均衡化和中值滤波等方法对图像预处理, 以提高图像清晰度, 然后根据二值矩阵求和算法快速的得到牛奶的液位。
1 液位识别过程分析
1.1 牛奶液位图像采集系统
本系统主要包括了CCD摄像机、图像采集卡、图像处理用的计算机[2]如图1所示。通过CCD摄像机采集牛奶液位图像后, 由计算机软件进行图像处理和分析, 从而得到牛奶的精确液位。
设备安装过程中CCD摄像机和牛奶容器平行, 光线配置要良好, 以便采集到的图像清晰、噪声少。
1.2 图像预处理
图像在采集和传输过程中常常受到各种噪声的干扰和影响, 影响图像质量, 一般都存在着灰度模糊、噪声等问题[3,4], 为了使场景中感兴趣的部分更容易看清楚, 不使噪声对后面图像的处理与分析造成过大影响, 有必要对图像进行预处理。本文采用直方图均衡化方法加大图像的灰度变化, 拉大灰度对比度, 使图像中比较细小的灰度变化都能较清晰的表示出来。并对图像进行中值滤波, 中值滤波是一种既可以滤掉噪音同时又能保护边缘轮廓信息的图像增强方法。并且相对其他滤波算法计算量较小。
直方图均衡化方法:
1) 对给定的待处理图像统计其直方图, 求出P r (r k) =nk/N
rk为第k个灰度级;nk为第k级灰度的像素;N为一幅图像中像素的总数;P r (r k) 表示该灰度级出现的概率。
2) 根据统计出的直方图采用累积分布函数作变换,
求变换后的新灰度;
3) 用新灰度代替旧灰度, 求出Ps (s) , 这一步是近似过程, 应根据处理目的尽量做到合理, 同时把灰度值相等或近似地合并到一起。
结果如图2直方图均衡化, 从图中可以清晰的看出黑白对比度增大, 牛奶和刻度相对清晰。
中值滤波原理:
设序列{f1, f2, f3, …fn}, 按值得大小排列:fi1>fi2>…fin, 序列的中值为
中值滤波输出为g (x, y) =med{f (x-k, y-l) , (k, l∈W) }, 其中, f (x, y) , g (x, y) 分别为原始图像和处理后图像。W为二维模板3*3的区域。结果如图3中的中值滤波, 背景和刻度上的噪声得到了很好的过滤。
1.3 牛奶液位检测
为了减小环境对图像的影响, 本文利用了背景差分法对牛奶液位图像进行处理。即在检测前首先保存一张背景图像a, 通过背景图像a和要检测的牛奶液位图像b相减得到去背景噪声的图像c。
然后对图像c二值化处理得到图像d, 图像d即是有0、1数值组成的二维矩阵。由于牛奶的物理特性颜色成白色, 所以得到的二值图牛奶液位上下二值化分明。对图像d的每一行求和, 本文应用的求和算法为二值矩阵求和法, 即:
al为原图像a的列数, ones (al, 1) =[1, 1, 1, …, 1]T, 即数值为1的al行一列的矩阵。从而得到图像d的每行的和sum1。
sum和sum1 (i, 1) 相减大于阈值T时, 阈值T为自适应阈值根据图像大小训练得到。得到的i值即牛奶液位所在。
应用二值矩阵求和算法不需要其他液位检测算法中的对图像边缘检测和液位识别这两步, 从而大大提高了检测速度。
2 实验结果
在实验过程中, 使用CCD图像采集设备在相同环境下拍摄了大量不同液位高度的图像, 图像大小为640×480像素, 处理与识别方法采用的是本文提出的算法, 操作系统为Windows XP, 使用Matlab语言进行编程处理。实验结果是在多个不同环境下的图像都能正确进行牛奶液位检测, 可以较好地满足牛奶厂商对精度、可靠性、实时性的要求。典型实验结果如图3图像预处理和4牛奶液位。
3 结论
本研究根据牛奶的特点, 以二值矩阵求和算法核心对牛奶液位图像的液位进行快速检测。首先对检测对象进行预处理, 通过直方图均值法和中值滤波法去除图像由于拍摄和传输过程中所产生的噪声, 通过背景差分法来减小拍摄环境对图像的影响, 得到容器液位清晰的图像。最后根据二值矩阵求和算法快速的得到牛奶奶的的液液位。该方法安全、稳定、高效, 大大的节省了人力物力, 满满足足了了牛奶生产过程中液位检测的需要, 应用前景非常广阔。
摘要：液位是牛奶检测的重要参数之一, 如何准确有效的对牛奶液位进行检测一直是研究的一个重点。为解决上述问题, 本文提出将图像处理技术应用于牛奶液位检测的新方法。经过背景差分、直方图均衡化、二值化和中值滤波等方法对图像预处理过程, 建立了二值矩阵求和法液位检测计算模型。实验结果表明, 液位图像识别的精度较高, 速度较快, 可满足实际应用要求, 是一种具有很好发展前景的液位检测方法。
关键词：图像处理,牛奶液位检测,中值滤波
参考文献
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箱梁钢筋定位自动检测装置 篇8
基于目前京沪高铁建设后张法预应力箱梁施工工艺中, 箱梁钢筋绑扎、钢筋定位检查及管控的自动化程度不高等特点, 设计一个能替代钢筋定位绑扎中人工测量检查钢筋定位情况的自动检测装置。以提高检查钢筋定位效率, 提高检测钢筋定位精度。提高箱梁钢筋绑扎质量, 预应力张拉质量, 最终保证箱梁质量。
目前京沪高铁在建, 箱梁钢筋绑扎生产线上都使用钢筋绑扎胎具来定位钢筋。钢筋的定位是否准确关系到整个箱梁生产中底腹顶板钢筋绑扎后的箱梁整体受力以及预应力液压张拉施工的质量。如果钢筋胎具没有把底腹顶板及保护层各钢筋定位准确, 钢筋绑扎时就会出现偏差。同时预应力定位网的定位不准确, 预应力孔道定位网片的安装位置出现偏差, 现有的检查方式仅仅是工程师到钢筋绑扎现场使用量具目视检测, 钢筋繁多, 很多位置隐蔽深入, 无法测量。导致不能全面完整的检查, 而且人工检测存在不精确, 工作量大, 不能及时发现问题点的情况。在不能很好的发现和及时解决问题的情况下, 将此类钢筋投入下一道浇筑工序中, 以至于混凝土浇筑后的箱梁在整体受力以及预应力张拉方面存在质量问题, 由此可见钢筋胎具定位检测钢筋绑扎情况的重要性。
