地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明為地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)及其操作方法；該系統(tǒng)的核心為控制單元，其包括主控模塊、備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊；備料控制模塊與備料單元的信號輸入端相連接，以控制備料單元的真空度，控制物料依次傳輸至備料單元和物料混合單元；物料攪拌控制模塊的信號輸出端與物料混合單元的信號輸入端相連接，以控制物料混合的攪拌速度；三軸定位模塊的信號輸出端與澆注單元的信號輸入端相連接，以控制澆注單元中澆注管路的位置，實現(xiàn)備料、物料混合以及澆注過程的自動化控制系統(tǒng)；本發(fā)明能按照設(shè)定配方進(jìn)行精確稱重配比，避免產(chǎn)生人工誤差，且采用機(jī)械混合代替人力攪拌，具有可重復(fù)性，提高地震物理模型制作的效率和精確度。
【專利說明】地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)及其操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種自動化配料澆注裝置，尤其涉及地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)及其操作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲地震物理模擬主要研究模擬地震波在各種地球物理構(gòu)造中傳播的運動學(xué)和動力學(xué)特征，它是將野外的地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)體按照一定的模擬相似比設(shè)計模型，在實驗室內(nèi)按要求制作好模型，用超聲波探測的方法，模擬野外地震勘探方法進(jìn)行的一種科學(xué)研究方法。
[0003]地震物理模型要按一定的尺寸將野外的地質(zhì)體縮小，故在設(shè)計物理模型時必須考慮模型與實際地質(zhì)體之間的相似性。同時還需考慮邊界效應(yīng)，模型尺寸要遠(yuǎn)大于目標(biāo)地質(zhì)體縮小后的尺寸，使在數(shù)據(jù)采集時不至于將模型邊界產(chǎn)生的繞射影響到目標(biāo)地質(zhì)體的反射信息。在考慮幾何相似的同時，還要考慮時間、頻率、速度、密度、彈性模量、粘滯系數(shù)、衰減系數(shù)、波形和波譜等方面的相似。但在地震物理模擬實驗中，要同時滿足全部單值量判據(jù)相等十分困難，這種情況下應(yīng)保證對問題起主要作用的單值量判據(jù)相等，對較次要的因素而且實現(xiàn)起來有困難的單值量判據(jù)，可以放松要求使其得到大致近似的滿足，甚至可以忽略它不給予考慮，滿足關(guān)鍵的幾項相似，就可以在一定精度下解決實際問題。在具體設(shè)計模型時，通常先根據(jù)實驗條件選定模型尺寸比例，確定尺寸比例后，再根據(jù)單值判據(jù)確定其它參數(shù)。
[0004]目前國內(nèi)進(jìn)行地震物理模型制作都是采用手工攪拌澆注，存在的主要問題是材料配方很多，每次用量不固定，外界溫度影響等因素難以機(jī)械化操作，另外手工攪拌也會對環(huán)境造成污染，對操作人員帶來傷害。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的地震模型制作技術(shù)機(jī)械化程度、安全性較低的缺陷，提供了一種地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)及其操作方法，實現(xiàn)了地震物理模型自動化澆注，減少化工材料對環(huán)境和人造成的污染，為地震物理模型制作提供合適的手段。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明的第一個保護(hù)主題是:地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)；
[0008]地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括備料單元、物料混合單元以及澆注單元；所述備料單元的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述物料混合單元的輸出端與所述澆注單元的輸入端相連接；
[0009]其特征在于:
[0010]所述系統(tǒng)還包括控制單元；
[0011]所述控制單元包括主控模塊、備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊；所述主控單元的信號輸出端分別與所述備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊的信號輸入端電連接；
[0012]所述備料控制模塊與所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述備料控制模塊控制所述備料單元的真空度，控制物料依次傳輸至所述備料單元和物料混合單元；
[0013]所述物料攪拌控制模塊的信號輸出端與所述物料混合單元的信號輸入端相連接，通過所述物料攪拌控制模塊控制物料混合的攪拌速度；
[0014]所述三軸定位模塊的信號輸出端與所述澆注單元的信號輸入端相連接，通過所述三軸定位模塊控制所述澆注單元中澆注管路的位置，實現(xiàn)備料、物料混合以及澆注過程的自動化控制系統(tǒng)。
[0015]本系統(tǒng)中的控制單元為可編程控制器。
[0016]可編程控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。
[0017]所述控制單元為可編程控制器，其功能主要有以下幾種:
[0018]I)設(shè)定材料配方，通過密碼口令可以設(shè)定16組固定配方，工作時直接調(diào)??；
[0019]2)設(shè)定物料管路的澆注速度，可以根據(jù)模型大小，控制出膠速度；
[0020]3)設(shè)定復(fù)合材料比例，可以設(shè)定不同流速來控制復(fù)合材料配比；
[0021]4)設(shè)定分布澆注，可以根據(jù)模型層數(shù)要求，設(shè)定幾組配方分布澆注；
[0022]5)設(shè)定控制備料釜的加熱溫度；
[0023]6)設(shè)定控制真空攪拌速度；
[0024]7) 一鍵快速清洗功能，防止物料混合單元堵塞。
[0025]所述系統(tǒng)包括至少一個所述備料單元；
[0026]每個所述備料單元包括物料罐1、備料釜2、真空泵3以及出料泵；
[0027]所述備料釜2的進(jìn)料口與所述物料罐I相連接，所述備料釜2的出料口與所述出料泵相連接，所述出料泵的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述備料釜2的抽真空端口與所述真空泵3相連接；
[0028]所述備料控制模塊包括抽真空子模塊；所述抽真空子模塊與所述真空泵3的信號輸入端相連接，通過所述抽真空子模塊控制所述真空泵3的啟停，即控制所述備料釜2的真空度。
[0029]所述備料單元還包括第一閥門S1、第二閥門S2以及第三閥門S3 ；
[0030]所述第一閥門SI設(shè)置在所述備料釜2的進(jìn)料口處，所述第二閥門S2設(shè)置在所述備料釜2的抽真空端口處，所述第三閥門S3設(shè)置在所述備料釜2的出料口處；
[0031]所述備料控制模塊還包括閥門控制子模塊，所述閥門控制子模塊分別與所述第一閥門S1、第二閥門S2、第三閥門S3的信號輸入端相連接。
[0032]所述備料單元的數(shù)量為2?6個；
[0033]各所述備料單元并行設(shè)置，且各所述備料單元的輸出端匯總連接至所述物料混合單元；
[0034]所述備料控制模塊還包括路徑選擇子模塊；所述路徑選擇子模塊分別與各所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述路徑選擇子模塊分別控制各所述備料單元的啟停。
[0035]所述備料單元還包括加熱部件；
[0036]所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜2外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面；
[0037]所述控制單元還包括加熱控制模塊，所述加熱控制模塊與所述加熱部件的信號輸入端相連接，通過所述加熱控制模塊控制所述加熱部件的啟停。
[0038]在具體實施中，加熱部件為自控溫電熱帶，其包裹設(shè)置在備料釜2外圍。
[0039]所述備料單元還包括一組液位傳感器；
[0040]一組所述液位傳感器分別設(shè)置在所述備料釜2中的液位上限處和液位下限處，每個所述液位傳感器的信號輸出端分別與所述閥門控制子模塊以及抽真空子模塊的信號輸入端相連接，通過一組所述液位傳感器的感應(yīng)結(jié)果控制所述第一閥門SI以及真空泵3的啟停，即控制所述備料釜2開始吸料或停止吸料。
[0041]在具體實施中，當(dāng)液位高于上限值時，通過閥門控制子模塊關(guān)閉一號閥門SI，同時關(guān)閉真空泵3，備料釜2停止吸料；當(dāng)液位低于下限值時，通過閥門控制子模塊打開一號閥門SI，并打開真空泵3，備料釜2開始吸料。
[0042]所述系統(tǒng)還包括計量單元；
[0043]所述計量單元包括步進(jìn)電機(jī)和霍爾齒輪；所述步進(jìn)電機(jī)的信號輸出端與所述出料的信號輸入端電連接，所述霍爾齒輪設(shè)置在所述出料泵的輸出端；
[0044]所述控制單元還包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊和質(zhì)量計量模塊；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊的信號輸出端與所述步進(jìn)電機(jī)的信號輸入端相連接，所述質(zhì)量計量模塊的信號輸入端與所述霍爾齒輪的信號輸出端相連接，通過所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，控制物料流出所述出料泵的速度，物料的流動帶動所述霍爾齒輪計數(shù)，所述質(zhì)量計量模塊根據(jù)所述霍爾齒輪的計數(shù)脈沖獲取單品種物料的重量。
[0045]所述控制單元還包括顯示模塊；
[0046]所述顯示模塊的信號輸入端與所述質(zhì)量計量模塊的信號輸出端相連接，物料的稱重結(jié)果通過所述質(zhì)量計量模塊傳輸至所述顯示模塊。
[0047]所述物料混合單元包括混合容器4和攪拌轉(zhuǎn)子5 ；
[0048]所述混合容器4的進(jìn)料口與所述備料單元的出料口相連接，所述混合容器4的出料口與澆注單元的輸入端相連接，所述攪拌轉(zhuǎn)子5設(shè)置在所述混合容器4內(nèi)腔；
[0049]所述物料攪拌控制模塊的信號輸出端與所述攪拌轉(zhuǎn)子5的信號輸入端電連接，通過所述物料攪拌控制模塊控制所述攪拌轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各路物料在所述混合容器4中的均勻混合。
[0050]所述攪拌轉(zhuǎn)子5的外表面軸向上分布有槽紋；
[0051]所述槽紋外表面設(shè)置有一組齒條；一組所述齒條沿所述攪拌轉(zhuǎn)子5周向分布，且一組所述齒條與所述槽紋嚙合連接；
[0052]所述混合容器4的直徑為30?50cm,長度范圍是100?150cm ;混合容器4與攪拌轉(zhuǎn)子5的間隙寬度為Imm?3mm。
[0053]各路物料膠水由于是步進(jìn)電機(jī)的抽動，有一定的壓力，可以在攪拌轉(zhuǎn)子5的空隙和攪拌轉(zhuǎn)子與混合容器4間的間隙流過，隨著攪拌轉(zhuǎn)子5的高速轉(zhuǎn)動從而達(dá)到充分?jǐn)嚢琛?br> [0054]所述物料混合單元還包括清洗部件和烘干部件，所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器4的進(jìn)料口相連接；
