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1、(10)申请公布号 CN 103436833 A(43)申请公布日 2013.12.11CN103436833A*CN103436833A*(21)申请号 201310442016.3(22)申请日 2013.09.23C23C 2/00(2006.01)F27D 21/00(2006.01)(71)申请人国家电网公司地址 250002 山东省济南市市中区二环南路1号申请人国网山东省电力公司电力科学研究院(72)发明人张丙法 刘金秋 王玉增 肖世荣刘双源 韩婧茹 李广亚(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司 37221代理人张勇(54) 发明名称一种镀锌槽内壁熔蚀程度的检测装置(57。
2、) 摘要本发明公开了一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，包括X向系统、Y向系统、Z向系统、控制系统和数据处理系统；其中，X向系统、Y向系统和Z向系统相互连接，X向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板水平方向运动；Y向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板竖直方向运动；Z向系统用于移动检测装置，使其作垂直于镀锌槽内壁板面的纵向运动；控制系统包括上位机、下位机和执行机构，上位机连接下位机，下位机连接执行机构，执行机构设置于X向系统、Y向系统和Z向系统中；本发明将针对热浸镀锌槽熔蚀程度的检测设备化，保护操作人员安全，提高精度，同时检测多个位置的内壁熔蚀程度，节能环保，操作简单，具有实用性。(51。
3、)Int.Cl.权利要求书2页 说明书6页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书6页 附图5页(10)申请公布号 CN 103436833 ACN 103436833 A1/2页21.一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：包括X向系统、Y向系统、Z向系统、控制系统和数据处理系统；其中，X向系统、Y向系统和Z向系统相互连接，X向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板水平方向运动；Y向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板竖直方向运动；Z向系统用于移动检测装置，使其作垂直于镀锌槽内壁板面的纵向运动；控制系统包括上位机、下位机和执行机构，上。
4、位机连接下位机，下位机连接执行机构，执行机构设置于X向系统、Y向系统和Z向系统中；控制系统控制X向系统、Y向系统分别沿X、Y方向移动到选定的检测点后，控制系统控制Z向系统沿Z方向运动，将Z向系统的探针接触被检测镀锌槽内壁上，进行熔蚀程度检测，将检测数据传输给数据处理系统。2.如权利要求1所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述X向系统包括：电机I、链条、两个张紧轮、底座、支架、导轨、导向轮和双排链轮，其中，导轨固定在底座上，导向轮连接导轨；支架固定在底座上，电机I固定在支架上，双排链轮固定在支架一侧，两个张紧轮固定在导轨上，分别分布在双排链轮两侧，链条与张紧轮、双排链轮配合连接。。
5、3.如权利要求2所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述X向系统的运动分为整体运动和微运动，微运动为X向系统完成一次列检测后所进行的小幅度位移调整，以保证每列间的检测距离和检测精度；整体运动是使整个测量装置进行水平移动。4.如权利要求1所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述Y向系统包括：电机II、联轴器、左同步带轮、直线导轨、梯形丝杠、左平台座、左提升支架、右同步带轮、右平台座和右提升支架，其中，左平台座固定于底座上，左平台座上固定两根直线导轨、两个梯形丝杠，直线导轨在梯形丝杠外部，两个梯形丝杠连接左提升支架，左提升支架连接左同步带轮，左同步带轮连接联轴器，电机I。