现有的定位方式采用钢筋胎具结构定位, 就是在钢筋胎具每处需要绑扎钢筋处把接触部分处理成凹槽或用角钢来定位钢筋位置, 预应力定位网片的定位仅仅靠人工测量焊接安装, 而这样定位安装势必会带来钢筋的位移形变。导致预应力孔道位置位移。人工安装的工作量大, 容易导致工人在绑扎时不易察觉, 质检工程师检查时工作量也相当大, 因此不能及时发现并处理此类问题, 所以有必要在钢筋安装在胎具上时设计一种能检测出钢筋安装定位是否到位、是否弯折、尺寸是否到位的检测装置, 并准确显示出钢筋安装不准处的位置, 提示工人立即修正。保证后张法预应力箱梁按照图纸设计以及规范要求达到其应有的受力效果。
2 设计要求
钢筋绑扎安装工艺依据:
《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》。
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》。
2.1 操作程序
1) 梁体。
碰焊→下料→成型、制作定位网→摆放腹板定位网及箍筋→固定衬铁→在胎模上定位底板箍筋→绑扎纵向水平筋→绑扎端部钢筋→绑扎横隔墙钢筋→绑扎加强筋→挂垫块→修整→绑扎腹板顶板两根水平筋。
2) 桥面。
碰焊→下料→成型→焊衬铁→在胎模上定位底层钢筋→固定衬铁→摆放顶层钢筋→穿扎纵向水平筋→绑扎挡碴墙及竖墙钢筋→挂垫块→安装吊点加强网片→吊装就位→绑扎加强筋→修整。
2.2 钢筋的加工及绑扎质量要求
1) 受力钢筋顺长度方向, 当L>5 000 mm时容许误差为±20 mm, 当L≤5 000 mm时容许误差为±10 mm。
2) 弯起钢筋的位置容许误差±20 mm。
3) 桥面主筋间距与设计位置偏差要求不大于15 mm。
4) 箍筋间距偏差不大于15 mm。
5) 腹板箍筋的不垂直度 (偏离垂直位置) 不大于15 mm。
6) 钢筋保护层与设计位置偏差值不大于5 mm。
7) 其他钢筋偏移不大于20 mm。
8) 定位网在任何方向的偏差在距跨中4 m范围内不得大于4 mm, 其余间位不得大于6 mm。
由以上钢筋的加工及绑扎质量要求看出钢筋定位安装中第6) , 8) 两项质量要求精度较高。
根据以上情况自主设计一个钢筋保护层及预应力定位网钢筋定位自动检测装置。定位检测装置必须在复杂的施工环境下准确检测出位置所在处, 并报警提示工人。同时该装置必须具有简易轻便, 安装方便, 维护简单快捷, 检测精确等特点。准确判断出问题钢筋所在的位置。替代人工测量目视检查的繁琐工作量和所带来的误差。
3 钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位方法
为了减少或消除因箱梁钢筋保护层及预应力定位网钢筋形变和安装不到位而引起箱梁质量问题, 从以下几方面分析。
3.1 电路元件
本技术是采用如下方案实现的:
1) 传感器。
根据接近开关具有不直接接触钢筋而进行位置检测的属性, 且灵敏度高, 频率响应快, 重复定位精度高, 瞬变过程短, 输出功率大, 急电特性好, 工作稳定可靠, 使用寿命长等优点。设计一控制电路。用于检测受力钢筋及预应力定位钢筋的形变和安装不到位, 发出声光报警, 指导工人检查报警点, 找出报警原因, 修正存在的质量问题。接近开关是一种具有开关量输出的位置传感器。它既有行程开关, 微动开关的特性, 同时又具有传感性能。此设计选用三线制PNP常开接近开关, 三线制传感器, 负载接在电源地和信号线之间。具体内外部电路见图1, 图2, 在钢筋定位检测装置完整电路图中标为SQ1~SQn (见图3) 。
传感器接近开关基本参数:
a.电源电压:DC12 V。
b.检测距离根据工艺要求自选:4 mm, 5 mm。
c.输出电流:200 m A。
d.输出模式:PNP常开。
2) 三极管。
电流控制元件, 利用基区窄小的特殊结构, 通过载流子的扩散和复合, 实现了基极电流对集电极电流的控制, 使三极管有更强的控制能力。三极管具有对电流信号的放大作用和开关控制作用。所以三极管可以用来放大信号和控制电流的通断。在电源、信号处理等地方都可以看到三极管, 集成电路也是由许多三极管按照一定的电路形式连接起来, 具有某些用途的元件。三极管是最重要的电流放大元件。这里采用三极管来控制声报警元件工作。这里设计中用三极管的控制电流的通断以及电流放大的特性来达到该检测装置的声报警功能。采用型号9013三极管。钢筋定位检测装置主电路中标为T9013 (见图3) 。
三极管基本参数见表1。
3) 显示元件。
发光二极管 (LED) 是一种由磷化镓 (Ga P) 等半导体材料制成的、能直接将电能转变成光能的发光显示器件。当其内部有一定电流通过时, 它就会发光。利用这一特性, 选用它作为显示各检测点的检测情况, 导通发光即为该检测点钢筋定位准确。钢筋定位检测装置完整电路图中标为D1~Dn, 作为多个检测点显示灯。
4) 其余电路元件。
a.电源:根据情况可采用固定式安装或者便携式使用。手持式比较轻便, 选用一只12 V电瓶作为电路电源。若固定安装, 根据现场情况外接电源控制柜, 通过镇流降压变AC220为DC12, 变压器加镇流桥堆即可。
b.电路中设一两档转换开关SB, 用来开关总电源, 便于检修或平时长时间不使用切断电源, 减小电池损耗及避免电器元件加速老化和性能变化。
c.HL绿色指示灯, 用于提示电路已投入工作, 所有检测正常。
d.RD线路保险, 避免短路引发电路中电源和各电子元件的损坏。
e.HA声光报警器, 用于警示钢筋定位安装不到位或漏装。
