气力输送粉末的输送精度检测与控制系统.pdf

气力输送粉末的输送精度检测与控制系统，包括连接在送粉器上的料斗，所述的送粉器的出口处连接输送管道，所述的料斗上方连接输气管，所述的输送管道接入一段透明管，所述的透明管两侧对应地设有发光装置和光电转换装置，所述的发光装置间隔着所述的透明管对准所述的光电转换装置；所述的发光装置和光电转换装置上设有遮光罩；所述的光电转换装置通过一放大器连接一单片机，所述的单片机的信号输出端口连接一设置在所述的输气管上的伺服调压阀和用于驱动所述的送粉器的电机。本发明的优点是：可以接入输送管道对管道中关键区域的粉末流量和粉末浓度进行检测和控制，提高气力送粉时流量和浓度的均匀性。

1.  气力输送粉末的输送精度检测与控制系统，包括连接在送粉器上的料斗，所述的送粉器的出口处连接输送管道，所述的料斗上方连接输气管，其特征在于：所述的输送管道接入一段透明管，所述的透明管两侧对应地设有发光装置和光电转换装置，所述的发光装置间隔着所述的透明管对准所述的光电转换装置；所述的发光装置和光电转换装置上设有遮光罩；所述的光电转换装置通过一放大器连接一单片机，所述的单片机的信号输出端口连接一设置在所述的输气管上的伺服调压阀和用于驱动所述的送粉器的伺服电机。

2.  如权利要求1所述的气力输送粉末的输送精度检测与控制系统，其特征在于：所述的放大器和单片机之间还连有一个信号调理器，所述的信号调理器输出供单片机使用的标准的采集信号。

