容积测量装置及其使用方法与流程

本发明涉及工业自动化设备领域，具体是一种容积测量装置及其使用方法。

背景技术：

发动机缸体、缸盖铸造件中设计有油道，在铸造件经过除砂处理后，需要检查型腔内是否有残留砂块未被清除。通常的手段为：1、粗检，强光手电照射某一型腔孔，人工观察其余相同型腔孔是否有光照射到被观察型腔，来确定是否有大块砂块堵塞型腔间的通道(目测无法达到的位置无法被检查)；2、精检，使用内窥镜逐个位置做检查，效率非常低，且存在人为失误造成漏检的可能性。自动化铸造线上通常设置有多个粗检和精检工位，均为人工检查，存在人工检查的失误造成的漏检、误检的问题。同时，为满足生产节拍，同一条生产线需设置多个人工工位，造成了成本的大幅度上升。因此，现急需一种可自动化检查油道是否有砂块残留的装置或设备，以实现可靠、高效的自动化检查。

技术实现要素：

本发明提出一种容积测量装置，解决了现有技术中的铸件油道检查手段存在的检查效果差、效率低及成本高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种容积测量装置，包括测量装置本体和温控装置；

所述测量装置本体包括可压缩的气室、用于测量该气室的容积变化的容积变化测量装置、与该气室连通的压强传感器和与该气室连通的连接部；所述连接部用于与待测部件连通；

所述温控装置用于控制气室、压强传感器、连接部和待测部件内部的气体的温度保持恒定。

进一步地，所述气室包括一气腔，所述气腔内设置有可沿气腔的内壁滑动的活塞，所述活塞连接有活塞杆；

所述容积变化测量装置为位移测量装置，所述位移测量装置用于测量活塞的位移l；活塞的截面积为s,则气室的容积变化量δv≡s×l。

进一步地，所述位移测量装置为光栅尺；所述压强传感器为绝对压强传感器。

前述的容积测量装置的使用方法，包括以下步骤：

(一)、将连接部与待测部件连通；

(二)、将气室置于初始容积状态，此时将气室、压强传感器和连接部内的总体容积记为v0，待测部件内的容积记为va；

(三)、温控装置工作，保持气室、压强传感器、连接部和待测部件内部的气体的温度保持恒定；

压缩气室，获得第一稳态参量，压强传感器测得第一稳态压强p1，容积变化测量装置获得第一稳态容积变化量δv1；继续压缩气室，获得第二稳态参量，压强传感器测得第二稳态压强p2，容积变化测量装置获得第二稳态容积变化量δv2；

(四)、由公式计算出待测部件内的容积va。

进一步地，所述v0可通过以下步骤进行标定：

(一)、将连接部用于与待测部件相连的端部进行密封；

(二)、将气室置于初始容积状态，此时将气室、压强传感器和连接部内的总体容积记为v0；

(三)、温控装置工作，保持气室、压强传感器和连接部内部的气体的温度保持恒定；

压缩气室，获得第三稳态参量，压强传感器测得第三稳态压强p3，容积变化测量装置获得第三稳态容积变化量δv3；继续压缩气室，获得第四稳态参量，压强传感器测得第四稳态压强p4，容积变化测量装置获得第四稳态容积变化量δv4；

(四)、由公式计算出v0，即可实现对v0的初始标定。

本发明的有益效果为：

本发明结构简单，使用方便；本发明能够实现高精度容积测量，可在线自我标定系统容积v0；使用现场环境的大气作为介质进行测量；自动化生产的铸件型腔容积为稳定值，通过将测量值与理论容积或合格件的型腔容积进行比较，即可知晓型腔内是否有多余的砂块或未知物；可实现检测的自动化、效率高、精度高，降低大量的人力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1是本发明与待测部件连接进行测量时的结构示意图；

图2是本发明标定v0时的结构示意图。

其中：

1、气室；2、压强传感器；3、连接部；4、气腔；5、活塞；6、活塞杆；7、待测部件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本实施例中的容积测量装置，包括测量装置本体和温控装置(图中未视出)。

所述测量装置本体包括可压缩的气室1、用于测量该气室1的容积变化的容积变化测量装置(图中未视出)、与该气室1连通的压强传感器2和与该气室1连通的连接部3；所述连接部3用于与待测部件7连通。可压缩气室1的气密性检测可通过系统稳态时压力损失获得。

