本发明涉及气密性检测技术领域，特别涉及一种外压直压法气密性测试装置。
背景技术：
气密性检测技术已广泛应用于航空航天、电子、核、兵器、船舶等国防工业及石油、化工、安防、汽车、食品、医疗等行业。大量案例事实说明，产品发生泄漏后，可能导致其性能变坏、使用寿命大大缩短。因此，认真查明和分析发生泄漏的原因，透彻认识和理解气密性测试机理显得十分重要。
工业生产中常用的气密性检测设备大多根据气体流量公式进行设计。目前气密性检测方法主要有气泡式检测法和气压式检测法，其中气压式检测法在工业生产中应用广泛。气压式检测法又可以分为直压式和差压式气密性检测方法。差压法用标准件作为参考，可抵消部分温度等因素带来的误差，但是差压法成本较高、结构较复杂；传统的直压式检测方法成本较低、结构简单，但温度影响相对较大，检测效率和精度相对较低。一般情况下，这两种方法都是通过检测产品内部压力来计算泄漏率，很难实现检测产品内部压力且不容易实现产品的快速大漏检测。比如上述两种气密性检测方法对于摄像机等全密封性器件的检查就难以适用。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种外压直压法气密性测试装置，解决了现有主流的气密性检测方法无法检测摄像机等全密封性器件的难题，实现了摄像机等的气密性检测和快速判断摄像机是否存在大漏的功能，具有系统检测精度高、可靠性高、成本低、检测效率高、自动化程度高等优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：外压直压法气密性测试装置，包括：电源电路、控制系统、气密性检测装置、采集单元和系统气动回路，所述的系统气动回路包括：电磁阀组件、压缩气源、缓冲容器、标准容器以及压力变送器，所述的电磁阀组件包括过滤调压阀、精密调压阀、预充阀、节流阀、充气阀、放气阀和二位五通换向阀，所述的压缩气源通过导管与过滤调压阀的进气端相连接，所述过滤调压阀的出气端分别与精密调压阀的进气端、二位五通换向阀相连接，所述精密调压阀的出气端通过预充阀与缓冲容器的进气端相连接，所述缓冲容器的出气端通过充气阀与标准容器相连接，所述的标准容器还与放气阀相连接。
所述的CPU控制器分别与模拟量输入模块AI、数字量输入输出模块DI/DO相连接；所述的数字量输入输出模块DI/DO通过导线分别与预充阀、充气阀、放气阀、二位五通换向阀相连接，实现数字量数据的处理与控制；
所述的采集单元包括压力传感器Pn、压力传感器Pm和限位开关，所述的限位开关设置在压紧气缸底部，所述的缓冲容器中设置有压力传感器Pm，所述的标准容器中设置有压力传感器Pn，压力传感器Pm、Pn均通过压力变送器与模拟量输入模块AI相连接，所述的限位开关与模拟量输入模块AI相连接。
所述的气密性检测装置包括平台底板，所述的平台底板底部对称设置有四个平台脚座，所述的平台底板上端前部两侧设置有启动按钮和复位及急停按钮，所述的平台底板上端后部左侧设置有气动柜、右侧设置有电气控制柜，所述的平台底板上端、位于气动柜与启动按钮之间还设置有检测装置夹具，所述的检测装置夹具下方、位于平台底板上端设置有标准容器，所述的检测装置上设置有压紧气缸，预充阀、充气阀、放气阀、二位五通换向阀及缓冲容器均安装在气动柜中，所述的过滤减压阀和精密调压阀设置在气动柜外侧，所述的控制系统、采集单元均设置在电气控制柜中，所述电气控制柜的前面板从上到下依次设置有状态指示灯、手动操作旋钮和工业触摸屏，所述的工业触摸屏与CPU控制器相连接。
所述的电源电路包括单相220V交流电主电源和24V开关电源，所述的交流电主电源与24V开关电源通过导线相连接，24V开关电源通过导线分别为CPU控制器、压力传感器、电磁阀组件、限位开关和状态指示灯供电。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的检测装置夹具包括固连在平台底板上、对称设置的两块支撑侧板，所述的支撑侧板之间设置有加强连接杆，两块所述的支撑侧板上端设置有气缸安装板，所述的压紧气缸位于气缸安装板上端，所述的压紧气缸下端通过法兰连接设置有容腔上盖，所述的压紧气缸通过节流阀与二位五通换向阀相连接。
