一种用于浇筑预制构件的布料机及使用方法与流程

本发明涉及布料机技术领域，具体涉及一种用于浇筑预制构件的布料机及使用方法。

背景技术：

预制构件的制备工艺中，将钢筋笼放入模具内后，需要用布料机进行浇筑，浇筑后，通过模台震动使混凝土表面震平，然后即可进入养护程序。通过布料机浇筑混凝土的过程中，如何使混凝土分布均匀是这一步工艺的关键。

现有的布料机虽然可通过泵送系统较为均匀的出料，然而由于出料管的开口大，受重力的影响，混凝土从出料管内喷出时会发生不均匀的位移，导致最终布料并不均匀，另外，现有的布料机多通过人工操控遥控器进行布料，对布料不均匀的地方，通过人工用铁锹填补的方式找匀，这种方式很难避免操作人员的主观因素，也会导致混凝土布料不均匀。当混凝土不能均匀分布在模具内时，会直接影响预制构件的质量。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于浇筑预制构件的布料机及使用方法，目的是实现混凝土在模具内均匀布料，确保预制构件的质量。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于浇筑预制构件的布料机，所述的布料机包括平行设置的2根纵向导轨、设于纵向导轨两端下部的支撑柱、横架在纵向导轨上端的横向导轨、套设于横向导轨外壁表面的滑套、连接于滑套下端的泵送系统、设于纵向导轨和横向导轨上的移动系统、以及控制系统，所述的泵送系统与混凝土供料系统连接，所述的移动系统驱动泵送系统沿横向导轨左右方向位移，并驱动横向导轨沿纵向导轨在前后方向位移，所述的泵送系统的侧壁上还连接有出料管，所述的出料管的端部连接有匀料系统，在泵送系统的底端设有视觉传感器，所述的视觉传感器与控制系统通过导线信号连接，所述的控制系统配置为对供料系统、泵送系统、匀料系统、移动系统进行控制，2根纵向导轨之间的地面上设有模台，模台上设有模具。

优选的，还包括定位系统，所述的控制系统依据定位系统的坐标指示，对模具围成的俯视面预先分隔为若干相互连接的方形布料区，所述的匀料系统的底端设有布料口，所述的布料口与方形布料区配合使用。

优选的，所述的定位系统包括设于滑套顶端面的第一超声波距离传感器，以及设于横向导轨上表面端部的第一检测板，还包括设于纵向导轨端部上表面的第二检测板，以及与第二检测板相对、且设置在横向导轨的侧端面的第二超声波距离传感器，所述的第一超声波距离传感器及第二超声波距离传感器分别与控制系统通过导线信号连接，所述的控制系统依据定位系统传送的信号确定布料口的坐标位置，并依据视觉传感器检测到的模具坐标确定每一块方形布料区的坐标位置。

优选的，所述的匀料系统包括内腔为圆柱形的壳体，所述的壳体的侧壁与出料管连接，在壳体的顶端设有搅拌电机，所述的搅拌电机的输出轴贯穿壳体的顶端并沿壳体的轴线向下延伸，在输出轴的上部设有螺旋形推送叶，在输出轴的下部绕轴线均匀分布有多个搅拌刮板，在壳体的底端设有布料口，所述的布料口包括呈方形矩阵均匀分布的若干出料孔，所述的方形矩阵与方形布料区的大小相配合，通过出料管进入壳体内的混凝土在搅拌刮板的的挤压下通过出料孔均匀分布在方形布料区。

优选的，所述的出料管为金属管，在出料管上还设有流量传感器，所述的流量传感器通过导线与控制系统连接，控制系统依据接收到的流量信号，通过泵送系统控制进入匀料系统内的混凝土量；所述的壳体的顶端还设有“u”形座，在横向导轨的底部还沿长度方向设有直线滑槽，所述的“u”形座的顶端与直线滑槽内设置的第一滑块连接。

优选的，所述的出料孔内设有电磁阀，所述的控制系统与电磁阀通过导线电性连接。

优选的，所述的方形矩阵的外周还设有方形定位框，所述的方形定位框的底端四角处均嵌设有激光发射装置，所述的激光发射装置发射出的光线端点投射在方形布料区的四角时，即为开始布料的指示信号，视觉传感器及定位系统对指示信号进行捕捉，控制系统接收到指示信号后，打开电磁阀进行布料。