[0055]所述控制單元還包括清洗控制模塊和烘干控制模塊；所述清洗控制模塊和烘干控制模塊的信號輸出端分別與所述清洗部件和烘干部件的信號輸入端相連接，分別控制所述清洗部件和烘干部件的啟停。
[0056]在具體實施中，清洗部件是對混合單元連續(xù)噴入酒精，并通過攪拌轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)動使混合容器4內(nèi)充滿高速旋轉(zhuǎn)流動的酒精再噴射出去，達(dá)到清洗的功效。烘干部件是在酒精清洗之后向混合容器4中吹入經(jīng)壓縮的高壓空氣。
[0057]所述澆注單元包括真空箱6、澆注模具7、機(jī)械手8、三軸定位軌道9以及澆注管線10 ；
[0058]所述澆注模具7固定設(shè)置在所述真空箱6內(nèi)部，所述三軸定位軌道9固定設(shè)置在所述真空箱6頂部，所述機(jī)械手8兩端分別與所述三軸定位軌道9以及所述澆注管線10固定連接；所述澆注管線10 —端與所述物料混合單元的輸出端相連接；
[0059]所述三軸定位模塊的信號輸出端與所述三軸定位軌道9的信號輸入端相連接，通過所述三軸定位模塊控制所述三軸定位軌道9帶動所述機(jī)械手8做三維軸向運動，使所述澆注管線10位于澆注位置上。
[0060]本發(fā)明的第二個保護(hù)主題是:利用所述系統(tǒng)實現(xiàn)的地震物理模型自動化澆注方法;
[0061]所述方法的具體步驟為:
[0062]步驟I，搭建所述地震物理模型自動化澆注系統(tǒng):
[0063]將所述備料單元、計量單元、物料混合單元以及澆注單元依次通過物料管路連接；
[0064]步驟2，設(shè)置物理參數(shù):
[0065]所述物理參數(shù)包括物料配方、復(fù)合物料比例、加熱溫度、物料的流動速度、物料混合的攪拌轉(zhuǎn)速、澆注位置的坐標(biāo)以及澆注速度；
[0066]步驟3，備料步驟；
[0067]分別對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐I中的物料在負(fù)壓作用下吸入所述備料釜2 ；
[0068]步驟4，物料稱重步驟；
[0069]通過所述控制單元控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動各所述出料泵將各路物料由各所述備料釜2按照所述步驟2的預(yù)設(shè)速度同步抽出至所述混合容器4，并通過所述霍爾齒輪脈沖計數(shù)，獲取各路物料的重量，將計量結(jié)果傳輸至所述顯示單元；
[0070]步驟5,物料混合步驟；
[0071]控制所述攪拌轉(zhuǎn)子5按照所述步驟2預(yù)設(shè)的攪拌速度旋轉(zhuǎn)，均勻混合各路物料；
[0072]步驟6，澆注步驟:
[0073]控制所述機(jī)械手8協(xié)同所述澆注管線10沿所述三軸定位軌道9運動至所述步驟2預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置，并將所述步驟5獲取的混合物料按照所述步驟2預(yù)設(shè)的澆注速度輸出，完成澆注；
[0074]步驟7，判斷步驟:
[0075]判斷當(dāng)前澆注位置是否為本次澆注流程的最后一個澆注位置；
[0076]若是，則地震物理模型的澆注完成，并順序執(zhí)行步驟8 ；
[0077]若不是，則對下一個預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置執(zhí)行步驟6至步驟7的操作；
[0078]步驟8，清洗混合容器:
[0079]啟動所述清洗部件，將清洗液注入所述混合容器4，并通過所述攪拌轉(zhuǎn)子5攪拌沖洗；再啟動所述烘干部件，將壓縮氣體吹入所述混合容器4，烘干所述述混合容器4。
[0080]在具體實施中:
[0081]在所述步驟I中，在所述備料釜2與物料罐I之間設(shè)置一號閥門S1、所述備料釜2與真空泵3之間設(shè)置二號閥門S2，在所述備料釜2的出料口處設(shè)置三號閥門S3 ;將各所述備料釜2的出料口匯總連接至所述混合容器4的輸入端；將所述澆注模具7固定在所述真空箱6內(nèi)部，所述三軸定位軌道9固定設(shè)置在所述真空箱6頂部，所述機(jī)械手8固定設(shè)置在所述三軸定位軌道9上，所述澆注管線10—端伸入所述真空箱6，并與所述機(jī)械手8固定連接；
[0082]所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜2外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面，并通過所述控制單元控制所述加熱部件的啟停；所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器4的輸入端相連接。
[0083]所述步驟3的具體過程為:
[0084]步驟3-1，備料釜吸料步驟；
[0085]開啟所述一號閥門SI和二號閥門S2，關(guān)閉所述三號閥門S3 ;通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵3對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐I中的物料在負(fù)壓作用下吸入各所述備料釜2中；
[0086]步驟3-2，物料的加熱處理步驟；
[0087]通過所述控制單元控制所述加熱部件，對所述備料釜2以及所述備料單元中各段物料物料管路進(jìn)行加熱，直至達(dá)到所述步驟2預(yù)設(shè)的加熱溫度；
[0088]步驟3-3，物料的真空脫泡處理；