6、I连接联轴器；右平台座固定于右提升支架上，右提升支架固定在底座上，右平台座上固定两根直线导轨、两个梯形丝杠，直线导轨在梯形丝杠外部，两个梯形丝杠连接右同步带轮；左、右同步带轮之间通过连接带连接。5.如权利要求1所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述Z向系统包括：电机III、平台支架、上探杆、下探杆、探针、中心轴、位移传感器、拉簧、压杆和复位机构，其中，电机III连接拉簧，拉簧固定于平台支架上，上探杆与下探杆通过连接件装配固定在中心轴上，位移传感器固定于平台支架上，位移传感器连接上探杆，下探杆连接探针；复位机构固定在平台支架上，复位机构连接压杆，压杆连接上探杆。6.如权利要求5所。
7、述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述上探杆、下探杆为垂直连接，两者中心线夹角为90。7.如权利要求5所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述探针、上探杆、连接件和下探杆数量一致，为多个，所有连接件间隔相同，平均分布在中心轴上。8.如权利要求5所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所述下位机包括PLC模块和A/D转换模块，位移传感器检测出壁板的熔蚀深度信息，信号通过A/D转换模块进行数据转换，将位移数值存储至PLC模块的寄存器中，通过串口通讯与上位机连接，将数据传送给上位机进行数据处理。9.如权利要求1所述的一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，其特征是：所。
8、述数据处理系统包括数据分析模块和数值模拟模块，数据分析模块对下位机传输来的熔蚀深度数据进行分析、处理、汇总，将结果传输给数值模拟模块，数值模拟模块根据这些数值、结果，模权 利 要 求 书CN 103436833 A2/2页3拟生成熔蚀曲面。10.一种采用上述镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置的使用方法，其特征是：其步骤为：（1）安放检测装置：将检测设备安装于镀锌槽外侧搭好的导轨上面，并将检测装置进行初始化设置；（2）移动检测装置到检测点：利用控制系统使检测装置做X、Y向运动，移动到检测点；（3）探针刺入壁面：操作控制系统，使Z向系统做垂直于壁板面的运动，将探针接触壁板，完成一个检测点的检测；（4）Y。
9、向系统做整体运动：Y向系统依照设定间距进行整体运动，移动到下一检测点；（5）探针刺入壁面；（6）返回第（4）步，直至完成壁板面一列的检测；（7）X向系统微运动：X向系统做微运动，向水平方向移动一个设定间距；（8）返回第（4）步，直至完成整个镀锌槽内壁板一侧的壁面熔蚀程度检测；（9）改变待测壁面，返回步骤（1），直至镀锌槽内壁板全部壁面的熔蚀程度检测完成；（10）曲面重构：位移传感器记录探针刺入壁面的深度，刺入的部分，即为已经熔蚀的锌槽内壁，位移传感器测得的深度，即为熔蚀部分的壁厚度，将检测到的数据传输到数据处理系统中，结合检测点的位置，传输的数据是一系列的点值，然后将其重新生成三维点云，根据曲。
10、面重构技术，将其重构为曲面，然后对生成的曲面进行校准；由此推算出熔蚀程度。权 利 要 求 书CN 103436833 A1/6页4一种镀锌槽内壁熔蚀程度的检测装置技术领域0001 本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种镀锌槽内壁熔蚀程度的检测装置。背景技术0002 钢铁热浸镀锌技术是防止钢材在自然环境中熔蚀的最经济有效的方法,由于热镀锌产品具有很好的耐熔蚀性和镀层加工成型性，已经被广泛用于电力、机械、家电、装饰和广告等领域。锌槽是热镀锌生产中的重要设备，热镀锌的成本及镀锌层的质量，不但取决于所采用的镀锌工艺，还与锌槽的壁厚直接相关。一旦锌槽发生意外损坏，不仅会影响镀锌产品的锌层厚度，还将导致能源。