作为本设计的一种优选技术方案，所述压紧气缸下端的活塞杆与法兰连接杆上端细牙内螺纹孔通过螺纹配合连接，并通过弹簧挡块将两者进行锁紧，为了适用不同型号产品的气密性检测，需要设计不同的标准容器(产品容腔)，在更换不同产品容腔时，容腔上盖也需要更换，所以，与压紧气缸活塞杆连接的容腔上盖考虑设计成法兰连杆结构而不是一体式不可拆卸结构，所述的法兰连接杆底端为球面型，法兰连接杆底部通过连接法兰与容腔上盖相连接，球面型法兰连接杆底部与容腔上盖之间设置有垫板，连接法兰内侧和球面型法兰连接杆接触的地方采用缓冲橡胶配合。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的标准容器为两段式结构，标准容器包括上部容器和下部容器，所述上部容器上端设置有上部容器密封沟槽，下部容器上端设置有下部容器密封沟槽，所述的上部容器密封沟槽、下部容器密封沟槽中均设置有O型密封圈，上部容器与下部容器之间通过O型密封圈密封连接，容腔上盖下降时与上部容器之间通过O型密封圈进行密封，所述的下部容器两侧分别设置有管螺纹进气孔和管螺纹取压孔，所述的取压孔与压力传感器Pn通过螺纹配合连接，所述的进气孔上设置有放气阀，所述的下部容器底部通过螺钉连接有连接底板，所述的连接底板通过螺钉固定在平台底板上。
作为本设计的一种优选技术方案，所述标准容器的材料为合成树脂POM。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的二位五通换向阀上设置有消音器。
作为本设计的一种优选技术方案，所述标准气缸为往复式运动、垂直安装的标准气缸，其带有专业浮动头，通过自调整保证密封的可靠性。
作为本设计的一种优选技术方案，所述台面采用结构钢非标精密加工,电气控制柜根据具体要求非标设计制作。
作为本设计的一种优选技术方案，所述缓冲容器的目的主要是排除产品的严重泄漏情况。如果不使用参考容积，由气源提供压力进入仪器，由于产品严重泄漏，夹具的内部形成的是一个整体，内部压力无任何变化，仪器会判断为合格产品。
本发明的有益效果为：
1、对各环节标准容器体积进行了标定，确保后续实验的准确性，设置缓冲容器，通过比较标准容器充气结束后的实际压力和计算值，实现了提前检测大漏件的功能，也减少了稳定阶段所需要的时间，有效提高了检测效率，采用充气法对缓冲容器进行体积辨识，实现了在线自动检测密闭容器体积，提高了整个检测过程的自动性能。
2、系统通过采用PLC控制器，应用触摸屏技术，选用高精度的压力传感器，具有较好的检测精度和重复性，而且可视性好，自动化程度高，能用于工厂在线批量检测。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是一种外压直压法气密性测试装置的气动回路原理图；
图2是本发明的控制系统结构框图；
图3是本发明的气密性检测装置结构示意图；
图4是本发明中气密性检测装置的主视图；
图5是图3中检测装置夹具的结构示意图；
图6是图5中A处的局部放大图；
图7是图5中法兰连杆结构的剖视图；
图8是本发明中标准容器的剖视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1至图8所示，一种外压直压法气密性测试装置，包括：电源电路、CPU控制器、气密性检测装置、采集单元和系统气动回路，所述的系统气动回路包括：电磁阀组件、压缩气源、缓冲容器、标准容器3以及压力变送器，所述的电磁阀组件包括过滤调压阀、精密调压阀、预充阀、节流阀36、充气阀、放气阀和二位五通换向阀，所述的压缩气源通过导管与过滤调压阀的进气端相连接，所述过滤调压阀的出气端分别与精密调压阀的进气端、二位五通换向阀相连接，所述精密调压阀的出气端通过预充阀与缓冲容器的进气端相连接，所述缓冲容器的出气端通过充气阀与标准容器3相连接，所述的标准容器3还与放气阀相连接，过滤调压阀用来实现对压缩气源气体的干燥过滤和粗调，精密调压阀用于给缓冲容器提供大小精确的压力。