[0089]關(guān)閉所述一號閥門SI，再次通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵3對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，直至所述備料釜2中的氣壓值達(dá)到-0.1mPa，打開所述三號閥門S3。
[0090]預(yù)熱后的物料更容易抽真空脫泡，同時也增加流動性，便于后面的流出。系統(tǒng)在這個過程之后由預(yù)設(shè)好的配方進(jìn)行流動精確稱重，流動混合攪拌，這樣就可以實現(xiàn)邊稱重，邊攪拌，邊澆注，提高了工作效率。
[0091 ] 在所述步驟5中，所述攪拌轉(zhuǎn)子5圍繞所述混合容器4的中心軸線旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘。
[0092]本發(fā)明的特點是:
[0093]備料單元實現(xiàn)了復(fù)合材料的的獨立備料方式，通過控制單元控制各組分的流量，來控制不同材料的復(fù)合比例，并在混合單元采用動態(tài)混合器混合配制復(fù)合材料，在真空箱內(nèi)完成真空澆注。
[0094]獨立的四套計量單元，可以澆注16種不同的配方。備料單元配備真空脫泡功能，除盡物料中的氣泡。采用步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動齒輪計量系統(tǒng)，計量精準(zhǔn)?？稍O(shè)定單步注膠量，其注膠精度±2%，可設(shè)定注膠速度和混合比例。
[0095]采用動態(tài)混合器均勻混合膠水，且配備清洗單元，設(shè)備維護(hù)方便。對于較粘稠的材料，從料罐到物料管線均采用電加熱方式，恒溫控制，增強(qiáng)材料的流動性，采用真空輔助自動吸料的方式，使加料變得更加簡單和輕松。
[0096]采用可編程控制器，所有參數(shù)均可通過在觸摸屏設(shè)定完成，灌膠過程完全處于真空狀態(tài)下，且真空度及保持時間可根據(jù)工藝要求調(diào)整，自動灌膠單元采用龍門架結(jié)構(gòu)，機(jī)械手實現(xiàn)灌膠過程自動化。
[0097]從物料按配方流出備料釜開始計量稱重，然后匯聚到混膠頭經(jīng)過高速混合輸出，再經(jīng)過機(jī)械手定位到需要的位置進(jìn)行澆注。由于這個過程是持續(xù)進(jìn)行的而不是手工澆注一次稱重、攪拌、澆注，故可以實現(xiàn)邊稱重、邊攪拌、邊澆注，直到模型澆注完成。
[0098]系統(tǒng)還具有自動清洗的功能，每次灌膠生產(chǎn)結(jié)束后，通過點擊觸摸屏清洗開關(guān)。設(shè)備自動將混合器清洗閥門打開，清洗溶劑會自動進(jìn)入混合器內(nèi)先進(jìn)行沖洗，然后再用干燥空氣吹干，反復(fù)幾次，從而清潔混合器中的殘余材料。
[0099]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0100]I)系統(tǒng)能按照設(shè)定配方進(jìn)行精確稱重配比，避免人工稱量操作產(chǎn)生的誤差；且采用機(jī)械混合也比人力攪拌均勻，具有可重復(fù)性，為實驗地震物理模型的制作提高了效率和精確度。
[0101]2)系統(tǒng)的備料抽真空、配比、混合、出料都在密閉條件下，避免對環(huán)境的污染。
[0102]3)系統(tǒng)的備料斧具有加熱功能，避免了冬天氣溫低時材料粘稠不易混合的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0103]圖1為本發(fā)明的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)的控制單元模塊連接示意圖；
[0104]圖2為單個備料單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0105]圖3為澆注單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0106]圖4為混合容器的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0107]圖5為攪拌轉(zhuǎn)子的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0108]圖6為本發(fā)明的地震物理模型自動化澆注方法的工藝流程圖；
[0109]附圖標(biāo)號說明:
[0110]1-物料罐；2_備料釜；3_真空泵；4_混合容器；5_攪拌轉(zhuǎn)子；
[0111]6-真空箱；7_澆注模具；8_機(jī)械手；9_三軸定位軌道；10-澆注管線；
[0112]S1-—號閥門；S2_ 二號閥門；S3_三號閥門；
[0113]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于下述的【具體實施方式】。

【具體實施方式】
[0114]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)；
[0115]所述系統(tǒng)包括備料單元、計量單元、物料混合單元以及燒注單元；所述備料單元的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述物料混合單元的輸出端與所述澆注單元的輸入端相連接；計量單元設(shè)置在備料單元與物料混合單元之間。
[0116]所述系統(tǒng)還包括控制單元；
[0117]所述控制單元包括主控模塊、備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊；所述主控單元的信號輸出端分別與所述備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊的信號輸入端電連接；
[0118]所述備料控制模塊與所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述備料控制模塊控制所述備料單元的真空度，控制物料依次傳輸至所述備料單元和物料混合單元；
