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清华大学学报(自然科学版)  2019, Vol. 59 Issue (2): 103-110    DOI: 10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.047
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基于图像处理的喷涂雾锥角影响因素分析
张思敏1, 王国磊2, 于乾坤1, 华宵桐1, 宋立滨1, 陈恳1
1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084;
2. 清华大学 摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
Image processing analyses of the factors influencing the angle of an atomizer spray cone
ZHANG Simin1, WANG Guolei2, YU Qiankun1, HUA Xiaotong1, SONG Libin1, CHEN Ken1
1. Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
2. State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(2937 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 研究喷涂工艺参数与雾锥角的关系可为建立准确喷枪模型提供重要依据,但传统的直接测量喷幅尺寸的实验方法很难获取足够的实验数据。为了解决这个问题,该文提出并实现了一种雾锥角测定方法,通过截取雾锥图像的特定边界计算雾锥角。基于该方法,对控型空气压力、雾化空气压力和涂料流量与雾锥角的关系进行了系统的实验研究,通过分析发现如下规律:扇形空气压力与长轴雾锥角正相关,与扇形空气压力负相关;雾化空气压力与长短轴雾锥角、喷涂流量均正相关,且与扇形空气压力之间存在耦合关系;喷涂流量对雾锥角影响相对较小。
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张思敏
王国磊
于乾坤
华宵桐
宋立滨
陈恳
关键词 空气喷涂喷枪模型雾锥角控型空气压力雾化空气压力图像处理    
Abstract:The relationship between the spray process parameters and the atomizer spray cone angle must be well understood for establishing accurate spray gun models. However, traditional experimental methods cannot easily provide sufficient experimental data, such as measurements of the spray pattern size. This paper presents a method to measure the atomizer cone angle by using image processing to identify the edges on an atomizer cone image. This method was then used in an experimental study of the relationship between the shaping air pressure, the atomizing air pressure and the flow rate on the atomizer cone angle. The results show that the shaping air pressure is positively correlated with the angle of the long axis of the atomizer cone and negatively correlated with the angle of the short axis of the atomizer cone. The atomizing air pressure is positively correlated with the angles of the long and short axes of the atomizer cone and the fluid flow rate. The atomizing air pressure is also coupled with the shaping air pressure. The fluid flow rate has a relatively small effect on the atomizer cone angle.
Key wordsair spray    spray gun model    angel of atomizer cone    shaping air pressure    atomizing air pressure    image processing
收稿日期: 2018-03-14      出版日期: 2019-02-16
基金资助:国家自然科学基金资助项目(61403226);摩擦学国家重点实验室项目(SKLT2015D04)
通讯作者: 王国磊,副教授,E-mail:wangguolei@mail.tsinghua.edu.cn     E-mail: wangguolei@mail.tsinghua.edu.cn
引用本文:   
张思敏, 王国磊, 于乾坤, 华宵桐, 宋立滨, 陈恳. 基于图像处理的喷涂雾锥角影响因素分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2019, 59(2): 103-110.
ZHANG Simin, WANG Guolei, YU Qiankun, HUA Xiaotong, SONG Libin, CHEN Ken. Image processing analyses of the factors influencing the angle of an atomizer spray cone. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2019, 59(2): 103-110.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2018.25.047  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2019/V59/I2/103
  图1 喷涂过程简图
  图2 喷枪实物图
  图3 流体部分实验装置
  图4 数据采集部分实验装置
  表1 实验工艺参数
  表2 实际流量与流量压力的对应关系
  表3 实验材料物理特性对比
  图5 雾锥采集图像
  图6 图像处理过程
  图7 标定实验参数选取
  图8 标定实验原理示意图
  图9 实验所得长轴雾锥角
  图10 实验所得短轴雾锥角
  图11 长短轴雾锥角与控型空气压力的关系
  图12 长短轴雾锥角与雾化空气压力的关系
  图13 雾锥角度计算异常原因
  图14 长短轴雾锥角与喷涂流量的关系
  图16 雾锥中某一质点受力简图
  图17 流量随雾化空气压力的变化关系
  图15 控型空气压力和流量的耦合关系
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