11、和材料的浪费。因此，我们需要对锌槽内壁厚度进行检测。0003 目前，传统的锌槽壁厚的检测方法为人工检测法，即为工人用折弯的铁丝对锌槽进行钩触，凭借经验断定锌槽壁厚的熔蚀程度。这种方法操作困难且精度低，一定程度上依靠工人的个人经验和主观判断，存在不可靠性。发明内容0004 本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，该装置能够较精确的对整个壁面进行检查，为镀锌槽的状态监测提供可靠的数据依据。0005 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：0006 一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，包括：X向系统、Y向系统、Z向系统、控制系统和数据处理系统；其中，X向系统、Y向系统。
12、和Z向系统相互连接，X向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板水平方向运动；Y向系统用于移动检测装置，使其沿镀锌槽内壁板竖直方向运动；Z向系统用于移动检测装置，使其作垂直于镀锌槽内壁板面的纵向运动；控制系统包括上位机、下位机和执行机构，上位机连接下位机，下位机连接执行机构，执行机构设置于X向系统、Y向系统和Z向系统中；控制系统控制X向系统、Y向系统分别沿X、Y方向移动到选定的检测点后，控制系统控制Z向系统沿Z方向运动，将Z向系统的探针接触被检测镀锌槽内壁上，进行熔蚀程度检测，将检测数据传输给数据处理系统。0007 所述X向系统包括：电机I、链条、两个张紧轮、底座、支架、导轨、导向轮和双排链轮。
13、，其中，导轨固定在底座上，导向轮连接导轨；支架固定在底座上，电机I固定在支架上，双排链轮固定在支架一侧，两个张紧轮固定在导轨上，分别分布在双排链轮两侧，链条与张紧轮、双排链轮配合连接。0008 所述X向系统的运动分为整体运动和微运动，微运动为X向系统完成一次列检测后所进行的小幅度位移调整，以保证每列间的检测距离和检测精度；整体运动是使整个测量装置进行水平移动。0009 所述Y向系统包括：电机II、联轴器、左同步带轮、直线导轨、梯形丝杠、左平台座、左提升支架、右同步带轮、右平台座和右提升支架，其中，左平台座固定于底座上，左平台座上固定两根直线导轨、两个梯形丝杠，直线导轨在梯形丝杠外部，两个梯形丝。
14、杠连接左提升支架，左提升支架连接左同步带轮，左同步带轮连接联轴器，电机II连接联轴器；右平台座说 明 书CN 103436833 A2/6页5固定于右提升支架上，右提升支架固定在底座上，右平台座上固定两根直线导轨、两个梯形丝杠，直线导轨在梯形丝杠外部，两个梯形丝杠连接右同步带轮；左、右同步带轮之间通过连接带连接。0010 所述Z向系统包括：电机III、平台支架、上探杆、下探杆、探针、中心轴、位移传感器、拉簧、压杆和复位机构，其中，电机III连接拉簧，拉簧固定于平台支架上，上探杆与下探杆通过连接件装配固定在中心轴上，位移传感器固定于平台支架上，位移传感器连接上探杆，下探杆连接探针；复位机构固定在。
15、平台支架上，复位机构连接压杆，压杆连接上探杆。0011 所述上探杆、下探杆为垂直连接，两者中心线夹角为90。0012 所述探针、上探杆、连接件和下探杆数量一致，为多个，所有连接件间隔相同，平均分布在中心轴上。0013 所述下位机包括PLC模块和A/D转换模块，位移传感器检测出壁板的熔蚀深度信息，信号通过A/D转换模块进行数据转换，将位移数值存储至PLC模块的寄存器中，通过串口通讯与上位机连接，将数据传送给上位机进行数据处理。0014 所述数据处理系统包括数据分析模块和数值模拟模块，数据分析模块对下位机传输来的熔蚀深度数据进行分析、处理、汇总，将结果传输给数值模拟模块，数值模拟模块根据这些数值、。