[0119]所述物料攪拌控制模塊的信號輸出端與所述物料混合單元的信號輸入端相連接，通過所述物料攪拌控制模塊控制所述物料混合的攪拌速度；
[0120]所述三軸定位模塊的信號輸出端與所述澆注單元的信號輸入端相連接，通過所述三軸定位模塊控制所述澆注單元中澆注管路的位置，實現(xiàn)備料、物料混合以及澆注過程的自動化控制系統(tǒng)。
[0121]所述系統(tǒng)包括四個所述備料單元，各所述備料單元并行設(shè)置，且各所述備料單元的輸出端匯總連接至所述物料混合單元；
[0122]每個所述備料單元包括物料罐1、備料釜2、真空泵3以及出料泵；
[0123]所述備料釜2的進(jìn)料口與所述物料罐I相連接，所述備料釜2的出料口與所述出料泵相連接，所述出料泵的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述備料釜2的抽真空端口與所述真空泵3相連接；
[0124]所述備料控制模塊包括抽真空子模塊；所述抽真空子模塊與所述真空泵3的信號輸入端相連接，通過所述抽真空子模塊控制所述真空泵3的啟停，即控制所述備料釜2的真空度。
[0125]各所述備料單元中均包括第一閥門S1、第二閥門S2以及第三閥門S3 ；
[0126]所述第一閥門SI設(shè)置在所述備料釜2的進(jìn)料口處，所述第二閥門S2設(shè)置在所述備料釜2的抽真空端口處，所述第三閥門S3設(shè)置在所述備料釜2的出料口處；
[0127]所述備料控制模塊還包括閥門控制子模塊，所述閥門控制子模塊分別與所述第一閥門S1、第二閥門S2、第三閥門S3的信號輸入端相連接。
[0128]所述備料控制模塊還包括路徑選擇子模塊；所述路徑選擇子模塊分別與各所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述路徑選擇子模塊分別控制各所述備料單元的啟停。
[0129]各所述備料單元中均包括加熱部件；
[0130]所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜2外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面；
[0131]所述控制單元還包括加熱控制模塊，所述加熱控制模塊與所述加熱部件的信號輸入端相連接，通過所述加熱控制模塊控制所述加熱部件的啟停。
[0132]各所述備料單元中均包括一組液位傳感器；
[0133]一組所述液位傳感器分別設(shè)置在所述備料釜2中的液位上限處和液位下限處，通過所述控制單元控制一組所述液位傳感器的啟停。
[0134]所述計量單元包括步進(jìn)電機(jī)和霍爾齒輪；所述步進(jìn)電機(jī)與所述出料泵的信號輸入端電連接，所述霍爾齒輪設(shè)置在所述備料釜2的出料口與所述物料混合單元之間的物料管路中；
[0135]所述控制單元分別與所述步進(jìn)電機(jī)和霍爾齒輪的信號輸入端電連接，通過所述控制單元控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動所述出料泵，從而控制物料的流動速度；物料的流動帶動所述霍爾齒輪計數(shù)，所述控制單元根據(jù)所述霍爾齒輪的計數(shù)脈沖獲取單品種物料的重量。
[0136]所述物料混合單元包括混合容器4和攪拌轉(zhuǎn)子5 ；
[0137]所述混合容器4的進(jìn)料口與所述備料單元的出料口之間相連接，所述混合容器4的出料口與澆注管線10相連接；所述攪拌轉(zhuǎn)子5設(shè)置在所述混合容器4內(nèi)腔；
[0138]所述控制單元中的攪拌控制模塊與所述攪拌轉(zhuǎn)子5的信號輸入端電連接，通過所述攪拌控制模塊控制所述攪拌轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各路物料的均勻混合。
[0139]所述攪拌轉(zhuǎn)子5的外表面軸向上分布有槽紋；
[0140]所述槽紋外表面設(shè)置有一組齒條；一組所述齒條沿所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)周向分布，且一組所述齒條與所述槽紋嚙合連接；
[0141]所述混合容器4的直徑為40cm，長度范圍是120cm ;混合容器4與攪拌轉(zhuǎn)子5的間隙寬度為2mm。
[0142]所述物料混合單元還包括清洗模塊；
[0143]所述清洗模塊包括清洗部件和烘干部件；所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器4的進(jìn)料口相連接，且所述控制單元與所述清洗模塊的信號輸入端電連接，控制所述清洗部件和烘干部件的啟停。
[0144]所述澆注單元包括真空箱6、澆注模具7、機(jī)械手8、三軸定位軌道9以及澆注管線10 ；
[0145]所述澆注模具7固定設(shè)置在所述真空箱6內(nèi)部，所述三軸定位軌道9固定設(shè)置在所述真空箱6頂部，所述機(jī)械手8兩端分別與所述三軸定位軌道9以及所述澆注管線10固定連接；
[0146]所述控制單元中的澆注定位模塊與所述三軸定位軌道9的信號輸入端電連接，所述澆注定位模塊控制所述三軸定位軌道9帶動所述機(jī)械手8做三維軸向運動，使所述澆注管線10位于澆注位置上。
[0147]如圖6所示，利用所述系統(tǒng)的地震物理模型自動化澆注方法，其具體步驟為:
[0148]所述方法的具體步驟為:
[0149]步驟I，搭建所述地震物理模型自動化澆注系統(tǒng):
[0150]在所述備料釜2與物料罐I之間設(shè)置一號閥門S1、所述備料釜2與真空泵3之間設(shè)置二號閥門S2，在所述備料釜2的出料口處設(shè)置三號閥門S3 ;將各所述備料釜2的出料口匯總連接至所述混合容器4的輸入端；將所述澆注模具7固定在所述真空箱6內(nèi)部，所述三軸定位軌道9固定設(shè)置在所述真空箱6頂部，所述機(jī)械手8固定設(shè)置在所述三軸定位軌道9上，所述澆注管線10 —端伸入所述真空箱6，并與所述機(jī)械手8固定連接；
