Устройство для контроля и управления процессом термического напыления



Устройство для контроля и управления процессом термического напыления
Устройство для контроля и управления процессом термического напыления

 


Владельцы патента RU 2479861:

Чивель Юрий Александрович (BY)

Данное изобретение относится к области термического напыления изделий из порошковых материалов и может быть использовано при напылении изделий из порошков различных материалов в том числе методом холодного напыления. Устройство содержит устройство подсветки, видеокамеру, оптическую ловушку, световозвращающее зеркало и компьютер. Фотоприемник оптически связан с видеокамерой. Пирометр оптически связан с вторым фотоприемником. Устройство подсветки, видеокамера, оптическая ловушка, световозвращающее зеркало и фотоприемники располагаются на движущейся головке устройства напыления. В результате обеспечивается высокое качество изделия при высоком КПД процесса напыления за счет того, что все контролируемые параметры процесса напыления измеряются в процессе напыления устройством, которое расположено на движущейся головке устройства напыления порошка. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Данное изобретение относится к области обработки материалов и может быть использовано при получении покрытий из порошков методами термического напыления, включая холодное напыление - Cold Spray.

Известно устройство для контроля и управления процессом термического напыления Spray [1], содержащее видеокамеру с объективом, импульсный лазер и компьютер.

С помощью данного устройства невозможно получить непрерывную информацию о процессе напыления при движении головки напыления.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является представленное в [2] устройство Accuraspray, содержащее ламповый осветитель, и 2-щелевой волоконный датчик и компьютер.

Используя данное устройство, невозможно получить непрерывную информацию о процессе напыления при движении головки напыления. Кроме того устройство не позволяет измерять размеры частиц и диапазон измеряемых скоростей очень мал - до 12 м/с.

Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для контроля и управления процессом термического напыления (фиг.1, 2), содержащее узел цифровой видеокамеры 8 на основе CCD или CMOS матриц (фиг.1) с объективом 9 и поворотным зеркалом 11, волоконный фотоприемный узел 6, оптически связанный с пятном напыления 2, с объективом 5, узел подсветки 4 (см. конструкцию на фиг.2, с) с объективом 12, светоловушкой 14 и световозвращающим зеркалом 13. На тубусе видеокамеры 8 крепится фотоприемник 15, оптически с ней связанный. Все вышеперечисленные узлы установлены в боксе 10, закрепленном на подвижной головке напыления 7. Передача сигналов на пирометр и компьютер осуществляется по электрическим и оптическим кабелям. На узел подсветки (фиг.2, с) световой поток передается от мощной дуговой лампы 17 (фиг.2, а) через жидкостный световод 19. Путем фокусировки излучения эллиптическим отражателем 18 излучение лампы вводится в 1-2 мм световод 19 и по нему подается на узел подсветки (фиг.2, с), где с помощью поворотного зеркала 20 и объектива 12 трансформируется в квазипараллельный пучок.

Устройство работает следующим образом. Головка напыления 7 (фиг.1) при своем движении направляет поток частиц 3, выходящих из сопла головки, на деталь 1 с образованием покрытия 2. При высокой температуре частиц (>800-1000 К) интенсивности их свечения достаточно для регистрации видеокамерой при скоростях частиц до нескольких сотен метров в секунду. С помощью затвора камеры с регулируемой экспозицией от 1 мкс и выше обеспечивается регистрация треков частиц и по длине трека и его ширине определяются скорости и размеры частиц, а по интенсивности излучения трека определяется температура частиц. Для визуализации холодных частиц осуществляется подсветка потока частиц с помощью узла подсвета 4. Параллельный световой поток, сформированный объективом 12, проходит через поток и попадает на зеркало 13. Большая часть потока излучения этим зеркалом возвращается в аппертуру объектива 12, что увеличивает интенсивность освечивания частиц. Оставшаяся часть светового потока проходит в светоловушку 14. Это позволяет избежать паразитной засветки камеры. Рассеянный на частицах световой поток регистрируется видеокамерой 8, чем и обеспечивается визуализация их треков.

Разработанная система подсветки позволяет регистрировать холодные частицы размером до 6 мкм при скорости движения частиц до 2 км/с.

При работе с импульсными источниками потоков частиц, как-то установки детонационного напыления, импульсный Cold Spray или импульсные плазменные пушки, возникает необходимость синхронизации работы видеокамер и других устройств с моментом выхода потока частиц из сопла головки напыления. С этой целью у среза сопла дополнительно установлен фотоприемник 15, оптически связанный с видеокамерой 8.

Для уменьшения потока информации на систему управления разработано устройство, позволяющее уменьшить число работающих пикселей ССД камеры при одновременном увеличении частоты работы камеры. На матрицу ССД камеры устанавливается диафрагма 16 с тремя щелями, перпендикулярными изображению треков частиц, при этом ширина щелей одинаковая и несколько больше максимального диаметра частиц, а расстояния между щелями равны. При программной обработке в режиме реального времени система распознает только те треки, у которых два временных интервала совпадают. В отличие от известных устройств, работающих на аналогичных принципах, заявляемое устройство позволяет с высокой точностью измерять и размеры частиц.