优选的，所述的移动系统包括横向移动机构和纵向移动机构，所述的横向移动机构包括设于横向导轨侧端面的第一直线齿条、设于滑套侧壁的外端面的第一伺服电机，所述的第一伺服电机的输出轴设有第一齿轮，所述的第一齿轮贯穿滑套，并与第一直线齿条传动连接，所述的滑套的底端内表面通过第二滑块与直线滑槽滑动连接；所述的纵向移动机构包括设于纵向导轨上表面的第二直线齿条，设于横向导轨侧端面端部的固定板、设于固定板上端面的第二伺服电机，所述的第二伺服电机的输出轴设有第二齿轮，所述的第二齿轮贯穿固定板，并与第二直线齿条传动连接，所述的控制系统分别通过导线与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接。

优选的，所述的视觉传感器为3d视觉传感器。

一种用于浇筑预制构件的布料机的使用方法：包括步骤1、通过移动系统驱动泵送系统移动，并根据视觉传感器检测的模具的坐标确定模具围合面积的大小，根据布料口处方形矩阵的大小，将模具内围的平面分成若干彼此连接的方形布料区，并将相关数据和图像存入控制系统；步骤2、将钢筋笼放入模具内，控制系统计算每个方形布料区需要浇筑的混凝土量，控制系统通过流量传感器的指示及对泵送系统的控制，将所需的混凝土量泵入匀料系统，此时电磁阀关闭；步骤3、通过移动系统使匀料系统进入模具内边角处的起始位置，使激光发射装置的指示点与模具内的边角位置对准，在视觉传感器及定位系统检测合格后，打开电磁阀开始布料，布料时搅拌电机启动，将预先泵入匀料系统内的混凝土浇筑到方形布料区；步骤4、关闭电磁阀和搅拌电机，重新向匀料系统内加入下一个方形布料区浇筑所需的混凝土量，然后启动移动系统，控制系统指令伺服电机移动至下一个方形布料区的坐标位置，并开始布料；步骤5、重复以上步骤4，直到将所有的方形布料区浇筑完成，对还未浇筑的长方形的余量布料区，使匀料系统移动到相应的坐标位置，控制系统依据预设程序的计算，关闭相应的电磁阀，打开其余的电磁阀，使出料孔的分布与余量布料区相配，并进行浇筑；步骤6、通过移动系统驱动泵送系统移动，并在移动中通过视觉传感器检测布料不均匀的区域，对于布料不均匀的区域，在视觉传感器的监测下进行补料。

本发明一种用于浇筑预制构件的布料机及使用方法具有如下有益效果：

本发明通过流量传感器和泵送系统的控制，使进入匀料系统内的混凝土量与方形布料区内实际所需要的混凝土量一致，并通过螺旋形推送叶避免壳体内混凝土残留，通过搅拌刮板的匀速搅拌及刮压将混凝土挤压出出料孔，通过与方形布料区相对应的方形矩阵排布的出料孔实现均匀布料，通过定位系统及视觉传感器对布料位置获取准确定位，通过控制系统的计算和控制使每一步都能够精准实施，从而保证了布料的均匀程度，确保了预制构件浇筑的质量，避免了人工的误差。

附图说明

图1：本发明的侧面剖视结构示意图；

图2：本发明的俯视结构示意图；

图3：本发明壳体的仰视结构示意图；

1：支撑柱，2：纵向导轨，3：横向导轨，4：泵送系统，5：匀料系统，6：搅拌电机，7：壳体，8：视觉传感器，9：出料管，10：流量传感器，11：第一滑块，12：“u”形座，13：螺旋形推送叶，14：搅拌刮板，15：出料孔，16：第一超声波距离传感器，17：第一检测板，18：第一直线齿条，19：第一伺服电机，20：模台，21：模具，22：滑套，23：第二直线齿条，24：第二伺服电机，25：固定板，26：第二超声波距离传感器，27：方形布料区，28：余量布料区，29：方形定位框，30：激光发射装置。

具体实施方式

以下所述，是以阶梯递进的方式对本发明的实施方式详细说明，该说明仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示：

