一种热喷涂工件在线监测和控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及热喷涂领域，特别是涉及一种热喷涂工件在线监测和控制装置。


背景技术：

2.超音速火焰喷涂又称作高速氧燃料喷涂，超音速火焰喷涂的内容为：将氧与燃料以高速、高压喷入燃烧室,燃烧后产生2727℃的高温和7倍音速以上的高速膨胀气流，燃烧压力可达820千帕,将喷涂粉末送入这种气流中,粉末颗粒被加热并被加速喷射到基体上,得到高质量的涂层。由于其优良的性能、技术的改进及可喷涂材料的拓宽,超音速火焰喷涂得到了越来越广的应用。
3.超音速火焰喷涂时，火焰温度在2000～3000度，工件在喷涂过程中，一直会升温，当工件的温度过高，超过200度以上时，工件容易发生变形，同时导致涂层与工件剥脱，严重影响涂层质量。传统的控制温度的方式是通过关闭喷枪，操作人员进入喷涂室，定时的手工测温获得工件的温度，但是工件大小不同，材质不同，喷涂操作人员很难确定何时工件才会超温，所以经常会把工件喷涂超温，导致涂层变形剥脱。为了解决上述问题，本实用新型发明人提出了一种热喷涂工件在线监测和控制装置。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种热喷涂工件在线监测和控制装置，可以实时精准监测喷涂工件的温度，当喷涂工件的温度过高时，控制喷涂工件的喷枪离开工件，避免涂层与工件剥脱。
5.基于此，本实用新型提供了一种热喷涂工件在线监测和控制装置，所述装置包括：
6.用于热喷涂的喷枪、机械手、工件夹紧装置、工件、温度监测装置；
7.所述喷枪安装于所述机械手上，所述工件夹紧装置用于夹住所述工件；
8.所述温度监测装置包括：依次相连的非接触式测温传感器、平衡电桥、信号放大电路、cpu、无线收发器，其中，所述非接触式测温传感器安装于所述工件夹紧装置上预设位置；
9.所述非接触式测温传感器用于采集所述工件的温度信号，所述温度信号经所述平衡电桥、信号放大电路的处理之后输送至所述cpu，所述cpu根据所述温度信号来发送控制指令至所述机械手的控制器，所述控制器用于控制所述机械手的运动。
10.其中，所述工件夹紧装置包括：工作台、力源装置、传动机构、夹紧元件，所述力源装置通过铰支座与所述工作台固定连接，所述传动机构与所述力源装置相连接，所述夹紧元件与所述传动机构相连接，所述工件放置在工作台上并位于夹紧元件的下方。
11.其中，所述信号放大电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第一三极管、第一运放器；所述第一电阻的一端分别连接所述平衡电桥的输出端、所述第一三极管的基极，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一运放器的同相输入端、所述第三电容的一端、所述第四电阻的一端，所述第三电容的另
一端、所述第四电阻的另一端均接地，所述第一三极管的集电极分别连接所述第一运放器的反相输入端、所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端接地，所述第一三极管的发射极分别连接所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端，所述第二电阻的一端连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，所述第三电阻的另一端分别连接所述第二电容的一端、所述第一运放器的输出端，所述第二电容的另一端连接所述第一运放器的同相输入端。
12.其中，所述平衡电桥与所述信号放大电路之间设有通道选择电路，所述通道选择电路的输入端接所述平衡电桥的输出端，所述通道选择电路的输出端接所述信号放大电路的输入端。
13.其中，所述非接触式温度传感器包括红外测温传感器。
14.其中，所述cpu采用microchip的dspic33f系列16位数字信号处理器。
15.其中，所述控制器包括plc控制器。
16.在本实用新型中，工件被所述工件夹紧装置夹紧，所述温度监测装置中的非接触式测温传感器安装在于所述工件夹紧装置的预设位置，所述非接触式测温传感器用于采集所述工件的温度信号，所述温度信号经所述平衡电桥、信号放大电路的处理之后输送至所述cpu，所述cpu根据所述温度信号来发送控制指令至所述机械手的控制器，所述控制器用于控制所述机械手的运动。当所述cpu检测到温度大于预设温度阈值时，可以发送离开指令至所述机械手的控制器，所述控制器接收到所述离开指令之后控制所述机械手运动至预设位置即离开所述工件。采用本实用新型，可以实时精准监测喷涂工件的温度，当喷涂工件的温度过高时，控制喷涂工件的喷枪离开工件，避免涂层与工件剥脱。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型实施例提供的热喷涂工件在线监测和控制装置的示意图；
19.图2是本实用新型实施例提供的温度监测装置的示意图；
20.图3是本实用新型实施例提供的工件夹紧装置的示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.图1是本实用新型实施例提供的热喷涂工件在线监测和控制装置的示意图，所述装置包括：