f.KD音量调节器, 通过改变阻值来改变HA两端电压, 达到音量调节。
本设计由以上电子元件组成, 将这些电子元件固定安装在根据主电路图制成的电路印刷板上。根据现场情况设计了便携式检测装置和固定安装两种方案。
3.2 具体工作原理设计
由图3中看出, 该原理图中DC12 V直流电源为电路供电。通过两档转换开关SB, 开关整个电路工作。为接近开关SQ1~SQn供电, 也为三极管9013提供静态偏置。线路保险RD对电瓶进行保护 (短路保护) , KD用来调整报警音大小。R1, R2为负载, 为三极管9013与发光二极管提供静态偏置。
装上底腹顶板钢筋保护层及预应力定位钢筋网后, 转动转换开关SB, 此时, 整个电路全部投入工作。SQ1~SQn如果检测到工作。则Kn输出低电平, 即负电源信号, 控制三极管T不导通 (截止) 。绿灯HL亮, 声光报警器不工作。
如某一接近开关如SQ2不工作或检测不到定位钢筋, 其输出R2为高电平, 后级接近开关不工作。T导通, 绿灯熄, D2熄, 则D2位置底腹顶板钢筋或开关有问题。
3.3 具体实施方式
1) 箱梁胎具定位检测:采用固定安装检测式, 将制作好的定位检测装置与现场电源控制柜连接上线路, 加装降压整流电源, 使其AC380 V转换为DC12 V, 并装上保险防止电路故障。后将检测装置置于工人比较容易操作的地方。在需要检测钢筋的检测处将角钢攻丝钻孔, 用以安装接近开关。最后将各传感器线路与检测装置盒相连, 线路用穿线管或走桥架的方式保护线路。
2) 其余各钢筋保护层定位检测:可采用设计的便携式检测尺。应用设计时可根据现场工艺情况设计尺长和设置接近开关数量, 以选择合适检测的精度。将检测尺放在需检测的钢筋上, 将两端固定好, 调好水平, 就可以找出中间未达到钢筋工艺质量要求的钢筋位置, 显示问题点所在处并报警提示。再由工人修正钢筋。
3) 预应力孔道定位网钢筋检测方法:可采用便携式检测尺, 将预应力孔道钢筋定位网片所在的位置选择好。因定位网片呈网格状, 所以只需检测网格中各节点位置是否正确, 即可判断出定位网片的位置是否正确。所以将定位网片中的4排节点 (自行选择检测点) 水平对应在胎具支撑架上制作卡槽。要检测定位网片时, 将传感器按定位网中节点尺寸调节好, 将检测尺固定在卡槽上, 打开开关即可显示各节点位置是否正确。
固定安装检测装置优势:检测点多, 一次安装到位, 适合批量检测。一人对多点。
便携式检测尺装置优势:方便快捷, 随检随测, 能深入人体不能到达的地方检测。结构简单, 适合作工具使用。使用时自主选择检测点。
3.4 技术要求
1) 一种后张法预应力箱梁施工工艺中的钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位自动检测方法, 其特征为:
a.检测金属的特性:这里检测钢制材料。
b.检测准确:根据传感器选用4 mm或5 mm达到检测精度。灵敏度高, 频率响应快, 重复定位精度高, 瞬变过程短, 输出功率大, 急电特性好, 易安装拆卸。市面上此类接近开关很多, 性能基本一样, 不同的是输入和输出方式略有区别。这里采用LJ12A3-4-Z/BX或者LJ12A3-5-Z/BX。
c.检测显示:采用发光二极管显示, 一目了然。
d.检测提示:声报警装置。
e.安装简易:固定安装时需攻丝钻孔, 螺栓固定即可。线路穿线管或桥架保护。将控制部分装于检测装置盒中, 螺栓固定。检测定位网片时使用检测尺, 需在胎具支撑架上安装卡槽。
f.维护简单:更换方便, 一般主要是电源或接近开关出故障, 拆卸线路更换安装即可。
g.成本低廉:固定安装检测装置材料及安装根据检测点多少大概在200元~1 000元内。
可保证半年不出故障。便携式检测尺因外形外观加工制作, 大概在500元~1 000元内。
2) 实现如技术要求1) 所述的钢筋定位自动检测装置, 按其特征分为两种:固定式和便携式。固定式已详细说明就不提了, 需提的是便携式, 外形结构简单, 检测尺部分内部稍有结构, 特殊制作。
3) 如技术要求2) 所述的便携式检测装置, 其特征为:转换开关刻度, 可调整检测点位置接近开关, 用来检测钢筋固定螺栓, 固定接近开关滑槽, 移动接近开关到所要到的刻度电源, 提供DC12 V, 插装式便于更换水准尺, 显示水平。
4 结语
本技术基于目前京沪高铁建设后张法预应力箱梁施工工艺中, 箱梁钢筋绑扎钢筋定位检查及管控的自动化程度不高等特点, 发明一个能替代钢筋定位绑扎中人工测量检查钢筋定位情况的自动检测装置。解决目前没有仪器对钢筋进行自动定位检测的问题, 并提高钢筋定位检查效率, 提高检测钢筋定位精度。提高箱梁钢筋绑扎质量, 提高预应力张拉质量, 最终保证箱梁质量。总体来说, 此设计是根据现场施工情况及施工工艺设计发明。制作简单易行, 定位检测精度高, 检测点是否到位一目了然。整个发明所需材料包括电子元件、电源、线路线管的费用成本, 耗费低, 性能功能达到所需要求。而且为维护检修减轻了工作量, 能减少此类质量问题, 有效的提升工作效率、产品质量。本设计所述的钢筋定位自动检测装置及方法具有创新、自主设计, 简单快捷、科学合理、提高效率, 提高质量的特点。
摘要：为了减少或消除因箱梁钢筋保护层及预应力定位网钢筋形变和安装不到位而引起箱梁质量问题, 对后张法预应力箱梁施工工艺中的钢筋保护层及预应力定位网的钢筋定位进行了研究, 设计了一套能自动检测各检测点钢筋是否定位准确并显示的钢筋定位自动检测装置, 解决了钢筋定位检测的问题。
关键词：自动检测,定位,传感器,电路
参考文献
[1]铁建设[2005]160号, 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[S].