С помощью волоконного фотоприемного узла 6, оптически связанного с пятном напыления 2, изображение участка поверхности детали в области нанесения покрытия объективом 5 проецируется на торец оптического волокна диаметром 1-2 мм и передается на 2-канальный пирометр. Тем самым обеспечивается регистрация яркостной и цветовой температуры поверхности в процессе нанесения покрытия. Совокупность постоянно регистрируемых параметров дает возможность управлять процессом, регулируя скорость перемещения головки напыления, давление несущего газа и его подогрев, массовую скорость подачи порошка.

Список литературы

1. Thermal Spray 2001: new surface for a new millennium. Proc. ITSC 2001. C.Berndt, K.Knor, E. Lugscheider Ed. PP.730-734. 2001.

2. Thermal Spray: Surf Engineering via Appl. Research. С. Berndt Ed. PP.1131-1133.2000.

1. Устройство для контроля и управления процессом термического напыления порошка, содержащее устройство подсветки, видеокамеру, оптическую ловушку, световозвращающее зеркало и компьютер, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит фотоприемник, оптически связанный с видеокамерой, и пирометр с оптически связанным с ним вторым фотоприемником, причем устройство подсветки, видеокамера, оптическая ловушка, световозвращающее зеркало и фотоприемники расположены на движущейся головке устройства напыления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в плоскости матрицы видеокамеры дополнительно размещена диафрагма с тремя щелями, перпендикулярными изображению треков регистрируемых частиц, причем размеры щелей и расстояния между щелями равны между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике управления процессом получения хлористого калия при формировании раствора вводом воды в осветленный насыщенный раствор, поступающий со стадии растворения сильвинитовых руд и осветления жидкой фазы, на установках вакуум-кристаллизации.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области контроля параметров условий труда, и может быть использовано для контроля и управления уровнями факторов производственной среды.

Изобретение относится к технологическим процессам осветления и обесцвечивания воды и может быть использовано для регулирования процессов коагуляции и фильтрования на сооружениях, работающих по схеме: смеситель - контактный осветлитель.

Изобретение относится к способам выделения и очистки капролактама из смеси с водой и примесями. .

Изобретение относится к новому способу управления процессом дистилляции капролактама, заключаемуся в управлении процессом трехступенчатой дистилляции капролактама в присутствии щелочи, включающим сборники, испарители, паровые эжекторы, кондесаторы при подаче сырого капролактама, пара и отводе очищенного капролактама, конденсата, дополнительно содержащим насосы подачи сырого капролактама и щелочи с датчиками расхода, клапаном и фильтром; насадочную колонну обезвоженного капролактама для первого испарителя; конденсаторы второго испарителя; испаритель тяжелокипящих примесей, соединенный с третьим испарителем; насос подачи обезвоженного капролактама с датчиком расхода и клапаном на второй испаритель; насос подачи неочищенного капролактама с датчиком расхода и клапаном на третью ступень; насос подачи очищенного капролактама с датчиком расхода, клапаном и фильтрами; насос подачи отходов на следующие стадии; вакуумметры; датчики температуры, давления с клапанами на подаче пара в испарители, установленные на трубопроводах; задают расход сырого капролактама и щелочи на испарители, предельные значения температуры, остаточного давления, давления греющего пара в испарители и пароэжекторы, определяют текущие отклонения указанных параметров и воздействуют соответственно на клапаны подачи пара в испарители, на пароэжекторы и направляют очищенный капролактам далее, а отходы на нейтрализацию.

Изобретение относится к области нефтепереработки. .

Изобретение относится к области производства синтетических каучуков эмульсионной полимеризации, а именно к стадии выделения каучуков из латексов с применением коагулянтов.

Изобретение относится к способам управления процессами химико-технологических предприятий. .

Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами по заданной траектории. .

Изобретение относится к области автоматизации, в частности к устройствам управления дискретными электротехническими системами промышленного, сельскохозяйственного и иного назначения.

Изобретение относится к области автоматизации систем водоочистки и может быть использовано при разработке установок для очистки промышленных сточных вод, хозяйственно-бытовых сточных вод, дренажных вод с орошаемых земель, организованных и неорганизованных стоков с территорий населенных пунктов и промышленных площадок, сельскохозяйственных полей и крупных животноводческих комплексов, а также для водоподготовки и организации питьевого водоснабжения.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к управлению газодизель-генераторными установками (ГДГУ) с комбинированными разнофазными режимами подачи топлив.

Изобретение относится к области автоматического управления динамическими объектами и может быть использовано при автоматическом управлении многозвенными манипуляторами, устанавливаемыми на подводных аппаратах (ПА).

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения. .

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к автоматизированным системам управления энергоблоками атомных электростанций, функциональным элементам таких систем, контроля и безопасности их работы.

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему способу определения гранулометрических характеристик дисперсных материалов и может быть использовано во многих отраслях промышленности: пищевой, фармацевтической, косметической, химической, строительстве (при определении качества строительных материалов), для контроля взрывчатых веществ, т.е.
Наверх