所述的采集单元包括压力传感器Pn、压力传感器Pm和限位开关37，所述的限位开关37设置在压紧气缸1底部，防止压紧气缸1过压，所述的缓冲容器中设置有压力传感器Pm，所述的标准容器3中设置有压力传感器Pn，压力传感器Pm、压力传感器Pn均通过压力变送器与模拟量输入模块AI相连接，压力变送器分别布置在缓冲容器和标准容器3的管路中，负责实时记录其压力变化，所述的限位开关37与模拟量输入模块AI相连接，模拟量输入模块AI负责压力传感器数据的采集，压力传感器Pm用于检测缓冲容器内的充气压力大小，保证标准容器3内的压力能满足工件的测试压力，压力传感器Pn用于采集标准容器3内的压力变化，通过数据分析和处理，最后计算出测试工件泄漏率大小。
所述的气密性检测装置包括平台底板7，所述的平台底板7底部对称设置有四个平台脚座6，所述的平台底板7上端前部两侧设置有启动按钮5和复位及急停按钮8，所述的平台底板7上端后部左侧设置有气动柜2、右侧设置有电气控制柜12，所述的平台底板7上端、位于气动柜2与启动按钮5之间还设置有检测装置夹具，所述的标准容器(3)在检测装置夹具下方、位于平台底板(7)上端，压紧气缸(1)设置在检测装置上，预充阀、充气阀、放气阀、二位五通换向阀及缓冲容器均安装在气动柜2中，所述的过滤减压阀4和精密调压阀设置在气动柜2外侧。
所述的控制系统、采集单元均设置在电气控制柜12中，所述电气控制柜12的前面板从上到下依次设置有状态指示灯11、手动操作旋钮10和工业触摸屏9(HMI)；所述的工业触摸屏9与CPU控制器相连接，本发明检测系统的下位机由CPU控制器完成，工业现场人机交互由工业触摸屏9完成，数据采集与系统性能测试和标定通过PC机在LabVIEW软件环境下实现。
所述的电源电路包括单相220V交流电主电源和24V开关电源，所述的交流电主电源与24V开关电源通过导线相连接，24V开关电源通过导线分别为CPU控制器、压力传感器、电磁阀组件、限位开关37和状态指示灯11供电。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的检测装置夹具包括固连在平台底板7上、对称设置的两块支撑侧板31，所述的支撑侧板31之间设置有加强连接杆32，两块所述的支撑侧板31上端设置有气缸安装板33，所述的压紧气缸1位于气缸安装板33上端，所述的压紧气缸1下端通过法兰连接结构设置有容腔上盖35，这是由于不同型号摄像机产品的气密性检测，需要设计不同的标准容器，在更换不同产品标准容器时，容腔上盖也需要更换，所以，与压紧气缸1的活塞杆连接的容腔上盖35设计成法兰连杆结构而非一体式不可拆卸结构，所述的压紧气缸1通过节流阀36与二位五通换向阀相连接，压紧气缸1在二位五通换向阀的控制下，实现对标准容器3的密封与打开。
作为本设计的一种优选技术方案，所述压紧气缸1下端的活塞杆与法兰连接杆38上端细牙内螺纹孔通过螺纹配合连接，并通过弹簧挡块将两者进行锁紧，所述的法兰连接杆38底端为球面型，通过采用球面副结构，相对传统的面和面接触的平面副设计，优势在于当标准容器3因为加工或者安装原因导致不严格水平时，容腔上盖35在压紧气缸1的推动下可以旋转微小角度来保证标准容器3的密封，同时不会导致法兰连接杆38径向作用力太大而使得活塞杆变形失效，法兰连接杆38底部通过连接法兰34与容腔上盖35相连接，球面型法兰连接杆38底部与容腔上盖35之间设置有垫板，连接法兰34内侧和球面型法兰连接杆38接触的地方采用缓冲橡胶配合，在压紧受力过程中起到一定缓冲作用。