自动检测设备 篇9
关键词：特种设备电梯,自动扶梯,自动人行道,运行轨迹,运行方向,梳齿板,梯级
0 引言
电梯是高层建筑物上下运行必配重要的机械设备, 与按照国际规定所设或台阶式或履带式自动扶梯、自动人行道一起, 随着我国大型超市商城、名目繁多室内室外广场、汽车枢纽中心、中高规模火车站、机场航空港等特需场合批量出现, 已经粉彩展示成为与我们日常生活、生命安全密切相关连的极重要设备之一。随之, 由于缺乏相关知识, 使用搭乘不当或管理不到位, 引发事故、尤其严重事故也时有耳闻造成社会震动。 目前, 在安全使用和管理上, 都还存在一些值得突出注意、以引起重视关切和需要知识强行补课的问题, 本文着重强调如何提高使用者素质, 关注掌握基本应知应会知识, 这与安全管理一样重要。
1 血的教训告示我们必须加强电梯自动扶梯自动人行道的安全使用
案例一2015 年01 月24 日02:43 来源《重庆晚报》:昨天上午8时59 分, 位于九龙坡区某酒店“22 人挤电梯电梯坠落致1 死2 伤”。 原因“××引发多人争相搭乘电梯前往参加, 共有22 人进入电梯轿厢, 严重超载导致电梯从酒店1 楼滑落至负1 楼, 酿成悲剧。 ”。
案例二厦门校区发生一件电梯惨案
2014 年9 月14 日, ××大学厦门校区发生一件电梯惨案, 一名男生乘坐教学楼电梯时, 不幸被电梯卡住, 最后内脏破裂窒息身亡。事件起因:电梯门开后轿厢仍上升9 月14 日17 时, ××大学建筑学院艺术系大四学生黄某乘坐综合教学楼c4 电梯, 左脚刚迈进电梯轿厢, 但此时意外发生了, 轿厢突然上升, 瞬间将黄某卡在了电梯地面和门框顶部之间, 因挤压压力过大, 导致黄某内脏破裂窒息身亡。
案例三也曾经发生过:某公司内自动扶梯上行过程中, 因为某乘客采取“斜靠扶手带方式”, 站在向上移动的自动扶梯梯级上, 把自身全身力量横向施压在扶手带上同时, 把个人体重以通过腿和脚向脚底的方向用力的方式、加于双脚的斜向作用力, 斜向加于正运行中的阶梯梯面上, 虽然自己轻松省力了, 但是导致该乘客所站立梯级, 始终受到横向作用力对扶手带的横向挤压, 以及双脚对阶梯面的斜向蹬力施力, 结果梯级到达梳齿板区域时, 最终梯级运行方向发生变异受阻, 运行轨迹漂移, 无法正确与梳齿板实现正常啮合, 从而后续梯级因后续推力不变向上突翘、拱起, 造成与其相邻前后六块梯级受损, 发生两名乘客在躲让不及中被向上突起梯级绊倒受伤。
案例四2015 年6 月19 日《惠州日报》民生新闻/专题
大多电梯旁都有安全提醒。乘电梯时, 家长最好牵着孩子的手。日前, 湛江某商场发生惨案, 一名两岁女童搭乘自动扶梯不慎被卡在边缘, 左脚被切掉。 这一惨剧让人痛心疾首, 然而这并不是一个罕见案例。 近年来, 电梯事故在全国各地不断发生, 受伤害的大部分是儿童。这些接连发生电梯自动扶梯安全事故, 为我们敲响警钟。
2 加强电梯安全使用宣传, 使使用者应知应会
对商家和有关部门要求, 监管电梯使用、保证电梯运行安全是首先重要的。电梯在专业维护保养过程中, 如果维护人员稍有疏忽, 操作电梯运行中发生重大安全事故可能性就会增大。 但是, 忽略使用者使用不当、不到一面, 一样会带来不测后果。 所以电梯安全使用非常重要。 不仅基于管理上有需要强调之处, 在提高使用者素质方面同样应该加强培训宣传, 安全系数取决两方面重视。珍惜生命财产, 从细节开始, 保证管理、操作、维保、使用质量。
(1) 乘坐电梯前, 特别强调应先张目注意、查看电梯是否挂有 “停梯检修”警示牌标志。 如电梯正在维修, 肯定应挂有这种标志, 乘客不能乘坐。见电梯门开着, 不往里看就一脚踏入, 发生踏空直摔底层的惨痛新闻时常见诸媒体报端。
同时注意检查电梯年检日期是否过期, 如果已经过了截止日期, 建议不要乘坐, 或者致电相关物业管理, 提醒及时做好年检工作, 以免发生意外。 乘坐电梯自动扶梯自动人行道, 同时必须强调家长对同行未成年人的看管监护责任。
(2) 不顶阻电梯门:严禁电梯门快闭合关门之际强行冲挤进电梯轿厢、甚或用手、脚其他物品强行顶阻电梯关门, 更忌一脚在内一脚在外发力阻挡。这样做法很危险, 严重时将造成电梯失控。万一电梯失控无法停下, 容易发生电梯卡死人现象。
(3) 注意超限过载:电梯设计有额定运载人数或负重标准限制, 不能超载。电梯超载是很危险的, 严重时会造成电梯坠落。这时电梯自动报警发出音响提示, 乘客应主动减员, 后进或近门乘客应主动退出轿厢, 等乘下一趟电梯。
虽然电梯本身配有发生坠落时将轿厢紧急制停并夹持在导轨上的安全装置“安全钳”, 但安全钳本身也会故障或失效, 或坠落造成下降速度超过安全钳制动能力时, 电梯不可阻挡还会坠落。
(4) 进入轿厢, 在电梯移动门定时、自动关闭时, 不得在楼层与轿厢接缝处停留, 以免意外和夹伤。 不得倚、靠轿厢厢门。 更不在轿厢内吸烟, 和睦相处, 禁喧哗打闹。
(5) 乘坐电梯时如果电梯门没有关上就运行, 说明电梯有故障, 乘客不要乘坐, 同时按照电梯轿厢内壁、移动门侧操作面板上明确提示, 迅速向维修人员报告。