16、结果，模拟生成熔蚀曲面。0015 一种采用上述镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置的使用方法，其步骤为：0016 （1）安放检测装置：将检测设备安装于镀锌槽外侧搭好的导轨上面，并将检测装置进行初始化设置；0017 （2）移动检测装置到检测点：利用控制系统使检测装置做X、Y向运动，移动到检测点；0018 （3）探针刺入壁面：操作控制系统，使Z向系统做垂直于壁板面的运动，将探针接触壁板，完成一个检测点的检测；0019 （4）Y向系统做整体运动：Y向系统依照设定间距进行整体运动，移动到下一检测点；0020 （5）探针刺入壁面；0021 （6）返回第（4）步，直至完成壁板面一列的检测；0022 （7）X向系统。
17、微运动：X向系统做微运动，向水平方向移动一个设定间距；0023 （8）返回第（4）步，直至完成整个镀锌槽内壁板一侧的壁面熔蚀程度检测；0024 （9）改变待测壁面，返回步骤（1），直至镀锌槽内壁板全部壁面的熔蚀程度检测完成；0025 （10）曲面重构：位移传感器记录探针刺入壁面的深度，刺入的部分，即为已经熔蚀的锌槽内壁，位移传感器测得的深度，即为熔蚀部分的壁厚度，将检测到的数据传输到数据处理系统中，结合检测点的位置，传输的数据是一系列的点值，然后将其重新生成三维点云，根据曲面重构技术，将其重构为曲面，然后对生成的曲面进行校准；由此推算出熔蚀程度。0026 本发明的有益效果为：0027 1、将针。
18、对热浸镀锌槽熔蚀程度的检测设备化，保护操作人员安全，提高精度；0028 2、同时检测多个位置的内壁熔蚀程度，节能环保，操作简单，具有实用性；说 明 书CN 103436833 A3/6页60029 3、检测结果曲面化，直观看出锌槽内需要修补的地方，为是否更换热浸镀锌槽提供数据依据；0030 4、有助于充分发挥锌槽的使用寿命，避免锌槽渗漏。附图说明0031 图1为本发明的结构示意图；0032 图2为本发明的系统功能框架图；0033 图3为本发明的X向系统结构图；0034 图4为本发明的Y向系统结构图；0035 图5为本发明的Z向系统结构正视图；0036 图6为本发明的Z向系统结构侧视图；0037。
19、 图7为本发明的控制系统组成图；0038 图8为本发明的控制流程图。0039 其中，1、X向系统；2、Y向系统；3、Z向系统；101、电机I；102、链条；103、张紧轮；104、底座；105、支架；106、导轨；107、导向轮；108、双排链轮；201、电机II；202、联轴器；203、左同步带轮；204、直线导轨；205、梯形丝杠；206、左平台座；207、左提升支架；208、右同步带轮；209、右平台座；210、右提升支架；301、平台支架；302、上探杆；303、下探杆；304、探针；305、中心轴；306、位移传感器；307、拉簧；308、压杆；309、复位机构；310、电机III；。
20、401、PLC模块；402、A/D转换模块；403、上位机；404、下位机；405、执行机构；406、行程开关；407、伺服控制器。具体实施方式 ：0040 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。0041 如图1、图2、图7所示，一种镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置，包括：X向系统1、Y向系统2、Z向系统3、控制系统和数据处理系统；其中，X向系统1、Y向系统2和Z向系统3相互连接，分别沿X、Y、Z方向往复运动；控制系统包括上位机403、下位机404和执行机构405，上位机403连接下位机404，下位机404连接执行机构405，执行机构405设置于X向系统1、Y向系统2和Z向系统3中；控制系统控。
21、制X向系统1、Y向系统2分别沿X、Y方向移动到选定的检测点后，控制系统控制Z向系统3沿Z方向运动，将Z向系统3的探针304刺入被检测镀锌槽内壁上，进行熔蚀程度检测，将检测数据传输给数据处理系统。0042 如图3所示，X向系统1包括：电机I101、链条102、两个张紧轮103、底座104、支架105、导轨106、导向轮107和双排链轮108，其中，导轨106固定在底座104上，导向轮107连接导轨106；支架105固定在底座104上，电机I101固定在支架105上，双排链轮108固定在支架105一侧，两个张紧轮103固定在导轨106上，分别分布在双排链轮108两侧，链条102与张紧轮103、双排。