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的标准容器3为两段式结构，标准容器3包括上部容器25和下部容器26，所述上部容器25上端设置有上部容器密封沟槽21，下部容器26上端设置有下部容器密封沟槽22，所述的上部容器密封沟槽21、下部容器密封沟槽22中均设置有O型密封圈，上部容器25与下部容器26之间通过O型密封圈密封连接，容腔上盖35下降时与上部容器25之间通过O型密封圈进行密封，所述的下部容器26两侧分别设置有管螺纹进气孔23和管螺纹取压孔24，所述的取压孔24与压力传感器Pn通过螺纹配合连接，所述的进气孔23上设置有放气阀，所述的下部容器26底部通过螺钉连接有连接底板27，所述的连接底板27通过螺钉固定在平台底板7上，连接底板27既能方便容器的拆装更换，同时能保证标准容器3的密封。
作为本设计的一种优选技术方案，为确保后续实验的准确性，需对所述标准容器3各环节的体积进行标定；其材料为合成树脂POM，因为产品进行装、卸的时候，难以避免发生产品和标准容器3碰撞，而被测物检测不容许有磨损或碰痕，选用合成树脂能够减缓磨损。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的二位五通换向阀上设置有消音器。
作为本设计的一种优选技术方案，所述CPU控制器为PLC控制器。
作为本设计的一种优选技术方案，所述的压力传感器Pn精度要求最高，它安装在标准容器内，其变化值直接参与泄漏率的计算，所以选用高精度表压型压力传感器，而Pm采集的数据主要用于判断被测物是否大漏和标定系统有效体积，选择精度较Pn更低的表压型压力传感器。
装置通过过滤调压阀实现对压缩气源气体的干燥过滤和粗调，通过精密调压阀为缓冲容器提供大小精确的压力，压力传感器Pm检测缓冲容器内的充气压力大小；控制系统通过二位五通换向阀控制节流阀36的工作，实现控制压紧气缸1，控制压紧气缸1下端的活塞杆带动容腔上盖35下降，实现对标准容器3的密封，设置在压紧气缸1底部的限位开关37，防止压紧气缸1过压；使用本发明装置进行气密性检测时，在自动运行操作中，人工将工件放于标准容器内，按双手启动按钮，气缸自动下降，将标准容器封堵好，启动检测仪器进行充气--平衡--测试--放气，检测循环完成。如果工件检测合格，合格指示灯亮，气缸自动上升至原始状态。如果工件不合格，不合格指示灯亮，气缸不动作，需要按按钮盒的停止按钮进行复位，气缸回到原始状态，如果想对此不合格工件继续测试，需按双手启动，3秒后仪器继续一个循环的检测，检测结果已存储于仪器内。在手动运行操作中，人工将工件放于标准容器内，将自动/自动旋钮旋转至“手动”，按下升降气缸按钮，气缸下降，将标准容器封堵，按下手动充气仪器开始充气--平衡--测试--放气，检测循环完成。如需中途停止，需先按手动停止按钮，再按升降气缸按钮，使气缸松开上升至原始状态。进行产品气密性测试，测试过程有四个阶段，即充气阶段、平衡阶段、测试检漏阶段和放气阶段，对四阶段进行分析：
(1)充气阶段：密封好标准容器3后打开充气阀，将具有一定压力的缓冲容器内的气体充入标准容器内。由于充气会导致气体和容器壁发生频繁碰撞，从而产生冲击振荡，这时气体的压力和温度都会有所波动，必须等待气体状态稳定，通过比较充气结束后的压力和工件不漏时的理论压力值来判断工件是否大漏，若为大漏，则立即结束测试。
(2)平衡阶段：待标准容器3充气完成之后，关闭充气阀。因为电磁阀的切换作用会导致标准容器3内气体压力震荡，从而引起标准容器3内气体状态不稳定，必须等待气体状态恢复稳定后才能进入测试阶段进行检测。
(3)测试阶段：在预先设定的测试时间内，记录标准容器3内压力传感器Pn数据，将数据进行计算处理与分析，可以计算出测试工件的泄漏率大小，求解的泄漏率和设定的阈值进行比较可以得出最终检测是结果。
(4)放气阶段：测试阶段结束后，将放气阀打开放气，同时打开密封好的标准容器3，结束一个测试周期。
为了提高系统检测效率，在充气结束后，同时打开预充阀，将缓冲容器内的压力调至预设值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。