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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 木料密度快速測量儀
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 綜合使用嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、稱重傳感器和激光測距技術(shù)，結(jié)合合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)外觀設(shè)計(jì)加工，制造出高精度、高速度且性能穩(wěn)定可靠實(shí)用的在線木料密度測量儀器。整個密度測量由系統(tǒng)一步完成，可在保證木料完整性和精確度的前提下實(shí)現(xiàn)對木料密度的快速測量。同時該儀器操作簡單方便，適合工人使用，可以在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的同時為企業(yè)降低生產(chǎn)成本，系統(tǒng)的可靠性和耐用性滿足工業(yè)級的要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前市場上現(xiàn)有的幾種密度測量儀，皆為檢驗(yàn)室用品，只能用于抽樣檢測。檢驗(yàn)時不僅需要將樣品切片，破壞了木料樣品的完整性與原有特性；而且必須由專業(yè)人員進(jìn)行操作，檢驗(yàn)耗時耗力。而工廠實(shí)際應(yīng)用常常需要在線的實(shí)時快速檢測，要求操作簡便穩(wěn)定，在保證在線高速和精確的前提下，還要求測量儀器能長時間無故障連續(xù)運(yùn)行，適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。 為此我們設(shè)計(jì)了此款木料密度快速測量儀。其可在保證木料完整性和精確度的前提下實(shí)現(xiàn)對木料密度的快速測量，同時該儀器操作簡單方便，適合工人使用，可以在提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的同時為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。 本作品可無損、快速、在線測量各種合適尺寸的規(guī)則物料的密度，目前已在作為生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域前端產(chǎn)品的常熟市卡柏先進(jìn)復(fù)合材料有限公司試用，且試用情況良好。在試用了本木料密度快速測量儀之后，該公司的生產(chǎn)效率得到大幅度的提高。選料車間操作工人由原手工測量的3組6人減到現(xiàn)在的2人，由原來每天檢測4立方提高到40立方以上，使該企業(yè)克服原來嚴(yán)重影響產(chǎn)量和質(zhì)量的瓶頸，幫助該公司在節(jié)省人力資源的基礎(chǔ)上整體生產(chǎn)質(zhì)量和效率得到大幅度提升。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 實(shí)現(xiàn)對木料的無損測量，提高測量速度與精度并增加產(chǎn)品的可維護(hù)性與升級空間。該作品集成激光測距技術(shù)、稱重傳感器技術(shù)及嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和接口技術(shù)。 創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵： 1.實(shí)現(xiàn)了對較規(guī)則物料密度的無損測量，填補(bǔ)市場在該領(lǐng)域的空白。 2.質(zhì)量測量模塊采用多點(diǎn)壓力傳感器，輔以計(jì)算機(jī)多點(diǎn)測量平衡數(shù)學(xué)模型，克服測量較長物體時發(fā)生抖動對精度的影響。 3.采用高精度激光測距技術(shù)以及高靈敏度的壓電傳感器，減小了密度測量誤差，滿足企業(yè)對其密度測量精度的要求。需解析激光測距傳感器的通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)無縫連接；需對測量到的數(shù)字信號進(jìn)行濾波處理，產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)。 4.采用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)采集與運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對規(guī)則物料密度的快速在線檢測，以滿足工廠對產(chǎn)量和質(zhì)量的苛刻要求。 5.采用人性化的外觀設(shè)計(jì)和合理堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利于工人操作和維護(hù)，提高了儀器的持久耐用，電器性能指標(biāo)滿足工業(yè)級別的要求。 6.友好的人機(jī)接口。儀器由普通工人操作，在軟件設(shè)計(jì)時體現(xiàn)了更多的使用簡易性。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1)被測物體類型：規(guī)則物料； 2)量程 1： 250~750mm; 2： 750~ 1250mm； 重量： 0~3000g； 3)工作電壓： 220v； 4)質(zhì)量測量誤差：≤3g 5)長寬高測量誤差：≤1mm； 6)密度誤差：≤±3%； 7)精度：0.1kg/m3； 8)測量時間：≤2s； 9)使用溫度：-20~50℃； 10)無故障時間：>10000小時。