一種氣瓶氣密性試驗成套裝置制造方法
【專利摘要】氣瓶氣密瓶性試驗成套裝置，包括試驗裝置、數據采集裝置、遠程監控系統，所述試驗裝置包括氣體壓縮機、充氣主管、充氣支管、檢測水池和傳送帶，充氣主管和氣體壓縮機排氣孔相連，充氣支管并排與充氣主管垂直相連；所述數據采集裝置包括壓力傳感器、壓力變送器、工業攝像頭、攝像頭支架和采集一體機，采集一體機內置模擬量采集模塊和工控機，壓力傳感器采用焊接方式安裝在充氣主管上，模擬量采集模塊與工控機采用串口通訊，壓力傳感器與壓力變送器相連，壓力變送器與采集一體機內的模擬量采集模塊相連，工業攝像頭與采集一體機內的工控機相連，工控機內置數據監測軟件；遠程監控系統包括遠程服務器和監檢軟件平臺，遠程服務器與采集一體機通過網絡連接，監檢軟件平臺部署在遠程服務器上。
【專利說明】一種氣瓶氣密性試驗成套裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣瓶氣密性試驗成套裝置，尤其涉及利用計算機視覺、傳感器技術對氣瓶采用浸水法進行氣密性試驗的成套裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，氣瓶生產企業逐年增加，氣瓶產量也不斷增大，為了提高在生產過程中的檢測檢驗效率，國內外研究者、工程師開發了各種各樣的檢測檢驗系統、設備或裝置用于氣瓶生產過程中的各個檢驗環節，如在線硬度檢測系統、在線超聲檢測系統、自動化水壓外測法試驗系統等，這些系統或裝置降低了人員因素對檢測結果的影響，有效的提高了檢測效率、準確率并降低了生產成本。
[0003]氣瓶通常指鋼質無縫氣瓶、焊接氣瓶、鋁合金無縫氣瓶和纏繞氣瓶，其試驗主要包括水壓試驗與氣密性試驗兩種方法。水壓試驗通常采用國家標準《GB/T9251-2011氣瓶水壓試驗方法》所記述的方法進行，包括外測法(水套測定法)和內測法(直接膨脹法)，主要用于測量氣瓶在水壓試驗壓力下產生的容積變形(容積彈性變形和卸壓后的容積殘余變形)。氣密性試驗則通常采用國家標準《GB/T12137-2002氣瓶氣密性試驗方法》所記述的方法進行，包括浸水法和涂液法，浸水法是指將充有規定壓力氣體的受試瓶浸入水槽中以檢查其氣密性的試驗方法，它適用于受試瓶整體或局部部位的氣密性試驗，涂液法是指在充有規定壓力氣體的受試瓶的待查部位上涂以檢查液，以檢查該處氣密性的試驗方法，它適用于受試瓶瓶閥螺紋連接處、瓶閥閥桿處、瓶閥側接嘴、易熔塞或氣瓶其他部位的氣密性試驗。
[0004]目前國內外專家學者主要針對水壓試驗的相關方法與裝置展開了重點研究，如美國作為世界上最大的氣瓶生產國和使用國，其氣瓶水壓試驗裝置代表了當今氣瓶水壓試驗裝置的發展水平，在90年代后，部分生產廠家研制了計算機控制的氣瓶水壓試驗裝置。我國氣瓶水壓試驗裝置的發展一直滯后于氣瓶研制，隨著信息技術的發展，國內也開始了自動化水壓試驗裝置的研制。趙志剛(華東理工大學，2008)年分析了國內外氣瓶水壓試驗裝置的現狀與特點，按GB/T9251-1997《氣瓶水壓試驗方法》、GB15385-94《氣瓶水壓爆破試驗方法》和CGAC-1《壓縮氣體氣瓶的水壓試驗方法》的相關要求研制開發一套計算機控制的氣瓶外測法及爆破試驗裝置，該裝置設計了以計算機控制與信號采集為核心的氣瓶外測法及爆破水壓試驗裝置，采用了上位計算機和下位PLC實現分布式兩級控制方式，利用VB6.0在WindowsXP平臺上開發了一套面向對象的可視化數據采集軟件，實現了對壓力信號、水量信號的采集、顯示和處理，以及水壓試驗報告的生成、修改與輸出。