一种用于浇筑预制构件的布料机，所述的布料机包括平行设置的2根纵向导轨2、设于纵向导轨2两端下部的支撑柱1、横架在纵向导轨上端的横向导轨3、套设于横向导轨外壁表面的滑套22、连接于滑套22下端的泵送系统4、设于纵向导轨和横向导轨上的移动系统、以及控制系统，所述的泵送系统与混凝土供料系统连接，所述的移动系统驱动泵送系统沿横向导轨3左右方向位移，并驱动横向导轨沿纵向导轨2在前后方向位移，所述的泵送系统的侧壁上还连接有出料管9，所述的出料管9的端部连接有匀料系统5，在泵送系统的底端设有视觉传感器8，所述的视觉传感器8与控制系统通过导线信号连接，所述的控制系统配置为对供料系统、泵送系统、匀料系统5、移动系统进行控制，2根纵向导轨2之间的地面上设有模台20，模台上设有模具21；

还包括定位系统，所述的控制系统依据定位系统的坐标指示，对模具围成的俯视面预先分隔为若干相互连接的方形布料区27，所述的匀料系统5的底端设有布料口，所述的布料口与方形布料区27配合使用；

所述的定位系统包括设于滑套22顶端面的第一超声波距离传感器16，以及设于横向导轨上表面端部的第一检测板17，还包括设于纵向导轨2端部上表面的第二检测板31，以及与第二检测板相对、且设置在横向导轨的侧端面的第二超声波距离传感器26，所述的第一超声波距离传感器16及第二超声波距离传感器26分别与控制系统通过导线信号连接，所述的控制系统依据定位系统传送的信号确定布料口的坐标位置，并依据视觉传感器检测到的模具坐标确定每一块方形布料区27的坐标位置；关于视觉传感器检测模具坐标是这样理解的，即，当视觉传感器与模具的侧边顶部相对时，控制系统收到的坐标信息即为该点位的坐标信息，通过沿着模具侧边横向移动或者纵向移动，控制系统即可确定模具侧边的坐标信息，从而确定模具内围的大小，并根据布料口(即下述方形矩阵的大小数据)的数据计算每一块方形布料区27的坐标位置，这是后续的方法中伺服电机移动的方向和距离的依据；检测板即供超声波距离传感器检测距离用的障碍物；

所述的匀料系统包括内腔为圆柱形的壳体，所述的壳体的侧壁与出料管9连接，在壳体的顶端设有搅拌电机6，所述的搅拌电机6的输出轴贯穿壳体的顶端并沿壳体的轴线向下延伸，在输出轴的上部设有螺旋形推送叶13，在输出轴的下部绕轴线均匀分布有多个搅拌刮板14，在壳体的底端设有布料口，所述的布料口包括呈方形矩阵均匀分布的若干出料孔15，所述的方形矩阵与方形布料区27的大小相配合，通过出料管9进入壳体内的混凝土在搅拌刮板14的的挤压下通过出料孔15均匀分布在方形布料区27；混凝土进入壳体后，在搅拌电机的带动下，螺旋形推送叶不断将混凝土推送到壳体内的下部，避免了壳体内混凝土积留，而搅拌刮板则进一步将混凝土搅拌均匀，并通过出料孔15不断将混凝土挤出，这样通过对搅拌电机的匀速控制，可实现均匀出料，避免了现有布料机因出料口尺寸大导致布料不均匀的问题；

所述的出料管9为金属管，在出料管9上还设有流量传感器，所述的流量传感器通过导线与控制系统连接，控制系统依据接收到的流量信号，通过泵送系统控制进入匀料系统内的混凝土量；所述的壳体的顶端还设有“u”形座12，在横向导轨的底部还沿长度方向设有直线滑槽，所述的“u”形座12的顶端与直线滑槽内设置的第一滑块11连接；出料管为金属管，可对壳体有限位和牵拉作用，同时方便于对布料口进行定位；所述的流量传感器及下述的电磁阀均为混凝土输送专用设备，由于为现有技术，故不做赘述；

所述的出料孔15内设有电磁阀，所述的控制系统与电磁阀通过导线电性连接；

所述的方形矩阵的外周还设有方形定位框29，所述的方形定位框29的底端四角处均嵌设有激光发射装置30，所述的激光发射装置30发射出的光线端点投射在方形布料区27的四角时，即为开始布料的指示信号，视觉传感器8及定位系统对指示信号进行捕捉，控制系统接收到指示信号后，打开电磁阀进行布料；捕捉的方式，即视觉传感器检测到的图像与控制系统预存的图像一致，或者定位系统检测到的坐标位置准确时，即可开始浇筑，通过二者的配合可确保浇筑位置的准确；