所述温控装置用于控制气室1、压强传感器2、连接部3和待测部件7内部的气体的温度保持恒定。

本实施例中，所述气室1包括一气腔4，所述气腔4内设置有可沿气腔4的内壁滑动的活塞5，所述活塞5连接有活塞杆6。这里，气腔4为圆柱状，活塞5为圆盘状。通过活塞杆6可拉动活塞5在气腔4内滑动，实现气室1的压缩，实现容积的变化。

所述容积变化测量装置为位移测量装置，所述位移测量装置用于测量活塞5的位移l；活塞5的截面积为s,是可测量的，而且活塞5的截面积与气腔4的截面积是相等的。则气室1的容积变化量δv≡s×l。

本实施例中，所述位移测量装置为光栅尺，其可测量活塞5的位移l。所述压强传感器2为绝对压强传感器2，在实际应用中也可选用压差式传感器。压强传感器2可测量气室1内的压强值。

前述的容积测量装置的使用方法，包括以下步骤：

(一)、参见图1，将连接部3与待测部件7连通。

(二)、将气室1置于初始容积状态，此时将气室1、压强传感器2和连接部3内的总体容积记为v0，待测部件7内的容积记为va。

(三)、温控装置工作，保持气室1、压强传感器2、连接部3和待测部件7内部的气体的温度保持恒定。

压缩气室1，即推动活塞杆6，使得活塞5滑动，至某一位置时停止，获得第一稳态参量，压强传感器2测得第一稳态压强p1，容积变化测量装置获得第一稳态容积变化量δv1。δv1的获得可参考前述的δv≡s×l来进行计算，即位移测量装置获得第一稳态位移l1，则δv1≡s×l1。这里的δv1测量的是气室1的容积的变化量，由于压强传感器2和连接部3内的容积不变，因此δv1也可表示气室1、压强传感器2和连接部3内的总体容积的变化量。

同理，继续压缩气室1，获得第二稳态参量，压强传感器2测得第二稳态压强p2，容积变化测量装置获得第二稳态容积变化量δv2；

(四)、由公式计算出待测部件7内的容积va。

关于va的计算公式的由来，是因为：根据理想气体状态方程p＝ρrt，

式中：p-绝对压强，ρ-密度，r-流体常数，t-温度；

即式中m为被封闭在系统内的气体总质量，压缩过程中该值不变，温度t由温控装置保持不变，r为常量。

则在第一稳态时，rt(m0+ma)＝p1(v0+va-δv1)；

在第二稳态时，rt(m0+ma)＝p2(v0+va-δv2)；

可得，p1(v0+va-δv1)＝p2(v0+va-δv2)，

推导可得，

测得va的值后，与理论容积或合格件的型腔容积进行比较，即可知晓型腔内是否有多余的砂块或未知物；可实现检测的自动化、效率高、精度高，降低大量的人力成本。本实施例中，使用现场环境的大气作为介质进行测量，实际使用时，可以选择采用任意已知的理想气体作为介质进行测量。也可通过上述测量方法获得合格件的va值，以作为理论容积，作为其它测量值的比对基础。

v0为一定值，为已知的数值，本实施例中也可以对该值进行预先的标定，可通过以下步骤进行标定：

(一)、参见图2，将连接部3用于与待测部件7相连的端部进行密封。

(二)、将气室1置于初始容积状态，此时将气室1、压强传感器2和连接部3内的总体容积记为v0。

(三)、温控装置工作，保持气室1、压强传感器2和连接部3内部的气体的温度保持恒定。

压缩气室1，获得第三稳态参量，压强传感器2测得第三稳态压强p3，容积变化测量装置获得第三稳态容积变化量δv3；继续压缩气室1，获得第四稳态参量，压强传感器2测得第四稳态压强p4，容积变化测量装置获得第四稳态容积变化量δv4。

(四)、由公式计算出v0，即可实现对v0的初始标定。

关于v0的计算公式的由来，可参考上述关于va的计算公式的推导方式。根据理想气体状态方程可得：

在第三稳态时，rtm0＝p3(v0-δv3)；

在第四稳态时，rtm0＝p4(v0-δv4)；

可得，p3(v0-δv3)＝p4(v0-δv4)，

推导可得，

则本实施例可实现在线自我标定系统容积v0。

本实施例中，各δv均由活塞5的截面积和活塞5的位移量计算获得。各p值均由压强传感器2测得。温控装置保证系统内气体的温度在压缩过程中不变。各δv和p的值均为系统处于稳态时的测量值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。