气力输送粉末的输送精度检测与控制系统
技术领域：
本发明涉及管道中气动输送粉末材料时，所输送粉末的输送精度检测与控制系统。
背景技术
采用气体作为载体输送粉末材料的方法广泛的应用于激光熔覆、喷焊、喷涂、冶金、快速成形等工业领域。提高加工过程中粉末输送的均匀、准确性是多个应用领域中粉末输送面临的共性问题，粉末输送量的准确性与稳定性，影响到加工过程中涂层的厚度、涂层温度与涂层质量。
常用的送粉装置对粉末输送量的调节主要采用对计量容积(凹槽容积、螺纹沟槽容积等)和电机速度的调节来实现，粉末输出准确性问题只涉及到送粉器的输出粉料的范畴。而粉末输送过程中，即使送粉器输出口的粉末输出量稳定，经过管道中的输送，粉料到达输送管道出口处的输送量未必能够准确、稳定。这是因为粉末在管道中的流动状态实际上很复杂，与气流速度、气流中所含的粉末量、粉末本身料性等相关。粉末在管道中的输送状态可能是依靠高速流的气流动压被输送的悬浮流，也可能是依靠气流的静压推送的栓流，或者是介于两种气流状态之间的输送方式。粉末在管道中的传送可能是时而停滞时而吹走交替进行的状态，因此，送粉器输出粉末的准确性不能保证通过管道输送后管道出口处粉末输出的稳定，为了保证气力输送粉末在管道中的稳定传输，必须对管道中关键部位粉末传输的状态进行检测。
发明内容
本发明要解决现有气力输送粉末技术中，粉末在管道中各区段流速和浓度可能不均匀的复杂状态无法控制的缺点，提供一种可以对输送管道中关键区域的粉末流量和粉末浓度进行检测和控制的系统。
气力输送粉末的输送精度检测与控制系统，包括连接在送粉器上的料斗，所述的送粉器的出口处连接输送管道，所述的料斗上方连接输气管，其特征在于：所述的输送管道接入一段透明管，所述的透明管两侧对应地设有发光装置和光电转换装置，所述的发光装置间隔着所述的透明管对准所述的光电转换装置；所述的发光装置和光电转换装置上设有遮光罩；所述的光电转换装置通过一放大器连接一单片机，所述的单片机的信号输出端口连接一设置在所述的输气管上的伺服调压阀和用于驱动所述的送粉器的伺服电机。
进一步，所述的放大器和单片机之间还连有一个信号调理器，所述的信号调理器输出供单片机使用的标准的采集信号。
本发明的工作原理是：传感器通过管接头与输送管道连接，发光装置发出的光线经通有粉末气流的透明管后被光电转换装置接收，光电转换装置所接收到的光线强度与透明管中粉末的流量相关，粉末流量越大光线衰减越大，光电转换装置获得的光强就越小。这样，通过检测光电转换装置输出的电信号可以计算出流经透明管的粉末流量的大小。
管道内的浓度和流量信号通过放大、计算处理后，由单片机反馈到伺服电机和伺服调压阀，形成闭环控制。
本发明适用于激光熔覆、喷焊、喷涂、冶金、快速成形等工业领域中通过气力与管道输送金属粉末与陶瓷粉末的场合进行粉末输送量的检测，也适用于其他领域中需要检测气力输送粉末量的场合。
本发明的优点是：可以接入输送管道对管道中关键区域的粉末流量和粉末浓度进行检测和控制，提高气力送粉时流量和浓度的均匀性。
附图说明
图1是本发明的原理图
具体实施方式：
参照附图
本发明所述的气力输送粉末的输送精度检测与控制系统，包括连接在送粉器5上的料斗6，所述的送粉器5的出口处连接输送管道1，所述的料斗6上方连接输气管7，所述的输送管道1接入一段透明管12，所述的透明管12两侧对应地设有发光装置4和光电转换装置10，所述的发光装置4间隔着所述的透明管12对准所述的光电转换装置10；所述的发光装置4和光电转换装置10上设有遮光罩3；所述的光电转换装置10通过一放大器连接一单片机11，所述的单片机11的信号输出端口连接一设置在所述的输气管1上的伺服调压阀8和用于驱动所述的送粉器的伺服电机9。
所述的放大器和单片机之间还连有一个信号调理器，所述的信号调理器输出供单片机使用的标准的采集信号。
器件的选择方面：
发光装置4选取：可以根据粉末输送量的不同选用高亮发光二极管或小功率激光发生器，在本发明所做的试验中，粉末输送量在0-30g/min范围内时，采用高亮发光二极管有很好的效果；粉末输送量在20-100g/min范围内时，采用5mW激光发生器效果较好。
送粉器5选取：采用电机调速的辊轮式、螺旋式、刮板式等送粉装置均可作为可选方案，本发明实验中采用的方案是辊轮式送粉器。
调压阀8的选取：电-气比例阀是一种优选的方案。
电机9选取：可以采用交流伺服电机或步进电机作为可选的调速电机，在本发明所做实验中，步进电机是一种经济性比较好的选择。
光电转换装置10选取：光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管与光电池均可用做可选的光敏器件，这些光敏器件通过与运算放大器连接组成光电转换装置，本发明的实验中，所采用的方案是采用光敏二极管与运算放大器组成光电转换装置。
控制器11的选取：PLC、计算机、单片机均可作为可选的控制权，本发明实验中采用的是使用单片机开发的控制权。
透明管12：玻璃透明管或塑料透明管都可作为可选器件，本发明实验中采用的是塑料透明管。
在送粉量为0-30g/min的应用场合中优选的一种方案：采用高亮红色发光二极管作为发光装置4，采用滚轮式送粉器作为送粉器5，电-气比例阀作为调压阀8，步进电机作为电机9，光敏二极管与运算放大器组成光电转换装置10，采用PIC12F675单片机开发的控制器11，塑料透明管作为透明管12，该方案实现的送粉控制精度达到偏差在0.28g/min以下。
本发明的工作原理是：传感器通过管接头与输送管道1连接，发光装置4发出的光线经通有粉末气流的透明管12后被光电转换装置10接收，光电转换装置10所接收到的光线强度与透明管12中粉末的流量相关，粉末流量越大光线衰减越大，光电转换装置10获得的光强就越小。这样，通过检测光电转换装置10输出的电信号可以计算出流经透明管12的粉末流量的大小。
管道内的浓度和流量信号通过放大、计算处理后，由单片机反馈到伺服电机和伺服调压阀，形成闭环控制。
本发明适用于激光熔覆、喷焊、喷涂、冶金、快速成形等工业领域中通过气力与管道输送金属粉末与陶瓷粉末的场合进行粉末输送量的检测，也适用于其他领域中需要检测气力输送粉末量的场合。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。