23.用于热喷涂的喷枪102、机械手101、工件夹紧装置104、工件103、温度监测装置；
24.所述喷枪102安装于所述机械手101上，所述工件夹紧装置104用于夹住所述工件
103；
25.其中，所述机械手为现有技术。
26.图2是本实用新型实施例提供的温度监测装置的示意图，所述温度监测装置包括：依次相连的非接触式测温传感器201、平衡电桥202、信号放大电路203、cpu204、无线收发器205，其中，所述非接触式测温传感器201安装于所述工件夹紧装置上预设位置；
27.所述非接触式测温传感器201用于采集所述工件的温度信号，所述温度信号经所述平衡电桥202、信号放大电路203的处理之后输送至所述cpu204，所述cpu204根据所述温度信号通过所述无线收发器205来发送控制指令至所述机械手的控制器，所述控制器用于控制所述机械手的运动。
28.图3是本实用新型实施例提供的工件夹紧装置的示意图，所述工件夹紧装置包括：工作台1、力源装置2、传动机构3、夹紧元件4、工件5即103。铰支座6固定在工作台1上，力源装置2通过螺栓7与铰支座6固定连接。传动机构3与力源装置2固定连接，力源装置2为传动机构3提供动力。夹紧元件4与传动机构3固定连接，传动机构带动夹紧元件夹紧或放松工件。工件放置在工作台上并位于夹紧元件的下方。
29.所述力源装置2可以为气缸装置。力源装置可以通过连接杆9与传动机构相连接。夹紧元件与工作台之间安装有支撑杆10，支撑杆可以对夹紧元件起到固定支撑作用。夹紧元件上可以开设有弧形开槽11。支撑杆与夹紧元件通过螺栓12固定连接。力源装置提供动力，控制传动机构运动，传动机构带动夹紧元件弧形开槽在螺栓12上左右运动，从而实现对工件的夹紧或放松。
30.为了避免夹紧元件对工件的表面压伤，可以在夹紧元件的下方安装有尼龙块13。
31.所述工件夹紧装置，结构简单、使用方便，通过力源装置提供动力带动传动机构运动，传动机构带动夹紧元件实现自动夹紧放松工件；夹紧元件上安装有尼龙块，可以避免加工工件的表面压伤，提高了工件的外观质量；具有工件装夹操作简单、效率高的特点。
32.所述信号放大电路包括：
33.第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一三极管t1、第一运放器ar1；所述第一电阻r1的一端分别连接所述平衡电桥的输出端、所述第一三极管t1的基极，所述第一电阻r1的另一端分别连接所述第一运放器ar1的同相输入端、所述第三电容c3的一端、所述第四电阻r4的一端，所述第三电容c3的另一端、所述第四电阻r4的另一端均接地，所述第一三极管t1的集电极分别连接所述第一运放器ar1的反相输入端、所述第五电阻r5的一端，所述第五电阻r5的另一端接地，所述第一三极管t1的发射极分别连接所述第二电阻r2的一端、所述第三电阻r3的一端，所述第二电阻r2的一端连接所述第一电容c1的一端，所述第一电容c1的另一端接地，所述第三电阻r3的另一端分别连接所述第二电容c2的一端、所述第一运放器ar1的输出端，所述第二电容c2的另一端连接所述第一运放器ar1的同相输入端。
34.在所述放大电路中，第一级级联采用三极管作为有源滤波器ui的核心输入器件，以集成运放作为第二级级联的通频带缓冲输出，同时，配以电阻和电容实现外围补充，使得通频带内增益的性稳定和输入阻抗都较高，而输出阻抗较低，这样，滤波器在实现稳定滤波的基础上，还兼有放大和缓冲作用；使用三极管结构替代现有前置放大电路中常使用的双运放放大电路中一个集成放大器，其结构简单，体积较小，成本低，稳定性方面与双运放放
大电路相当；所述第四电阻r4和所述第三电容c3并联接入第二级级联的放大器的正向端与地之间，起到滤波作用，进一步除去干扰信号，使滤波效果更理想；级联负反馈电路的所述第二电阻r2与所述第一电容c1串联后接所述第三电阻r3的连接关系，可提高级联放大器的相位裕度、展宽频带，从而可实现宽带宽的稳定放大增益。
35.其中，所述平衡电桥与所述信号放大电路之间设有通道选择电路，所述通道选择电路的输入端接所述平衡电桥的输出端，所述通道选择电路的输出端接所述信号放大电路的输入端。
36.其中，所述非接触式温度传感器包括红外测温传感器。
37.其中，所述cpu采用microchip的dspic33f系列16位数字信号处理器。
38.其中，所述控制器包括plc控制器。
39.在本实用新型中，工件被所述工件夹紧装置夹紧，所述温度监测装置中的非接触式测温传感器安装在于所述工件夹紧装置的预设位置，所述非接触式测温传感器用于采集所述工件的温度信号，所述温度信号经所述平衡电桥、信号放大电路的处理之后输送至所述cpu，所述cpu根据所述温度信号来发送控制指令至所述机械手的控制器，所述控制器用于控制所述机械手的运动。当所述cpu检测到温度大于预设温度阈值时，可以发送离开指令至所述机械手的控制器，所述控制器接收到所述离开指令之后控制所述机械手运动至预设位置即离开所述工件。采用本实用新型，可以实时精准监测喷涂工件的温度，当喷涂工件的温度过高时，控制喷涂工件的喷枪离开工件，避免涂层与工件剥脱。
40.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。