一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法与装置

摘要

本发明一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法与装置，属于油气田开采用射孔弹制造领域，特别涉及射孔弹聚能罩自动称量、自动检测和自动旋压设备。一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法，在外部PLC控制的射孔弹聚能罩自动检测装置上进行壁厚测量。测量时，首先将被测聚能罩装入到测杯内，并保证聚能罩轴线与测杯轴线同轴、并与工作台面垂直。检测装置由机架、左、右激光测长传感器、测杯、步进电机、轴承座、两个深沟球轴承、传感器支架、轴承端盖、主轴的等组成。本发明采用PLC控制步进电机带动聚能罩转动，激光测长传感器检测壁厚，采集到的测量信号由PLC进行处理计算，检测效率高、精度高，安全可靠。

说明书

技术领域

本发明一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法与装置，属于油气田用射孔弹开采的生产领域，特别涉及射孔弹聚能罩金属粉末自动称量、自动旋压设备和壁厚自动测量技术。

背景技术

公知的油气田用射孔弹开采生产的过程中，其聚能罩壁厚的均匀性，直接影响开采能力、质量和生产成本。所以在制造过程中，对壁厚均匀性要进行严格控制的。目前，射孔弹制造企业大都是采用百分表测量方法进行聚能罩壁厚手工测量，这种传统的测量方法，进行多点测量，误差在几十微米范围内，在正常工作时候，两个熟练工人才能满足一台压制设备的正常测量工作，存在测量精度低、测量效率低和安全性差等问题，从射孔弹制造质量、压制效率和安全方面考虑，必须实现自动称量与传送，以满足射孔弹聚能罩的高精度、高效率、安全和无人化自动化制造要求。

发明内容

本发明要解决的技术难题是解决石油、化工和国防等射孔弹制造与装备中的加工与成形技术难题，并提供一种高效、可靠、高质量的射孔弹聚能罩壁自动检测方法与装置，针对射孔弹聚能罩自动旋压设备涉及的后道工序，射孔弹聚能罩壁厚自动测量问题，研制自动化壁厚测量装置，并集成金属粉末称量、旋压和检测为一体的全自动设备，本发明专利为一种射孔弹聚能罩壁厚自动测量装置，采用PLC控制步进电机带动聚能罩转动，激光测长传感器检测壁厚，采集到的测量信号由PLC进行处理计算，满足聚能罩制造的高精度、高效率和安全性生产要求。

本发明采用的技术方案一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法，其特征是，在外部PLC控制的射孔弹聚能罩壁厚自动装置上进行聚能罩壁厚测量，首先将聚能罩7装入到测杯8内，并保证聚能罩轴线与测杯轴线同轴、与工作台面垂直；启动步进电机2，由步进电机2带动主轴10及测杯8旋转，聚能罩7以每分钟20-60转的速度转动；置于聚能罩两侧的CCD左激光测长传感器6和右激光测长传感器6′，同时向聚能罩的同一点发射信号，并同时接收返回信号，左激光测长传感器6向聚能罩外壁发射信号，右激光测长传感器6′向聚能罩内壁发射信号；设两激光测长传感器光源发射点之间的距离D为定值，右激光测长传感器6′光源到聚能罩7内壁的距离为S，左激光测长传感器6源到聚能罩7外壁的距离为L，则壁厚为：h＝D-L-S；依据聚能罩大小，聚能罩7转动一周采样点设定为40-60个；启动左右两激光测长传感器，进行壁厚测量，当聚能罩7旋转一周时，由于壁厚误差，引起采集的壁厚信息变化，从而测出壁厚误差；经PLC计算处理，得到聚能罩上40-60个壁厚误差值，将聚能罩7旋转一周中最大壁厚误差值与系统设定的壁厚误差值进行比较，如果该差值在设定值范围内，则为合格聚能罩，如果该差值在设定值范围外为不合格聚能罩。