(6) 不随便按动紧急按钮:爱护电梯设施, 不得随便乱按按钮和撬掰厢门。 电梯里设置应急按钮, 是为应对突发状况, 进行警报呼救。 电梯在正常运行时, 千万不得擅自去按动, 否则会给自己带来不必要的麻烦。
(7) 电梯停稳后, 乘客进出电梯时应仔细注意观察电梯轿箱地板和楼层地面是否水平。 如果不平, 说明电梯存在故障, 应及时通知检修, 以保障乘客安全。
(8) 乘坐厢式电梯运行中, 万一电梯出现异常现象或故障时, 尤其发生火警等紧急情况将会立即切断电源。 乘客不要惊慌, 照明顶灯熄灭, 可借助个人手机照明, 拨打轿厢内壁上书明报警电话, 同时按动对讲或紧急报警按钮, 寻求帮助, 通知维修人员救援, 不要乱动乱按, 切不可自乱、失态、喧哗、擅自撬门, 企图逃离轿厢。安静等待救助是保障人机安全的最基本明智选择。
(9) 一旦楼层失火, 严禁使用电梯逃生, 客人应从楼梯安全出口处逃生。若乘坐中发生火灾, 也禁止乘客使用电梯逃生, 电梯司机或乘客应协同将电梯停在火势或烟火不会蔓延的楼层, 然后大家从楼梯安全出口处逃生。
(10) 如果电梯重大故障不断往下掉落时, 当电梯着地一瞬间, 会瞬间起跳。在此之前, 电梯坠落过程中因为你很难摆脱地心引力作用, 所以你是跳不起来的, 紧急瞬间乘客应做好电梯着地时自我保护的缓冲工作, 减少受伤程度。 最好方法是身体背部紧贴电梯, 不能直立, 更不能蹲地, 应身体稍加蜷曲 (膝盖弯曲, 缓冲脊椎骨受损) 紧贴轿厢厢壁, 有扶持部分紧紧抓住或双手掌心也紧贴电梯, 双脚微曲, 脚尖踮起。
3 牢记自动扶梯自动人行道容易发生伤害的关键部位
(1) 自动扶梯有见于发生异常振动。 系统之所以发生异常振动, 常与制造商安保单位对运行系统联接方式进行不当设计变更有关, 由事故断口特征及受力状态分析, 则又因为驱动主机系统的异常振动, 连锁造成自动扶梯驱动主机与座板连接螺栓疲劳破坏导致断裂, 而联接螺栓长度不足又加重导致螺栓与座板啮合段螺纹根部的应力高度集中。
(2) 不安全表现:部分孩子把自动扶梯当玩具, 有家长没牵孩子小手。虽然绝大部分家长在孩子搭乘电梯自动扶梯自动人行道时都会在身边看护, 但紧紧牵着孩子手的比例不高, 而孩子还全身扭动总想挣脱。 经常看到有小学男生在自动扶梯上反向追逐嬉戏打闹, 身边并无家长陪同, 多在身穿制服的商场管理员及时赶来才能制止。
(3) 切记要踩在黄线以内, 自动扶梯踏板与传送带夹角处, 最易夹伤脚。
(4) 阶梯式自动扶梯梯级和围裙板缝间隙处, “咬到”就骨折最应引起注意。有些孩子乘扶梯时喜欢将脚靠在围裙板上, 若不慎将鞋尖、鞋带或裤边卷入缝隙这扶梯最具杀伤力的地方, 将会脚也带进去、被卷进夹住。
(5) 乘坐自动扶梯自动人行道时, 须端庄正立严肃专注, 不得斜倚斜靠扶手带, 不得打闹游戏。否则在梯级、人行道运行板履带到达两端梳齿板区域时, 无法正确与梳齿板实现正常啮合, 从而向上拱起突翘, 造成伤害。
(6) 上行扶梯、人行道到达上一层与顶部交接错位处, 易碰易伤。乘客乘行中, 身体不要伸出扶手带, 不要四下张望, 个人若不留心规避, 很容易在扶手带与顶部交接处使身体被卡受伤。 虽商场根据义务作出安全提醒, 但有些专门起提醒警示作用的硬材质标示牌, 个人不当心也会变成“伤人”的被伤利器。
(7) 限于环境限制, 有的自动扶梯扶手末端与墙壁间缝隙空间留置较小, 如已经接近自动扶梯末端乘客又分神或松手过缓, 手容易顺传送带被带进间隙整个被夹住, 造成伤手。
(8) 台阶式自动扶梯, 或踏步平板装在水平 (或按照规定设成一定倾斜角度) 履带上连续运行的自动人行道, 它们到达扶梯或人行道两端出入口梯级或平板梳齿板区域时, 要小心注意。 正常梳齿部分会有一定弧度, 便于脚或衣物不随电梯运行卷入其中。 但对梳齿出现缺损设备, 间隙会有一些偏差。
(9) 明了出了事故责任谁负
2014 年1 月1 日起施行的 《 特种设备安全法 》 中明确规定 “ 儿童乘电梯要有成年人陪同看护”。若是电梯故障商场负全责, 非电梯事故家长承担主要责任。 商场有义务安全提醒, 工作人员在扶梯口处应该巡回看守, 看到儿童有危险行为应及时提醒、制止。
4 事故发生不能乱
事故发生后, 分管领导率相关部门必须迅速赶往事发现场, 展开相关救援。
(1) 迅速展开自救互救, 叫来救护车或自家车, 第一时间将受伤人员送医全力进行救治;
(2) 对伤者加强心理疏导和心理健康辅导, 避免伤员今后对电梯产生心理阴影;
(3) 公安机关等有关部门应及时开展事故调查;
(4) 温馨做好家属安抚工作及死者善后事宜处理工作;
(5) 加强各行业安全整顿, 立即展开电梯自动扶梯自动人行道安全隐患排查整治。
5 结论
(1) 除特种设备所属单位加强提醒宣讲监管外, 上述内容应列为所有各居民小区文明公约明文规定的“定期宣讲学习内容”。
(2) 从管理者和使用者双方面着手, 加大对管理单位和广大群众专业知识培训和宣传力度。 通过全面提高防范意识和安全责任意识, 宣传法律法规及电梯相关知识和典型案例使家喻户晓, 人人皆知, 让使用者、管理操作和专业维保部门一齐发力, 加强对电梯自动扶梯自动人行道安全工作的重视。
参考文献
[1]陶思憬.电梯安全管理研究[D].天津大学, 2012 (5) :27-28.