22、链轮108配合连接。0043 X向系统1的运动分为整体运动和微运动，微运动为X向系统1完成一次列检测后所进行的小幅度位移调整，以保证每列间的检测距离和检测精度；整体运动是使整个测量装置进行水平移动。0044 需要X向系统1移动时，电机I101带动双排链轮108转动，由于链条102与双排说 明 书CN 103436833 A4/6页7链轮108和张紧轮103的啮合，X向系统1沿着导轨106作直线运动，导轨106固定在底座104上，导向轮107连接导轨106，从而带动整套检测装置实现X方向的运动。0045 如图4所示，Y向系统2包括：电机II201、联轴器202、左同步带轮203、直线导轨204、。
23、梯形丝杠205、左平台座206、左提升支架207、右同步带轮208、右平台座209和右提升支架210，其中，左平台座206固定于底座上104，左平台座206上固定两根直线导轨204、两个梯形丝杠205，直线导轨204在梯形丝杠205外部，两个梯形丝杠205连接左提升支架207，左提升支架207连接左同步带轮203，左同步带轮203连接联轴器202，电机II201连接联轴器202；右平台座209固定于右提升支架210上，右提升支架210固定在底座104上，右平台座209上固定两根直线导轨204、两个梯形丝杠205，直线导轨204在梯形丝杠205外部，两个梯形丝杠205连接右同步带轮208；左同步。
24、带轮203、右同步带轮208之间通过连接带连接。0046 左同步带轮203、右同步带轮208之间通过同步带连接，电机II201提供动力，左同步带轮203、右同步带轮208做同步转动，从而带动梯形丝杠205转动，在其的带动下，Y向系统2实现沿着直线导轨204上下竖直方向的运动。由于梯形丝杠205的自锁能力，即使发生突然断电的意外情况，测量装置仍能保证安全。0047 如图5、图6所示，Z向系统3包括：电机III310、平台支架301、上探杆302、下探杆303、探针304、中心轴305、位移传感器306、拉簧307、压杆308和复位机构309，其中，电机III310连接拉簧307，拉簧307固定于。
25、平台支架301上，上探杆302与下探杆303通过连接件装配固定在中心轴305上，位移传感器306固定于平台支架301上，位移传感器306连接上探杆302，下探杆303连接探针304；复位机构309固定在平台支架301上，复位机构309连接压杆308，压杆308连接上探杆302。0048 电机III310拉动拉簧307，在拉簧307的拉力下，平台支架301上的上探杆302被拉起，由于压杆308的存在，上探杆302的拉起高度一致，上探杆302与下探杆303之间通过连接件装配在中心轴305上，且上探杆302与下探杆303之间的夹角为90，随着上探杆302的拉起，中心轴305作旋转运动，从而带动下探杆。
26、303转动，使探针304接触壁面，完成一次检测点的检测，之后复位机构309压下压杆308，使探针30沿中心轴305作逆时针方向运动，探针304恢复到起始位置。0049 如图7所示，控制系统包括上位机403、下位机404和执行机构405，上位机403连接下位机404，下位机404连接执行机构405，执行机构405设置于X向系统1、Y向系统2和Z向系统3中；控制系统控制X向系统1、Y向系统2分别沿X、Y方向移动到选定的检测点后，控制系统控制Z向系统3沿Z方向运动，将Z向系统3的探针304接触被检测镀锌槽内壁上，进行熔蚀程度检测，下位机404包括PLC模块401和A/D转换模块402，位移传感器30。
27、6检测出壁板的熔蚀深度信息，信号通过A/D转换模块402进行数据转换，将位移数值存储至PLC模块401的寄存器中，通过串口通讯与上位机403连接，将数据传送给上位机403进行数据处理。0050 控制系统使用行程开关406来控制检测装置的移动停止，行程开关406处于常开状态，一旦X、Y、Z向移动超过量程，行程开关406闭合，PLC模块401接收到传来的信号，立即停止X、Y、Z向运动，从而保护整个测量装置。0051 伺服控制器407控制电机I101、电机II201、电机III310的转、停。说 明 书CN 103436833 A5/6页80052 上位机403的检测系统操作平台的功能包括：0053。