所述的移动系统包括横向移动机构和纵向移动机构，所述的横向移动机构包括设于横向导轨侧端面的第一直线齿条18、设于滑套侧壁的外端面的第一伺服电机19，所述的第一伺服电机19的输出轴设有第一齿轮，所述的第一齿轮贯穿滑套，并与第一直线齿条18传动连接，所述的滑套的底端内表面通过第二滑块与直线滑槽滑动连接；所述的纵向移动机构包括设于纵向导轨2上表面的第二直线齿条23，设于横向导轨侧端面端部的固定板25、设于固定板25上端面的第二伺服电机24，所述的第二伺服电机24的输出轴设有第二齿轮，所述的第二齿轮贯穿固定板，并与第二直线齿条23传动连接，所述的控制系统分别通过导线与第一伺服电机和第二伺服电机电性连接；控制系统通过伺服电机可精确控制泵送系统的位置；

所述的视觉传感器为3d视觉传感器，便于对缺料区准确捕捉；

一种用于浇筑预制构件的布料机的使用方法：包括步骤1、通过移动系统驱动泵送系统移动，并根据视觉传感器检测的模具的坐标确定模具围合面积的大小，根据布料口处方形矩阵的大小，将模具内围的平面分成若干彼此连接的方形布料区27，并将相关数据和图像存入控制系统；步骤2、将钢筋笼放入模具内，控制系统计算每个方形布料区27需要浇筑的混凝土量，控制系统通过流量传感器的指示及对泵送系统的控制，将所需的混凝土量泵入匀料系统，此时电磁阀关闭；步骤3、通过移动系统使匀料系统进入模具内边角处的起始位置，使激光发射装置的指示点与模具内的边角位置对准，在视觉传感器及定位系统检测合格后，打开电磁阀开始布料，布料时搅拌电机启动，将预先泵入匀料系统内的混凝土浇筑到方形布料区27；步骤4、关闭电磁阀和搅拌电机，重新向匀料系统内加入下一个方形布料区27浇筑所需的混凝土量，然后启动移动系统，控制系统指令伺服电机移动至下一个方形布料区的坐标位置，并开始布料；步骤5、重复以上步骤4，直到将所有的方形布料区27浇筑完成，对还未浇筑的长方形的余量布料区28，使匀料系统移动到相应的坐标位置，控制系统依据预设程序的计算，关闭相应的电磁阀，打开其余的电磁阀，使出料孔的分布与余量布料区28相配，并进行浇筑；步骤6、通过移动系统驱动泵送系统移动，并在移动中通过视觉传感器检测布料不均匀的区域，对于布料不均匀的区域，在视觉传感器的监测下进行补料；方形矩阵的大小可依照4个激光的投射点的连线确定；控制系统计算每个方形布料区27需要浇筑的混凝土量时，即将每个方形布料区27的容积减去区域内的钢筋容积；激光发射装置的指示点与模具内的边角位置对准需要视觉传感器和定位系统的检测，可确保定位准确；每次布料结束后都需要关闭电磁阀才能向匀料系统内重新加入混凝土；还未浇筑的长方形的余量布料区28指的是，由于模具内围的面积可能不会被方形布料区27恰好均分，那就会剩余一些长方形的余量布料区28；出料孔的分布与余量布料区28相配即打开电磁阀的出料孔的数量和相应区域的面积与余量布料区28大小一致；补料时，依据3d视觉传感器的检测数据及定位系统的信息，控制系统计算缺料区形状、以及容积，打开相应的电磁阀进行补料。

以上全部步骤完成了，即可启动模台的震动功能，使混凝土震平，然后即可进入养护程序。

本发明的工作原理：本发明通过流量传感器和泵送系统的控制，使进入匀料系统内的混凝土量与方形布料区内实际所需要的混凝土量一致，并通过螺旋形推送叶避免壳体内混凝土残留，通过搅拌刮板的匀速搅拌及刮压将混凝土挤压出出料孔，通过与方形布料区相对应的方形矩阵排布的出料孔实现均匀布料，通过定位系统及视觉传感器对布料位置获取准确定位，通过控制系统的计算和控制使每一步都能够精准实施，从而保证了布料的均匀程度，确保了预制构件浇筑的质量，避免了人工的误差。