[2]勾晓波.电梯安全管理与维修保养探析[J].沿海企业与科技, 2011 (4) :69.
浅谈电气设备自动化系统 篇10
【关键词】建筑设备;自动化;集中监控
建筑设备自动化系统（Building Automation System,简称BAS），实际上是一套中央监控系统。它通过对建筑物（或建筑群）内的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火、防盗设备等进行集中监控，达到在确保建筑内环境舒适、充分考虑能源节约和环境保护的条件下，使建筑内的各种设备状态及利用率均达到最佳的目的。
建筑设备自动化系统是智能建筑弱电系统工程中较为复杂的系统之一，现将该系统的设计要点介绍如下：
1.中央控制室选址及室内设备布置
中央控制室应尽量靠近控制负荷中心，应离变电所、电梯机房、水泵房等会产生强电磁干扰的场所15m以上。上方及毗邻无用水和潮湿的机房及房间。
室内控制台前应有1.5m的操作距离，控制台离墙布置时，台后应有大于1m的检修距离，并注意避免阳光直射。
当控制台横向排列总长度超过7m时，应在两端各各留大于1m的通道。
中央控制室宜采用抗静电架空活动地板，高度不小于20m。
2.建筑设备自动化系统的电源要求
中央控制室应由变配电所引出专用回路供电，中央控制室内设专用配电盘。负荷等级不低于所处建筑中最高负荷等级。
通常要求系统的供电电源的电压不大于±10％，频率变化不大于±1Hz，波形失真率不大于20％.
中央管理计算机应配置UPS不间断供电设备，其容量应包括建筑设备自动化系统内用电设备总和并考虑预计的扩展容量，供电时间不低于30分钟。
现场控制器的电源应满足下述要求：
（1）Ⅰ类系统（650点～4999点），当中央控制室设有UPS不间断供电设备时，现场 的电源由UPS不间断电源以放射式或树干式集中供给。
（2）Ⅱ类系统（1点～649点），现场控制器的电源可由就地邻近动力盘专路供给。
（3）含有CPU的现场控制器，必须设置备用电池组，并能支持现场控制器运行不少于72小时，保证停电时不间断供电。
3.现场控制器设置原则
（1）现场控制器的设置应主要考虑系统管理方式、安装调试维护方便和经济性。 一般按机电系统平面布置进行划分。
（2）现场控制器要远离有输水管道，以免管道、阀门跑水，殃及控制盘。在潮湿、蒸汽场所，应采取防潮、防结露等措施。
（3）现场控制器要离电机、大电流母线、电缆1.5m以上，以避免电磁干扰。在无法满足要求时，应采取可靠屏蔽和接地措施。
（4）现场控制器位置选择宜相对集中，一般设在机房或弱电小间内，以达到末端元件距离较短为原则（一般不超过50m）。
（5）现场控制器一般可选用壁挂式结构，在设备集中的机房控制模块较多时，可选落地柜式结构，柜前操作净距不小于1.5m。
（6）每台现场控制器输入输出接口数量与种类应与所控制的设备要求相适应，并留有10％～20％的余量。
4.建筑设备自动化系统的布线方式
建筑设备自动化系统线路包括：电源线、网络通讯线和信号线。
（1）电源线一般BV－（500V）2.5mm2铜芯聚氯乙烯绝缘线。
（2）网络通讯线需由采用何种计算机局域网及建筑设备自动化系统在数据传输率、未来可兼容性和硬件成本等多方面综合考虑确定。一般有同轴电缆（不同厂商的产品不尽相同）；有的系统采用屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线（分3、4、5三个级别）；在强干扰环境中和远距离传输时，宜选用光缆。
（3）信号线一般采用线芯截面1.0mm2或1.5mm2的普通铜芯导线或控制电缆，对信号线是否需要采用软线及屏蔽线应根据具体控制系统与控制要求确定。
建筑设备自动化系统线路均采用金属管或金属线槽保护，网络通讯线和信号线不得与电源线共管敷设，当其必须作无屏蔽平等敷设时，间距不小于0.3m，如敷于同一金属线槽，需设金属分隔。
5.建筑设备自动化系统监控点统计
5.1一般规定
根据各工种设备的选型，核定对指定监控点的实施监控的技术可行性。
建筑设备自动化系统监控点可通过编制监控点总表来进行统计，较小型系统可编制一个监控点总表，中型以上系统应按不同对象系统编制多个监控点表，组成监控点总表。
编制监控点总表应满足下述要求：
（1）为划分和确定现场控制提供依据。
（2）为确定系统硬件和应用软件设置提供依据。
（3）为规划通信道提供依据。
（4）为系统能以简捷的键盘操作命令进行访问和调用具有标准格式显示报告与记录文件创造前提。
5.2建筑设备自动化系统监控点总表格式
编制监控点总表，应以现场控制器为单位，按模拟输入、数字输入、模拟输出、数字输出等种类分别统计。
【参考文献】
［１］夏建国,刘晓保.应用型本科教育:背景与实质[J].高等工程教育研究,2007，(3).