28、 （1）与下位机404进行通讯；0054 （2）控制电机I、电机II、电机III的步进运动；0055 （3）控制检测装置的移动行程；0056 （4）统计当前熔蚀程度信息和显示当前测量镀锌槽壁板仿真曲面。0057 下位机404的PLC模块401的控制功能包括：0058 （1）与上位机403进行通讯；0059 （2）发送脉冲信号给伺服控制器407；0060 （3）接收位移传感器306传来的信号；0061 （4）接收行程开关406发来的信号；0062 数据处理系统包括数据分析模块和数值模拟模块，数据分析模块对下位机404传输来的熔蚀深度数据进行分析、处理、汇总，将结果传输给数值模拟模块，数值模拟模块。
29、根据这些数值、结果，模拟生成熔蚀曲面。当所有的检测点测量完成后，汇总检测结果，传输给数据处理系统图形编辑处理系统，对曲面进行分析和误差校准，矫正因锌槽内壁倾斜和设备制造过程造成的误差，获取内壁熔蚀情况分布图和壁厚检测结果，并自动标注熔蚀孔深度超过设定值的凹孔的坐标位置和深度，从而为热镀锌生产线是否需要进行锌槽修补或更换提供依据。0063 一种采用上述镀锌槽内壁溶蚀程度的检测装置的使用方法，其步骤为：0064 （1）安放检测装置：将检测装置进行初始化设置，放置于镀锌槽内壁板上；0065 （2）移动检测装置到检测点：利用控制系统使检测装置做X、Y向运动，移动到检测点；0066 （3）探针304刺入。
30、壁面：操作控制系统，使Z向系统3做垂直于壁板面的运动，将探针304接触壁板，完成一个检测点的检测；0067 （4）Y向系统2做整体运动：Y向系统2依照设定间距进行整体运动，移动到下一检测点；0068 （5）探针刺入壁面；0069 （6）返回第（4）步，直至完成壁板面一列的检测；0070 （7）X向系统1微运动：X向系统1做微运动，向水平方向移动一个设定间距；0071 （8）返回第（4）步，直至完成整个镀锌槽内壁板一侧的壁面熔蚀程度检测；0072 （9）改变待测壁面，返回步骤（1），直至镀锌槽内壁板全部壁面的熔蚀程度检测完成；0073 （10）曲面重构：位移传感器306记录探针304刺入壁面的深。
31、度，刺入的部分，即为已经熔蚀的锌槽内壁，位移传感器306测得的深度，即为熔蚀部分的壁厚度，将检测到的数据传输到数据处理系统中，结合检测点的位置，传输的数据是一系列的点值，然后将其重新生成三维点云，根据曲面重构技术，将其重构为曲面，然后对生成的曲面进行校准；由此推算出熔蚀程度。0074 如图8所示，本检测装置的控制系统控制流程分为软件初始化、设备初始位置调整、测量过程、测量后四个阶段。0075 A.软件初始化说 明 书CN 103436833 A6/6页90076 利用上位机403根据镀锌槽的槽长、槽深、探杆的测量间距、探针304之间的距离、探杆总数以及输入的参数可以计算出，测量过程中X向系统1。
32、需要移动的整体运动的位移量、微运动的次数，Y向系统2需要移动的次数，并将以上信息传递到PLC模块401中，做好测量准备。0077 B.装置初始位移调整0078 控制测量装置移动到合适的初始位置，操纵控制系统，使探针304相对于镀锌槽处于平行的位置时停止移动，此位置为探针304的初始位置，并记录当前位移传感器306的初始读数。0079 C.测量过程0080 控制系统操作上探杆302依靠拉簧307的作用力慢慢压下，在探针304到达熔蚀最深处时，探杆停止移动，此时记录位移306传感器当前读数。将当前位移传感器304读数与探真304初始位置读数的差值，保存进数据库。与此同时统计当前熔蚀程度以及根据当前数据生成曲面，动态的显示到软件界面。0081 D.测量后0082 在镀锌槽壁板检测完毕后，软件自动对检测的数据校准，并将校准完的数据重新保存进数据库，重新生成熔蚀曲面，并生成熔蚀报表。0083 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。说 明 书CN 103436833 A1/5页10图1图2说 明 书 附 图CN 103436833 A10。