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前市場上的密度儀多采用阿基米德的浮力測量法求密度，需采用木料的切片進(jìn)行測量，這樣不僅破壞了木料的完整性，而且步驟復(fù)雜，測量時間較長，因此該測量方式不能實(shí)現(xiàn)在線無損檢測，無法滿足工廠對測量速度的要求。 為此本作品采用了高靈敏的稱重傳感器技術(shù)和激光測距技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對物料質(zhì)量和體積的無損測量，通過公式：ρ=m/v計(jì)算出物料的密度，既保證了檢測結(jié)果的精確性，又保證了被測物料的完整性；同時，本作品采用了嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使檢測和計(jì)算一步完成，提高了檢測的效率；密度儀的整體結(jié)構(gòu)考慮采用堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以克服使用中的碰撞和磨損，保證儀器的耐用性。電器性能指標(biāo)也要滿足工業(yè)級別的要求，以填補(bǔ)目前市場上在線無損密度測量的空缺。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、 2010年12月獲校第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎； 2、 2011年3月獲得中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的實(shí)用新型專利授權(quán)批準(zhǔn)。授權(quán)專利號：201020570438.0 4、 2011年4月常熟質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量測試所出具檢驗(yàn)報告； 4、 2011年4月教育部科技查新工作站出具查新報告。 （詳見附件）
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作開發(fā)或銷售，利潤分成。
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 本作品采用多種先進(jìn)傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、人性化的人機(jī)界面和堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可無損、快速、在線測量各種合適尺寸的規(guī)則物料的密度，目前已在作為生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域前端產(chǎn)品的常熟市卡柏先進(jìn)復(fù)合材料有限公司試用，且試用情況良好。該公司的生產(chǎn)效率得到大幅度的提高。選料車間操作工人由原手工測量的3組6人減到現(xiàn)在的2人，由原來每天檢測4立方提高到40立方以上，使該企業(yè)克服之前嚴(yán)重影響產(chǎn)量和質(zhì)量的瓶頸，幫助該公司在節(jié)省人力資源的基礎(chǔ)上整體生產(chǎn)質(zhì)量和效率得到大幅度提升。 該作品應(yīng)用前景廣泛。在國家對開發(fā)清潔能源的大力支持下，風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域發(fā)展迅猛，目前僅風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片生產(chǎn)產(chǎn)值已超4億人民幣。輕木質(zhì)量篩選是保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片質(zhì)量的重要工序之一，本作品實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片原料的無損、高速、在線篩選，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片生產(chǎn)工序的自動化邁出了重要的一步。 除此之外，本作品還可適用于其他諸如家具生產(chǎn)行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、建筑材料生產(chǎn)行業(yè)等眾多領(lǐng)域。因此本作品具有十分廣泛的應(yīng)用前景。
同類課題研究水平概述
- 目前市場上現(xiàn)有的幾種密度測量儀，皆為檢驗(yàn)室用品，只能用于抽樣檢測。檢驗(yàn)時需要將樣品切片，破壞樣品的原有性能，檢驗(yàn)耗時耗力，且必須由專業(yè)人員進(jìn)行操作，同時也破壞了木料的完整性。 比如目前市場上有一款型號為MH-300w木料密度測量儀，其外觀如下： 類似該木料密度測量儀的產(chǎn)品無法應(yīng)用于工廠生產(chǎn)線的高速在線檢測和實(shí)時的質(zhì)量控制中，理由如下： 第一，此類木料密度測量儀需要通過對木料進(jìn)行切片和浸泡來測量，破壞了木料的原有物理特性，因此樣品不能再被作為原料繼續(xù)使用。 第二，工廠的環(huán)境比較復(fù)雜，灰塵相對較多，該類木料密度測量儀比較嬌貴，同時還需要其他輔助設(shè)備，如真空抽取機(jī)、紅外線水分計(jì)等。必須在環(huán)境良好的檢驗(yàn)室使用，無法勝任惡劣的工業(yè)環(huán)境。 第三，工廠在線的木料密度測量必須由工人操作，要求其操作十分簡便，然而此類木料密度測量儀操作復(fù)雜，非專業(yè)人員不能勝任。 第四，這些木料密度測量儀的測量周期長（需取樣、制樣、檢測等復(fù)雜環(huán)節(jié)），不適用于工廠的高速在線檢測。 第五，該類木料密度測量儀皆只對木料進(jìn)行抽樣檢測，無法實(shí)現(xiàn)木料篩選環(huán)節(jié)的全面質(zhì)量控制； 綜上，該類木料密度測量儀不能滿足保證木料的完整性的同時高速測量出木料密度，無法在工廠的生產(chǎn)線上直接應(yīng)用。