［２］倪伟,马从国.电气信息类专业应用型本科人才培养模式的探索[J].中国电气教育,2007，(11).
［３］李卫清,曾建树,焦向东.应用型机电类专业实践教学体系的构建与实践[J].实验室研究与探索,2007，(10).
自动检测设备 篇11
关键词：锰矿石,锰含量检测,湿存水测定,样品分解,自动电位滴定,前处理工作站,热重分析
0 引言
近年来我国对锰矿消费需求量大,且我国锰矿又多是贫、杂、含磷量偏高的低品位矿,作为最大的锰系铁合金生产国,我国锰矿资源远远不能满足国内需求,因此我国锰矿石主要依靠进口,2011年全国各口岸共进口锰矿石4 000批左右,质量约为1 350万t。对进口锰矿石的化学分析项目主要包括:锰、二氧化硅、三氧化二铝、磷、铁、硫等含量及水分、粒度[1]等。锰含量作为主要计价元素其意义重大,因此检测中对锰矿石锰含量检测结果的准确度和精密度都有较高要求。
锰含量检测需要检测样品湿存水量和空气干燥状态下锰含量,经过折算最终获得干态锰含量。由于锰矿石性质特殊,其试样极易吸水[1],尤其是烘干试样具有极强吸水性,因此检测锰矿石时必须称取其风干试样,在进行湿存水测定的同时,称取和分析试样,才能得出准确的锰含量。湿存水和锰含量的检测大多采用人工完成,有相应国际和国家标准作为依据,主要步骤包括样品称取、湿存水测定、样品分解、样品滴定、结果计算等。锰矿石锰含量检测过程如图1所示。
由于每年检测批次多,因此对实验室的人力需求显著增加。近年来,随着自动检测仪器的不断涌现,使得大批次自动检测锰矿石锰含量成为可能。2010年起天津出入境检验检疫局陆续引进了美国LECO公司的TGA701热重分析仪、加拿大Questron公司的Vulcan84全自动无机样品前处理工作站和瑞士Metrohm公司的809自动电位滴定仪用于锰含量的检测和分析。这3种设备均为通用检测设备,在使用过程中由于默认参数和程序自动化程度低,不能满足检测需要,因此我们对这3种设备的参数或程序进行了重新设定和编程。另外热重分析仪和自动电位滴定仪在参数设计或编程前均通过了有关计量检定机构按照相关规程[2,3,4]的检定,使得检测结果能够有效溯源。
1 热重分析仪参数设计
热重分析仪是一种利用热重法检测物质温度-质量变化关系的仪器。热重法是在程序控温下,测量物质的质量随温度(或时间)的变化关系。热重分析仪主要包括热天平、加热炉、程序控温系统和记录系统等。
在湿存水测试阶段,利用该仪器独有的热称量技术,可以在标准规定的(105±5)℃恒温下,用热天平快速准确地按顺序自动称量多个样品的湿存水量,并根据程序控温系统生成湿存水的热重分析曲线,判断湿存水量是否达到标准规定的恒重范围,达到后自动打印报告。
判断湿存水量是否达到标准规定的恒重范围的方法是,根据标准[4]要求,当两次称量结果之差小于0.000 8 g时即可判定为湿存水量恒重。热天平在转盘上轮流称量坩埚质量,并将结果传送至程序控温系统的比较器比较,经反算,比较器设定值为0.04%时其连续两次最终称量坩埚质量差小于0.04%×2 g恰好为0.000 8 g,与标准要求相符。
热重分析仪配备了基于Windows的操作软件,可对开始温度、结束温度、缓变率、缓变时刻、总时间、窗口数量、比较器参数等参数进行设定。软件采用表格化模式进行参数设定,我们经过对不同国家、不同水平的样品进行测试,最终确定了这些参数的设定方案,使之有效符合标准要求。因热重分析仪的温度控制范围为100～1 100 ℃,故待湿存水测定完毕,还能继续升温至940 ℃得到烧失量的热重曲线,得到的烧失量可用于其他试验。表1给出了我们设定的热重分析仪的湿存水和烧失量控制参数及最终质量分析结果,表2给出了在控制参数设定表中设置的计算公式及参数格式等。
2 全自动无机样品前处理工作站的参数及步骤设计
全自动无机样品前处理工作站又称全自动样品消解和稀释系统。由于手工样品前处理常常需要花费大量的人力和时间,且制备好的样品批次间的差异较大,因此对实验结果带来一定的影响。而采用全自动样品处理工作站,可以在批量样品中按步骤自动加入溶样酸,并根据设定的温度和时间完成试样的加热分解,分解完毕后对样品溶液稀释并分取到测试样品盘,最终得到可以滴定的样液,避免了操作人员直接接触腐蚀性有毒的浓酸。
样品分解的具体步骤为:称量样品后,加入适量的盐酸和磷酸,加热使样品溶解;再趁热加入硝酸,破坏溶液中的碳及有机物;加热至微冒磷酸烟,取下稍冷,加入高氯酸继续加热至溶液液面平静,使二价锰氧化完全后取下。采用高氯酸氧化法的溶样方法简单、彻底且精度较高。全自动无机样品前处理工作站配备了6路加液装置以加入溶样酸,并配备了1个多孔加热器,对所有样品进行均匀加热和分解。分解完毕后,可根据设定加水后定容成一定体积,然后分取溶液。加液装置的加液头配备了一个吹气管,可插入液面下吹气泡,气泡速度可调节,从而达到混匀样液的目的。吹气管的直径在3 mm左右,采用特殊材料制作,不挂溶液,残留较小。
