[发明专利]一种用于在线测量疏松体预制棒密度的装置及方法

权利要求书

1.一种用于在线测量疏松体预制棒密度的装置，其特征在于：包括沉积腔(1)，用来沉积疏松体(8)；

称重装置(2)，竖直滑动设置在所述沉积腔(1)上方，用来测量疏松体(8)的重量；

摄像头(4)，设置在所述沉积腔(1)外，用来采集疏松体(8)的图像数据；

数据收集分析装置(5)，与所述称重装置(2)和摄像头(4)通信连接，用来收集称重装置(2)的称重数据和摄像头(4)采集的图像，并分析测量图像中疏松体(8)部分的直径，计算疏松体(8)的实时密度数据，且所述数据收集分析装置(5)通信连接有报警器(51)；

直径校准工具(6)，用来校准所述数据收集分析装置(5)和称重装置(2)；

位移传感器(3)，设置在所述称重装置(2)底部，用来测量疏松体(8)的沉积长度，与所述数据收集分析装置(5)通信连接；

所述称重装置(2)包括竖直滑动安装在沉积腔(1)上方的基座(21)，所述基座(21)上设有伺服马达(22)、皮带(23)、卡盘(24)、称重传感器(26)、定位装置(25)，所述卡盘(24)定位转动安装在基座(21)上，所述定位装置(25)限定卡盘(24)的位置，所述伺服马达(22)和卡盘(24)之间通过皮带(23)传动；所述称重传感器(26)设置在基座(21)上端面和卡盘(24)下端面之间，且其和数据收集分析装置(5)通信连接；所述位移传感器(3)安装在基座(21)下端面上；所述卡盘(24)上卡接有与其同轴且竖直设置的吊杆(28)，所述吊杆(28)下端穿过基座(21)，用于安装伸入沉积腔(1)内的种子棒(7)；所述基座(21)上还盖设有防尘罩(27)。

2.根据权利要求1所述的一种用于在线测量疏松体预制棒密度的装置，其特征在于：所述直径校准工具(6)包括竖直设置的打孔连杆(61)，所述打孔连杆(61)下端安装有多个与其同轴的校准圆盘(62)，多个所述校准圆盘(62)的直径从下往上依次增大。

3.根据权利要求2所述的一种用于在线测量疏松体预制棒密度的装置，其特征在于：所述称重传感器(26)绕吊杆(28)圆周阵列设有三个，称量的疏松体(8)重量分别为M1、M2、M3。

4.一种用于在线测量疏松体预制棒密度的方法，其特征在于：使用权利要求3所述的一种用于在线测量疏松体预制棒密度的装置，

S1、调试所述数据收集分析装置(5)、校准称重传感器(26)零点；

S2、在所述吊杆(28)上安装种子棒(7)，并在种子棒(7)安装完成后设置称重传感器(26)零点；

S3、在所述数据收集分析装置(5)内输入种子棒(7)的有效体积V_S和理想疏松体(8)密度ρ₀；

S4、设置所述摄像头(4)的采集时间间隔为t；

S5、调试沉积工艺，且该时间段内沉积的疏松体(8)长度为h，沉积的疏松体(8)体积为V_b；

S6、疏松体(8)开始正常沉积，所述称重装置(2)开始竖直移动，所述位移传感器(3)开始实时记录疏松体(8)的生长长度L_i并反馈到数据收集分析装置(5)；当疏松体(8)达到生长高度L₀时，疏松体(8)外径开始稳定，该时间段内沉积的疏松体(8)长度为L₀，沉积的疏松体(8)体积为V_g；所述摄像头(4)和数据收集分析装置(5)开始采集实时计算疏松体(8)密度的初始数据；

S7、所述摄像头(4)根据设定的采集时间间隔t进行疏松体(8)图像数据的采集并反馈到数据收集分析装置(5)，所述数据收集分析装置(5)测量疏松体(8)对应高度L_i、L_i+1位置的疏松体(8)直径D_i、D_i+1；

S8、所述称重传感器(26)实时记录疏松体(8)的重量M，并将M反馈到数据收集分析装置(5)；

S9、所述数据收集分析装置(5)根据采集的对应高度的疏松体(8)重量及直径实时计算出疏松体(8)的密度ρ，计算公式为

S10、实时计算的疏松体(8)密度ρ和初始设置的理想疏松体(8)密度ρ₀比较，若ρ超出允许的偏差范围，所述报警器(51)报警。