[0151]所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜2外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面，并通過所述控制單元控制所述加熱部件的啟停；所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器4的輸入端相連接。
[0152]步驟2，設(shè)置物理參數(shù):
[0153]所述物理參數(shù)包括物料配方、復(fù)合物料比例、加熱溫度50 V、物料的流動速度、物料混合的攪拌轉(zhuǎn)速、澆注位置的坐標(biāo)以及澆注速度；
[0154]四個物料罐I中的物料分別為樹酯a、樹酯a的固化劑、樹酯b、樹酯b的固化劑；
[0155]步驟3，備料步驟；
[0156]分別對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐I中的物料在負(fù)壓作用下吸入所述備料釜2，其具體過程為:
[0157]步驟3-1，備料釜吸料步驟；
[0158]開啟所述一號閥門SI和二號閥門S2，關(guān)閉所述三號閥門S3 ;通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵3對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐I中的物料在負(fù)壓作用下吸入各所述備料釜2中；
[0159]步驟3-2，物料的加熱處理步驟；
[0160]通過所述控制單元控制所述加熱部件，對所述備料釜2以及所述備料單元中各段物料物料管路進(jìn)行加熱，直至達(dá)到所述步驟2預(yù)設(shè)的加熱溫度；
[0161]步驟3-3，物料的真空脫泡處理；
[0162]關(guān)閉所述一號閥門SI，再次通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵3對各所述備料釜2進(jìn)行抽真空處理，直至所述備料釜2中的氣壓值達(dá)到-0.1mPa,打開所述三號閥門S3。
[0163]步驟4，物料稱重步驟；
[0164]通過所述控制單元控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動各所述出料泵將各路物料由各所述備料釜2按照所述步驟2的預(yù)設(shè)速度同步抽出至所述混合容器4，并通過所述霍爾齒輪脈沖計數(shù)，獲取各路物料的重量，將計量結(jié)果傳輸至所述顯示單元；
[0165]步驟5,物料混合步驟；
[0166]控制所述攪拌轉(zhuǎn)子5按照所述步驟2預(yù)設(shè)的攪拌速度圍繞所述混合容器4的中心軸線旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘；
[0167]步驟6,燒注步驟:
[0168]控制所述機(jī)械手8協(xié)同所述澆注管線10沿所述三軸定位軌道9運動至所述步驟2預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置，并將所述步驟5獲取的混合物料按照所述步驟2預(yù)設(shè)的澆注速度輸出，完成澆注；
[0169]步驟7，判斷步驟:
[0170]判斷當(dāng)前澆注位置是否為本次澆注流程的最后一個澆注位置；
[0171]若是，則地震物理模型的澆注完成，并順序執(zhí)行步驟8 ;
[0172]若不是，則對下一個預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置執(zhí)行步驟6至步驟7的操作；
[0173]步驟8，清洗混合容器:
[0174]啟動所述清洗部件，將清洗液注入所述混合容器4，并通過所述攪拌轉(zhuǎn)子5攪拌沖洗；再啟動所述烘干部件，將壓縮氣體吹入所述混合容器4，烘干所述述混合容器4。
[0175]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實施方式】所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制性的意義。
【權(quán)利要求】
1.地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括備料單元、物料混合單元以及澆注單元；所述備料單元的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述物料混合單元的輸出端與所述澆注單元的輸入端相連接； 其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括控制單元； 所述控制單元包括主控模塊、備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊；所述主控單元的信號輸出端分別與所述備料控制模塊、物料攪拌控制模塊以及三軸定位模塊的信號輸入端電連接； 所述備料控制模塊與所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述備料控制模塊控制所述備料單元的真空度，控制物料依次傳輸至所述備料單元和物料混合單元； 所述物料攪拌控制模塊的信號輸出端與所述物料混合單元的信號輸入端相連接，通過所述物料攪拌控制模塊控制物料混合的攪拌速度； 所述三軸定位模塊的信號輸出端與所述澆注單元的信號輸入端相連接，通過所述三軸定位模塊控制所述澆注單元中澆注管路的位置，實現(xiàn)備料、物料混合以及澆注過程的自動化控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)包括至少一個所述備料單元； 每個所述備料單元包括物料罐(I)、備料釜(2)、真空泵(3)以及出料泵； 所述備料釜(2 )的進(jìn)料口與所述物料罐(I)相連接，所述備料釜(2 )的出料口與所述出料泵相連接，所述出料泵的輸出端與所述物料混合單元的輸入端相連接，所述備料釜(2)的抽真空端口與所述真空泵(3)相連接； 所述備料控制模塊包括抽真空子模塊；所述抽真空子模塊與所述真空泵(3)的信號輸入端相連接，通過所述抽真空子模塊控制所述真空泵(3)的啟停，即控制所述備料釜(2)的真空度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述備料單元還包括第一閥門(SI)、第二閥門(S2)以及第三閥門(S3); 所述第一閥H(Sl)設(shè)置在所述備料釜(2 )的進(jìn)料口處，所述第二閥門(S2 )設(shè)置在所述備料釜(2)的抽真空端口處，所述第三閥門(S3)設(shè)置在所述備料釜(2)的出料口處； 所述備料控制模塊還包括閥門控制子模塊，所述閥門控制子模塊分別與所述第一閥門(SI)、第二閥門(S2)、第三閥門(S3)的信號輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述備料單元的數(shù)量為2?6個； 各所述備料單元并行設(shè)置，且各所述備料單元的輸出端匯總連接至所述物料混合單元; 所述備料控制模塊還包括路徑選擇子模塊；所述路徑選擇子模塊分別與各所述備料單元的信號輸入端相連接，通過所述路徑選擇子模塊分別控制各所述備料單元的啟停。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述備料單元還包括加熱部件； 所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜(2 )外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面； 所述控制單元還包括加熱控制模塊，所述加熱控制模塊與所述加熱部件的信號輸入端相連接，通過所述加熱控制模塊控制所述加熱部件的啟停。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述備料單元還包括一組液位傳感器； 一組所述液位傳感器分別設(shè)置在所述備料釜(2)中的液位上限處和液位下限處，每個所述液位傳感器的信號輸出端分別與所述閥門控制子模塊以及抽真空子模塊的信號輸入端相連接，通過一組所述液位傳感器的感應(yīng)結(jié)果控制所述第一閥門(SI)以及真空泵(3)的啟停，即控制所述備料爸(2)開始吸料或停止吸料。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括計量單元； 所述計量單元包括步進(jìn)電機(jī)和霍爾齒輪；所述步進(jìn)電機(jī)的信號輸出端與所述出料的信號輸入端電連接，所述霍爾齒輪設(shè)置在所述出料泵的輸出端； 所述控制單元還包括電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊和質(zhì)量計量模塊；所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊的信號輸出端與所述步進(jìn)電機(jī)的信號輸入端相連接，所述質(zhì)量計量模塊的信號輸入端與所述霍爾齒輪的信號輸出端相連接，通過所述電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，控制物料流出所述出料泵的速度，物料的流動帶動所述霍爾齒輪計數(shù)，所述質(zhì)量計量模塊根據(jù)所述霍爾齒輪的計數(shù)脈沖獲取單品種物料的重量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述控制單元還包括顯示模塊； 所述顯示模塊的信號輸入端與所述質(zhì)量計量模塊的信號輸出端相連接，物料的稱重結(jié)果通過所述質(zhì)量計量模塊傳輸至所述顯示模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述物料混合單元包括混合容器(4)和攪拌轉(zhuǎn)子(5)； 所述混合容器(4)的進(jìn)料口與所述備料單元的出料口相連接，所述混合容器(4)的出料口與澆注單元的輸入端相連接，所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)設(shè)置在所述混合容器(4)內(nèi)腔； 所述物料攪拌控制模塊的信號輸出端與所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)的信號輸入端電連接，通過所述物料攪拌控制模塊控制所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)各路物料在所述混合容器(4)中的均勻混合。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)的外表面軸向上分布有槽紋； 所述槽紋外表面設(shè)置有一組齒條；一組所述齒條沿所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)周向分布，且一組所述齒條與所述槽紋嚙合連接； 所述混合容器(4)的直徑為30?50cm,長度范圍是100?150cm ;混合容器(4)與攪拌轉(zhuǎn)子(5)的間隙寬度為Imm?3mm。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述物料混合單元還包括清洗部件和烘干部件，所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器(4)的進(jìn)料口相連接； 所述控制單元還包括清洗控制模塊和烘干控制模塊；所述清洗控制模塊和烘干控制模塊的信號輸出端分別與所述清洗部件和烘干部件的信號輸入端相連接，分別控制所述清洗部件和烘干部件的啟停。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震物理模型自動化澆注系統(tǒng)，其特征在于: 所述澆注單元包括真空箱“)、澆注模具(了)、機(jī)械手(日)、三軸定位軌道(9)以及澆注管線(10)； 所述澆注模具(7 )固定設(shè)置在所述真空箱(6 )內(nèi)部，所述三軸定位軌道(9 )固定設(shè)置在所述真空箱(6)頂部，所述機(jī)械手(8)兩端分別與所述三軸定位軌道(9)以及所述澆注管線(10)固定連接；所述澆注管線(10) —端與所述物料混合單元的輸出端相連接； 所述三軸定位模塊的信號輸出端與所述三軸定位軌道(9)的信號輸入端相連接，通過所述三軸定位模塊控制所述三軸定位軌道(9)帶動所述機(jī)械手(8)做三維軸向運動，使所述澆注管線(10)位于澆注位置上。