对应射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法，采用的自动检测装置，其特征是，由机架1、步进电机2、轴承座3、两个深沟球轴承4、传感器支架5、左激光测长传感器6和右激光测长传感器6′、测杯8、轴承端盖9、主轴10、圆螺母11、电机座12、电机紧定螺钉13、测杯紧固螺钉14、轴承座紧定螺钉15、传感器紧定螺钉16、支架紧定螺钉17组成；两端分别各装有一个深沟球轴承4的主轴10安装在轴承座3中，用轴承端盖9压紧深沟球轴承4外圈，并用圆螺母11将轴承端盖9固定在主轴10上，安装在主轴10上的圆螺母11锁紧深沟球轴承4内圈，测杯紧固螺钉14将测杯8与主轴10固接，步进电机2由电机紧定螺钉13同电机座12与轴承座3固接，用轴承座紧定螺钉15将轴承座3连接在机架1的工作台面上；左右两个激光测长传感器6、6′由传感器紧定螺钉16固定在传感器支架5上，传感器支架5用支架紧定螺钉17固定在机架1的工作台面上。

本发明效益是：1)自动化程度高，不需要专人操作；设备的所有动作与运算过程都是自动完成，不需要人为的干预，节约了劳动力。2)设备测量精度高；过去手工测量精度最高达到30微米，现在的测量精度根据激光传感器的分辨率可达到2微米，而且激光传感器有较高的采样频率，可以采集很多点，提高测量精度。3)测量效率高；过去的老式测量方法需要工人利用百分表一个一个点的进行测量，效率低，采用自动化生产以后效率提高为原来的3-5倍。4)采用激光传感其器的非接触式检测方法，有利于保护聚能罩质量。

附图说明

图1是聚能罩壁厚检测装置原理图的主视图，图2是聚能罩壁厚检测装置原理图的俯视图。其中：1-机架、2-步进电机、3-轴承座、4-深沟球轴承、5-传感器支架、6-左激光测长传感器、6′-右激光测长传感器、7-聚能罩、8-测杯、9-轴承端盖、10-主轴、11-圆螺母、12-电机座，13-电机紧定螺钉、14-测杯紧固螺钉、15-轴承座紧定螺钉、16-传感器紧定螺钉、17-支架紧定螺钉。

具体实施方式

结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式：在外部PLC控制的射孔弹聚能罩自动检测装置上进行壁厚度测量；首先将聚能罩7装入到测杯8内，并保证聚能罩轴线与测杯轴线同轴、与工作台面垂直；启动步进电机2，由步进电机2带动主轴10及测杯8旋转，聚能罩7以每分钟40转的速度转动；置于聚能罩两侧的CCD左激光测长传感器6和右激光测长传感器6′，同时向聚能罩的同一点发射信号，并同时接收返回信号，左激光测长传感器6向聚能罩外壁发射信号，右激光测长传感器6′向聚能罩内壁发射信号；设两激光测长传感器光源发射点之间的距离D为定值，右激光测长传感器6′光源到聚能罩7内壁的距离为S，左激光测长传感器6]源到聚能罩7外壁的距离为L，则壁厚为：h＝D-L-S；依据聚能罩大小，聚能罩7转动一周采样点设定为60个；启动两激光测长传感器6，进行壁厚测量，当聚能罩7旋转一周时，由于壁厚误差，引起采集的壁厚信息变化，从而测出壁厚误差；经PLC计算处理，得到聚能罩上60个壁厚误差值，将聚能罩7一周中最大壁厚差值与系统设定的壁厚差值进行比较，如果该差值在设定的差值范围内，则为合格聚能罩，依次排放到专用包装箱中；如果该差值在设定的差值范围外为不合格聚能罩，检测出不合格产品后会发出报警信号，等待处理。

具体实施例，左右两个激光传感器光源之间的距离为D＝75毫米，两束在同一条直线的激光与被测聚能罩壁垂直，在聚能罩内侧的激光测得距离为S＝40.122毫米，外侧激光测得距离为L＝32.000毫米，壁厚为：h＝D-L-S＝75-32-40.122＝2.878毫米，聚能罩7在步进电机2的驱动下缓慢旋转；左右两个激光传感器测量数据，在PLC中与壁厚值进行计算，求得其中最大的壁厚差值，例如，壁厚误差值为0.004mm，将这个最大壁厚差值与系统设定的壁厚差值0.005mm进行比较，判定聚能罩是合格的；如果，壁厚误差值为0.006mm，将这个最大壁厚差值与系统设定的壁厚差值0.005mm进行比较，判定聚能罩是不合格的。

本发明一种射孔弹聚能罩壁厚自动检测方法与装置，具有检测精度高、效率高、可靠性高和自动化安全生产的特点。