黃冠宇(華東理工大學，2008)等開發了基于IEEE802.15.4/ZigBee技術的高壓容器水壓試驗無線短程網絡通訊系統，主要實現了現場水壓試驗相關數據的短程無線采集。朱佳華(華東理工大學，2011)等對基于機器視覺技術的氣瓶水壓試驗裝置展開了研究，該裝置主要基于圖像方法檢測氣瓶由于壓力產生的體積變化，測量過程為干式測量并無接觸。楊曉欣(新疆大學，2011)等設計并開發了基于組態軟件MCGS的壓縮天然氣鋼瓶水壓試驗監控系統，實現了壓縮天然氣鋼瓶水壓試驗現場數據的采集、人機界面、實時流程動畫顯示、實時和歷史數據顯示、報告輸出等功能，避免了在水壓試驗現場的大量的人工操作，降低了檢測工人的勞動強度和檢測的危險性，提高了檢測效率。慕曉鴿(新疆大學，2011)等開發了鋼瓶水壓試驗檢驗數據自動化采集系統，主要用于實時采集檢驗壓力、溫度等數據。上述自動化裝置的研制，大大減少了現場手動操作，降低了水壓試驗的危險度和工作強度，提高了檢測工作效率，節約了氣瓶檢測時間，從而減小了氣瓶定期檢驗帶來的不便，同時人工填表的繁瑣和誤差，減少了對檢驗結果進行整理和保存的工作量，且檢測結果以符合行業標準規范的數據庫表格進行存儲，存儲信息量大大增加。
[0005]氣密性試驗與水壓試驗的基本原理與檢測項目完全不同，因此，上述自動裝置在氣密性試驗上并不適用。國內在氣密性試驗自動化裝置研究方面也取得了一定的進展。汪維鈞(上海大學，2008)(—種新型的氣密測試裝置[J].機械設計與制造，2008 (5): 196-198)等開發了一種新型的氣密測試裝置，采用PLC控制自動加壓并根據壓力傳感器檢測小氣室的壓力變化來自動判斷是否漏氣，對于漏氣的受試瓶則觸發攝像頭進行拍照，是一種直壓式檢測法。袁海林(基于PLC控制的氣密液壓檢測系統的設計與實現[D]。成都:成都理工大學，2013)同樣開發了一套直壓式氣密性檢測系統。吳春龍(基于機器視覺的氣密性檢測裝置研究與設計[D]。杭州:浙江理工大學，2013)設計開發了一套用于空壓機氣罐的氣密性試驗裝置，實質為浸水法，其中的氣泡檢測采用計算機視覺的方法進行。
[0006]目前國內絕大部分氣瓶生產廠家的氣密性試驗仍采用傳統的浸水法，這種方法操作簡單、成本低，然而，它存在著明顯的不足，首先，生產廠家試驗過程通常采用計件制，工人為了多拿報酬經常少檢或漏檢，同時為了降低成本，氣密性試驗時存在試驗壓力達不到標準要求或保壓時間不足的情況，存在導致質量安全隱患，為避免這種情況的出現，目前通常的做法是駐廠監檢，即由特種設備檢驗機構對氣瓶的監檢通常在生產現場采用巡檢與抽檢的方式進行，而在出具檢驗報告時難以核對少檢與漏檢的情況。氣瓶氣密性試驗通常在生產廠家自行實施，由特種設備檢驗機構實行監督檢驗。出現上述問題的原因正是當前自動化檢測裝置是獨立的系統，缺乏對生產過程中相關參數的自動采集以及對人為因素的有效監管。
[0007]鑒于氣瓶氣密性試驗的重要性并為了解決上述監檢過程存在的問題，基于計算機視覺與傳感器技術發明一種氣瓶氣密性試驗成套裝置，不僅有助于提高企業的檢驗效率和保證鋼瓶的質量安全，實現監檢的智慧化，而且有助于降低氣瓶生產監檢成本以及提高特種設備生產監檢效率與水平，對于實施特種設備智慧監檢具有重要的推廣示范效應。
【發明內容】
[0008]為了克服現有檢測裝置中存在的無法監督少檢漏檢、加壓不足等問題，本發明提供了一種氣瓶氣密性試驗成套裝置。
[0009]為了解決上述技術問題采用的技術方案為:
[0010]一種氣瓶氣密性試驗成套裝置，包括試驗裝置、數據采集裝置、遠程監控系統，其中，所述試驗裝置包括氣體壓縮機、充氣主管、充氣支管、檢測水池和傳送帶，充氣主管和氣體壓縮機排氣孔相連，充氣支管并排與充氣主管垂直相連；所述數據采集裝置包括壓力傳感器、壓力變送器、工業攝像頭、攝像頭支架和采集一體機，采集一體機內置模擬量采集模塊和工控機，壓力傳感器采用焊接方式安裝在充氣主管上，模擬量采集模塊與工控機采用串口通訊，壓力傳感器與壓力變送器相連，壓力變送器與采集一體機內的模擬量采集模塊相連，攝像頭支架置于檢測水池上方，工業攝像頭安裝在攝像頭支架上，工業攝像頭的鏡頭面向檢測水池，工業攝像頭與采集一體機內的工控機相連，采集一體機提供軟件界面，可以交互輸入工人工號、受試氣瓶編號以及受試氣瓶在試驗過程中是否存在氣泡，工控機內置數據監測軟件；所述遠程監控系統包括遠程服務器和監檢軟件平臺，遠程服務器與采集一體機通過網絡連接，監檢軟件平臺部署在遠程服務器上，監檢軟件平臺采用B/S架構，電腦和智能手機利用瀏覽器通過監檢軟件平臺訪問氣瓶編號、保壓時間、保壓開始時間、保壓時間內的平均試驗壓力、工人工號、試驗圖像、某段時間內試驗的氣瓶數量、保壓合格率、試驗合格率。
[0011]所述采集一體機內置的工控機內置的數據監測軟件用于實時采集試驗壓力和試驗圖像，具體步驟如下:
[0012](I)每次試驗為一組，一組有η只受試氣瓶，工人將η只受試氣瓶按順序從傳送帶安放到檢測水池中，然后在采集一體機軟件界面上輸入這η只受試氣瓶編號，1^η^15；
[0013](2)數據監測軟件通過壓力傳感器、壓力變送器及模擬量采集模塊采集到試驗壓力，通過工業攝像頭采集到試驗圖像，同時提供如下方法實現試驗壓力與試驗圖像之間的同步采集:
[0014](2.1)通過標定得到試驗壓力從初始值Ptl加載到試驗額定壓力值Pmax所需要的加壓時間為T秒，它也是從額定壓力值Pmax卸載到初始值Ptl所需要的卸壓時間；
[0015](2.2)數據監測軟件以輪詢方式每隔δ秒分別通過壓力傳感器采集一次試驗壓力和通過工業攝像頭采集一張試驗圖像，則在任意T秒內的采集次數為K = Round(T/ δ )，Round表示四舍五入取整函數；
[0016](2.3)令t時刻及其前面的T秒內的K次壓力數據為彳/T I/= M欠-U,對應的試驗圖像為悅|/_ = κ-1,..I!采用最小二乘法對點集{(/^/)|卜尺，[-1，尤-2,...，:!}^行直線擬合，得到其斜率入；
[0017](2.4)若
【權利要求】
1.一種氣瓶氣密性試驗成套裝置，由試驗裝置、數據采集裝置和遠程監控系統構成，其特征在于: 所述試驗裝置包括氣體壓縮機、充氣主管、充氣支管、檢測水池和傳送帶，充氣主管和氣體壓縮機排氣孔相連，充氣支管并排與充氣主管垂直相連； 所述數據采集裝置包括壓力傳感器、壓力變送器、工業攝像頭、攝像頭支架和采集一體機，采集一體機內置模擬量采集模塊和工控機，壓力傳感器采用焊接方式安裝在充氣主管上，模擬量采集模塊與工控機采用串口通訊，壓力傳感器與壓力變送器相連，壓力變送器與采集一體機內的模擬量采集模塊相連，攝像頭支架置于檢測水池上方，工業攝像頭安裝在攝像頭支架上，工業攝像頭的鏡頭面向檢測水池，工業攝像頭與采集一體機內的工控機相連，采集一體機提供軟件界面，可以交互輸入工人工號、受試氣瓶編號以及受試氣瓶在試驗過程中是否存在氣泡，工控機內置數據監測軟件，該數據監測軟件按如下方法采集試驗壓力和試驗圖像: (1)每次試驗為一組，一組有η只受試氣瓶，工人將η只受試氣瓶按順序從傳送帶安放到檢測水池中，然后在采集一體機軟件界面上輸入這η只受試氣瓶編號，1^η^15； (2)數據監測軟件通過壓力傳感器、壓力變送器及模擬量采集模塊采集到試驗壓力，通過工業攝像頭采集到試驗圖像，同時提供如下方法實現試驗壓力與試驗圖像之間的同步采集: (2.1)通過標定得到試驗壓力從初始值Ptl加載到試驗額定壓力值Pmax所需要的加壓時間為T秒，它也是從額定壓力值Pmax卸載到初始值Ptl所需要的卸壓時間； (2.2)數據監測軟件以輪詢方式每隔δ秒分別通過壓力傳感器采集一次試驗壓力和通過工業攝像頭采集一張試驗圖像，貝丨』在任意T秒內的采集次數為K = Round(Τ/ δ ), Round表示四舍五入取整函數； (2.3)令t時刻及其前面的T秒內的K次壓力數據為{/f |/ =尤[-1,...,1}，對應的試驗圖像為=I丨采用最小二乘法對點集1[-2,..I;進行直線擬合，得到其斜率入; (2.4)若ε < λ且
，則表示本組的η只受試氣瓶開始加載成功，將此時的t記錄為該次氣密性試驗保壓開始的時間；若0< I λ I ( ε且
，則表示本組的η只受試氣瓶正處于保壓狀態；若OS I λ I ( ε且
，則表示氣密性試驗
處于空閑時間；若入<0且|λ|< ε且
，則表不本組的η只受試氣瓶的氣密
性試驗已經完成，即完成了卸壓，將此時的t-τ記錄為該次氣密性試驗保壓結束的時間；上述描述中，ε、P為事先選定的閾值，ε e (0,0.2], P e (0,20% ]；(2.5)根據上述判斷方法，假設在數據采集序列中，h為某次試驗保壓開始的時間，t2為該次氣密性試驗完成的時間，則B = t2-T-t!為保壓時間,令M = Round (B/ δ )表示數據采集序列的數量，則保壓時間內的試驗圖像序列為|/:k = 1,2,...,Μ}，保壓時間內的試驗壓力序列為{if k e[^2-r]J = 1，2,…,Μ}，其中k表示從到t2-T之間采集到的試驗圖像和試驗壓力序號，rk表示h到t2-T之間的第k個采集點的時間,滿足rk+1 =rk+ δ , T1 = ti ； (2.6)在試驗過程中，工人通過觀察法判斷每只受試氣瓶是否產生氣泡，若有氣泡產生，則表示試驗不合格，否則，表示試驗合格；(2.7)該組氣密性試驗完成時，將η只氣瓶編號、保壓時間B、保壓開始時間h、保壓時間內的平均試驗壓力Pb、工人工號、試驗圖像I /', e — Tlk = 1,2,...,M ^、工人觀察到的試驗是否合格的結果保存至數據庫中，其中
(2.8)若B≥B。且Pb e [0.8*Pmax，1.2*Pmax]，則該次試驗為保壓合格；若B < B。且Pb e [0.8*Pmax，1.2*Pmax]，則該次試驗為保壓時間不足；若B≥B。且Pb ^[0-8^nax,1.2*Pmax]，則該次試驗為保壓不足；gB<B0且P5 40.8*O2U，則該次試驗為保壓時間與壓力均不足，其中后三種情況均為保壓不合格，B0為氣密性試驗事先選定的最少時間，B0≥6 0秒； 所述遠程監控系統包括遠程服務器和監檢軟件平臺，遠程服務器與采集一體機通過網絡連接，監檢軟件平臺部署在遠程服務器上，監檢軟件平臺采用B/S結構，電腦和智能手機利用瀏覽器通過監檢軟件平臺訪問氣瓶編號、試驗壓力、保壓時間、試驗起始時間、是否漏氣、工人工號、當日試驗氣瓶數量、合格率、試驗現場圖像。
【文檔編號】G01M3/10GK104165735SQ201410266895
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】高飛, 胡偉江, 梅凱城, 高炎, 李定謝爾, 盧書芳, 張元鳴, 陸佳煒, 肖剛 申請人:浙江工業大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