13.利用權(quán)利要求1?12之一所述系統(tǒng)實現(xiàn)的地震物理模型自動化澆注方法，其特征在于: 所述方法的具體步驟為: 步驟1，搭建所述地震物理模型自動化澆注系統(tǒng): 將所述備料單元、計量單元、物料混合單元以及燒注單元依次通過物料管路連接； 步驟2，設(shè)置物理參數(shù): 所述物理參數(shù)包括物料配方、復(fù)合物料比例、加熱溫度、物料的流動速度、物料混合的攪拌轉(zhuǎn)速、澆注位置的坐標(biāo)以及澆注速度； 步驟3，備料步驟； 分別對各所述備料釜(2)進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐(1)中的物料在負(fù)壓作用下吸入所述備料釜(2)； 步驟4，物料稱重步驟； 通過所述控制單元控制所述步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動各所述出料泵將各路物料由各所述備料釜(2 )按照所述步驟2的預(yù)設(shè)速度同步抽出至所述混合容器(4 )，并通過所述霍爾齒輪脈沖計數(shù)，獲取各路物料的重量，將計量結(jié)果傳輸至所述顯示單元； 步驟5，物料混合步驟； 控制所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)按照所述步驟2預(yù)設(shè)的攪拌速度旋轉(zhuǎn)，均勻混合各路物料； 步驟6，澆注步驟: 控制所述機(jī)械手(8 )協(xié)同所述澆注管線(10 )沿所述三軸定位軌道(9 )運動至所述步驟2預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置，并將所述步驟5獲取的混合物料按照所述步驟2預(yù)設(shè)的澆注速度輸出，完成澆注； 步驟7，判斷步驟: 判斷當(dāng)前澆注位置是否為本次澆注流程的最后一個澆注位置； 若是，則地震物理模型的澆注完成，并順序執(zhí)行步驟8 ； 若不是，則對下一個預(yù)設(shè)的坐標(biāo)位置執(zhí)行步驟6至步驟7的操作； 步驟8，清洗混合容器: 啟動所述清洗部件，將清洗液注入所述混合容器(4),并通過所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)攪拌沖洗；再啟動所述烘干部件，將壓縮氣體吹入所述混合容器(4),烘干所述述混合容器“)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的地震物理模型自動化澆注方法，其特征在于: 在所述步驟I中，在所述備料釜(2)與物料罐(I)之間設(shè)置一號閥門(SI)、所述備料釜(2)與真空泵(3)之間設(shè)置二號閥門(S2)，在所述備料釜(2)的出料口處設(shè)置三號閥門(S3);將各所述備料釜(2)的出料口匯總連接至所述混合容器(4)的輸入端；將所述澆注模具(7)固定在所述真空箱(6)內(nèi)部，所述三軸定位軌道(9)固定設(shè)置在所述真空箱(6)頂部，所述機(jī)械手(8)固定設(shè)置在所述三軸定位軌道(9)上，所述澆注管線(10) —端伸入所述真空箱(6)，并與所述機(jī)械手(8)固定連接； 所述加熱部件設(shè)置在所述備料釜(2 )外表面以及所述備料單元中各段物料物料管路外表面，并通過所述控制單元控制所述加熱部件的啟停；所述清洗部件和烘干部件的輸出端分別與所述混合容器(4)的輸入端相連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的地震物理模型自動化澆注方法，其特征在于: 所述步驟3的具體過程為: 步驟3-1，備料釜吸料步驟； 開啟所述一號閥門(SI)和二號閥門(S2)，關(guān)閉所述三號閥門(S3);通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵(3 )對各所述備料釜(2 )進(jìn)行抽真空處理，各所述物料罐(I)中的物料在負(fù)壓作用下吸入各所述備料釜(2)中； 步驟3-2，物料的加熱處理步驟； 通過所述控制單元控制所述加熱部件，對所述備料釜(2)以及所述備料單元中各段物料物料管路進(jìn)行加熱，直至達(dá)到所述步驟2預(yù)設(shè)的加熱溫度； 步驟3-3，物料的真空脫泡處理； 關(guān)閉所述一號閥門(SI )，再次通過所述抽真空模塊控制各所述真空泵(3)對各所述備料釜(2)進(jìn)行抽真空處理，直至所述備料釜(2)中的氣壓值達(dá)到-0.1mPa，打開所述三號閥門(S3)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的地震物理模型自動化澆注方法，其特征在于: 在所述步驟5中，所述攪拌轉(zhuǎn)子(5)圍繞所述混合容器(4)的中心軸線旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)速度為2000轉(zhuǎn)/分鐘。
【文檔編號】B29C39/44GK104416705SQ201310382052
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】王輝明, 劉東方 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院