全自动无机样品前处理工作站采用基于Windows的计算机控制软件,其运行控制参数的设定通过软件中设定的参数表格来完成,控制参数执行时将按照步骤编号顺序完成控制步骤。样品分解自动控制的技术难点是样品分散时间、样品溶解温度及时间、高氯酸冒烟时间、冷却时间以及加水吹气搅拌时间等参数的设置。虽然加热器加热均匀、控制精度较高,但相对人工分解样品时采用电炉加热与自动检测时采用仪器加热存在温度差异,而且无法直接观察样品分解情况,因此如果控制参数设置不合适将导致分解结果存在误差。我们经过多次严格测试,最终确定了控制参数和操作步骤,使样品分解结果与人工检测一致。控制参数和操作步骤如表3所示。
3 自动电位滴定仪的程序设计
滴定是一种分析溶液成分的方法。将标准溶液逐滴加入被分析溶液中,用颜色变化、沉淀或电导率变化等来确定反应的终点。电位滴定法是在滴定过程中通过控制软件准确判断到测量电位的突跃来确定滴定终点,被测成分的含量通过消耗滴定剂的量来计算。自动电位滴定仪包括:主机部分、滴定溶液、滴定电极、自动滴定转盘、操作软件等,软件基于Java开发,能提供内嵌图形化编程及自定义报告模板。
我们引进的自动电位滴定仪由3个50 mL自动滴定单元、10322840型铂复合电极和814型自动样品转换器组成。所用试剂为重铬酸钾标准溶液(浓度0.040 00 mol/L)、硫酸亚铁铵标准溶液(浓度0.040 mol/L)和硫磷混酸(硫酸40 mL,磷酸溶液5 mL)。
自动电位滴定仪的程序设计包括标准溶液标定和样液滴定。
3.1 标准溶液标定
滴定样品前需要对硫酸亚铁铵标准溶液标定,具体步骤是首先通过仪器准确移取25.00 mL已知浓度的重铬酸钾标准溶液,加入40 mL硫磷混酸,然后用硫酸亚铁铵标准溶液滴定重铬酸钾,并通过铂复合电极判断终点,最后计算得到硫酸亚铁铵标准溶液的准确浓度。锰矿石标定反应方程式如下:
硫酸亚铁铵标定程序框图如图2所示。
3.2 样液滴定
锰矿石滴定反应方程式如下:
样液中的锰与硫酸亚铁铵标准溶液中的二价铁定量反应,生成了二价锰和三价铁,形成滴定突跃。将全自动无机样品前处理工作站得到的样液转移到自动电位滴定仪的烧杯中,按顺序放置到自动滴定转盘上,根据预先设定的程序录入湿存水结果、样品质量、样品信息等参数,用已知浓度的硫酸亚铁铵标准溶液滴定样液,滴定至突跃产生后,根据产生突跃时的滴定体积计算锰含量,并根据预设的打印模板,将打印报告输出至打印机。
由于锰矿石样品含量范围大,加之滴定曲线无明细先兆,因此如果按照默认的样品滴定环节直接滴定,容易滴过。经过摸索,我们将滴定环节拆分为2个,先采用“等当点滴定”模式,快速滴定至临近终点的1 050 mV时,再采用“动态滴定”滴至终点,使得程序能快速准确地获得终点。滴定程序如图3所示。在进行到滴定样品SET U等当点滴定和 DET U动态滴定步骤时,需对滴定参数进行设计,经大量条件实验和标准样品验证试验,我们最终确定了滴定参数,如表4和表5所示。
4 应用效果
我们将自动检测结果与人工检测方法进行了对比,热重分析仪湿存水检测对比结果见表6,全自动电位滴定仪检测对比结果见表7。
从表6可以看出,经过多个水平样品的比对试验,两种方法的均值极差最大不超过0.10%,证明两种方法没有显著性差异,而热重分析仪检测极差不仅小于标准[5]允许差,而且小于或等于人工法极差,说明仪器重复性能够满足检测需要且优于手工法。
从表7对来自不同国家不同水平样品的人工检测和自动电位滴定仪检测结果可以看出,自动电位滴定仪检测结果可以精确到小数点后第3位有效数字,其均值极差小于标准[6]允许差且总体小于人工法极差,说明自动电位滴定仪不仅能满足标准要求,且方法重复性好,而两种方法均值极差小于0.10%,也说明两种方法检测结果无显著差异。
5 结束语
天津出入境检验检疫局陆续引进的自动检测仪器,经验收调试和程序参数设计后,应用于锰矿石检测。目前已经检测千余批次,显著提高了检测精度和工作效率,减少了人为误差,为其他类似检测设备的自动化应用提供了范例。
在国外冶金矿山和码头,自动检测设备与取样制样自动化设备24 h联动工作,可以全部摆脱人工操作,而且检测精度和速度均远高于人工操作。随着我国冶金行业整体自动化水平的不断提高,化学检测类自动化仪器的应用前景将十分广阔。
参考文献
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[2]国家质量监督检验检疫总局.JJG1036-2008电子天平[S].北京:中国计量出版社,2008.
[3]国家教育委员会.JJG(教委)014-1996热分析仪检定规程[S].北京:科学技术文献出版社,1997.
[4]国家技术监督局.JJG814-1993自动电位滴定仪检定规程[S].北京:中国质检出版社,1993.
[5]国家技术监督局.GB/T14949.8-1994,锰矿石化学分析方法湿存水量的测定[S].北京:中国标准出版社,1994.