液化气瓶阀安全性能自动检测线设计与研究

【摘要】：液化石油气瓶阀作为气瓶上最重要的附件之一,主要起连接气瓶和密封气瓶的作用。一旦其安全质量出现问题,会造成液化气体泄漏,遇明火甚至会产生爆炸,直接威胁人们的生命财产安全。因此,对液化气瓶阀安全性能的100%检测具有重大的现实意义。本文首先分析了影响气瓶阀安全性能的各因素,在对比现有检测法优缺点的基础上,提出了基于气敏传感器的液化气瓶阀密封性能检测方法和基于模板匹配技术的进气口外螺纹加工质量检测方法。在液化气瓶阀密封性能检测中,检测气体采用4%氢气和96%氮气的混合气体,利用气敏传感器测得的检测单元内泄漏气体中氢气的浓度,根据浓度比例计算出泄漏量,进而判断出工件的密封性能;在气瓶阀进气口螺纹加工质量检测中,应用图像采集系统采集到的标准外螺纹图像,通过图像预处理得到外螺纹轮廓边缘图像,并制定标准图像模板,同时将其参数储存在标准数据库中,检测时将处理好的被测气瓶阀外螺纹图像输入到软件中,计算被测产品的图像与标准螺纹图像模板的相似度,最后结合标准区间,判定被测螺纹是否为合格产品。根据《气瓶安全监察规定》对气瓶阀安全性能100%检测的要求,自主研究并设计了一条液化气瓶阀安全性能自动化检测线。在整个检测线的结构设计中采用基于功能特性的模块化设计方法,不同组合的产品满足市场不同需求的设计要求。控制系统中采用上/下位机相结合的控制方式,上位机系统操作程序釆用Lab VIEW编写,对11个检测工位的工作过程进行实时监测及故障显示。下位机釆用西门子PLC S7-300来控制各个电机和气缸的动作,同时用接近传感器对各运动部件位置进行检测和限定,并以此作为PLC的反馈信号,通过伺服电机保证装置的运行精度。样机实验结果证明,模板匹配方法是一种非常有效的外螺纹检测方法,单件匹配检测时间在270~320ms范围内,具有较高的检测效率;密封检测工位中的检测时间由原来的lmin/件缩短至低于20s/件,检测效率比现有的检测方法提高了近3倍,其泄漏量也得到量化测量;经各工位检测后能实现产品投入使用前的100%检测。模块化设计的检测线检测节拍小于30s,满足工业自动化生产检测要求的同时,大大促进了阀门行业的发展。 【关键词】：螺纹检测 密封检测 模块化 液化气瓶阀 安全性能
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH134;TP274
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题背景8
• 1.2 课题研究目的及意义8-9
• 1.3 液化气瓶阀安全性能检测技术的研究现状9-11
• 1.3.1 国外研究现状9-10
• 1.3.2 国内研究现状10-11
• 1.4 本课题的主要研究内容11-12
• 第二章 液化气瓶阀安全性能检测方法研究12-26
• 2.1 影响液化气瓶阀安全性能的主要因素12
• 2.2 液化气瓶阀密封性能检测12-17
• 2.2.1 现有密封检测方法的比较13-15
• 2.2.2 基于气敏传感器的液化气瓶阀安全性能密封检测方法15-17
• 2.3 液化气瓶阀螺纹检测技术的研究17-25
• 2.3.1 模板匹配方法19-20
• 2.3.2 液化气瓶阀外螺纹模板处理20-24
• 2.3.3 基于模板匹配的液化气瓶阀外螺纹加工质量的检测24-25
• 2.3.4 液化气瓶阀出气口内螺纹的通止规检测方法25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 检测线主要工位与整线设计26-39
• 3.1 检测线的组成26
• 3.2 密封检测台结构设计26-29
• 3.2.1 密封性检测台结构组成26-28
• 3.2.2 密封性检测装置及检测原理28-29
• 3.3 出气口内螺纹检测台设计29-31
• 3.3.1 出气口内螺纹检测台的检测要求29
• 3.3.2 内螺纹检测台结构组成29-31
• 3.4 进气口外螺纹检测台31-32
• 3.5 液化气瓶阀安全性能检测线的模块化设计32-38
• 3.5.1 模块化概念及设计原则32
• 3.5.2 基于功能性模块化设计方法32-35
• 3.5.3 基于功能性模块化自动检测线设计35-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 液化气瓶阀检测线控制系统设计39-55
• 4.1 检测线控制系统设计39-40
• 4.2 密封检测工位控制系统设计40-42
• 4.3 外螺纹检测工位控制系统设计42-48
• 4.3.1 外螺纹检测工位数据釆集系统设计42-45
• 4.3.2 外螺纹检测工位电气系统设计45-46
• 4.3.3 外螺纹检测工位系统软件设计46-48
• 4.4 检测线控制系统的软件设计48-54
• 4.4.1 LabVIEW下PLC与PC机的串口通信48-49
• 4.4.2 主要检测工位软件设计49-50
• 4.4.3 检测线主程序操作前面板说明50-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 实验验证及数据分析55-61
• 5.1 实验验证55
• 5.2 实验测量数据及分析55-59
• 5.3 本章小结59-61
• 第六章 结论与展望61-62
• 6.1 结论61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 作者简介67
• 攻读硕士学位期间研究成果67

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