自动搬运式钢制板材测试机器人的制作方法

文档序号:11105761阅读:438来源:国知局
自动搬运式钢制板材测试机器人的制造方法与工艺

本发明的技术方案涉及钢制板材自动测试设备,具体地说是自动搬运式钢制板材测试机器人。



背景技术:

近年来,钢制板材在建筑领域得到了越来越多的应用,由于实际应用的需要,钢制板材开孔成为一种常见施工工艺。孔洞的存在改变了钢制板材的力学性能。而通过碳纤维加固开有孔洞的钢制板材是一种有效的手段,但是不同规格的钢材开有不同的孔洞,会导致钢材力学特征差异性明显,碳纤维的加固方式各有差异也会使加固以后的钢制板材力学特性各不一样,所以需要对加固前后钢制板材的力学特性进行测试,获取其力学参数,为钢制板材的设计使用提供数据支持。目前对开孔后的钢材以及加固后的钢材都能进行力学性能测试装置尚不完善,如公开号CN205404388U公开了一种用于全自动钢材检测设备的相机组移动机构,该设备仅仅在钢材的检测环节加入自动化技术,而这种检测并不能达到测试钢材的力学特性,无法满足上述技术要求。而传统的力学测试设备并不能高效,快速的适应不同规格钢材的测试需求。

总之,现有技术产品不能很好的解决钢制板材的测试的问题。



技术实现要素:

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是:提供自动搬运式钢制板材测试机器人,该机器人包括导轨、引导平台、随动平台、测试装置、控制系统;上述引导平台和随动平台布置在导轨上,引导平台位于右侧,随动平台位于左侧,测试装置位于上侧并且在引导平台和随动平台之间;引导平台包括:引导轮、滚轮A、接近开关A、夹紧机构A、杠杆A、支撑杆A、铰链A、压紧块A、铰支座A、气缸A、铰支座B、电机、轮轴A、同步带轮A、同步带、同步带轮B、引导平台工作面,其中引导轮安装在引导平台工作面下侧两边的位置,且引导轮与导轨贴合,并行位置的引导轮之间安装有轮轴A,同步带轮B固定安装在轮轴A中间位置,电机安装在引导平台工作面下侧左边位置,电机输出端安装有同步带轮A,同步带轮A通过同步带与同步带轮B连接在一起,接近开关A安装在引导平台工作面下侧中间的位置,引导平台工作面上侧右边安装有滚轮A,引导平台工作面上侧左面安装有夹紧机构A,夹紧机构A的结构为:在引导平台工作面上侧中间固定安装有支撑杆A,支撑杆A的另一端安装有铰链A,杠杆A通过铰链A安装在支撑杆A的顶端,气缸A的下端通过铰支座B安装在引导平台工作面左侧上面,气缸A的上端通过铰支座A安装在杠杆A的左端,杠杆A的右端安装有压紧块A;随动平台包括:滚轮B、随动轮、夹紧机构B、压紧块B、铰链B、支撑杆B、杠杆B、铰支座C、气缸B、铰支座D、轮轴B、随动平台工作面、接近开关B,其中随动轮安装在随动平台工作面下侧两边的位置,且随动轮与导轨贴合,并行位置的随动轮之间安装有轮轴B,接近开关B安装在随动平台工作面下侧中间的位置,随动平台工作面上侧右边安装有滚轮B,随动平台工作面上侧左面安装有夹紧机构B,夹紧机构B的结构为:在随动平台工作面上侧中间固定安装有支撑杆B,支撑杆B的另一端安装有铰链B,杠杆B通过铰链B安装在支撑杆B的顶端,气缸B的下端通过铰支座D安装在随动平台工作面左侧上面,气缸B的上端通过铰支座C安装在杠杆B的左端,杠杆B的右端安装有压紧块B;测试装置包括:钢制板材、通孔、气源接口、电磁阀、电压力表、上侧基架、主气缸、触头、排布式颜色识别传感器、下侧基架,其中,主气缸上端固定连接在上侧基架上,主气缸下端连接有触头,主气缸进气孔处通过三通安装有电压力表和电磁阀,电磁阀通过气管连接气源接口,钢制板材放置在滚轮A和滚轮B的上面,钢制板材上设置有通孔,通孔位于触头的正下方,排布式颜色识别传感器设置在下侧基架上,位于触头正下方;控制系统包括:行程开关A、行程开关B、智能控制器、控制面板、引导平台前进按钮、引导平台夹紧按钮、随动平台夹紧按钮、手自动切换旋钮、引导平台后退按钮、引导平台放松按钮、随动平台放松按钮、启动按钮、急停按钮,其中,控制面板设置在整机的左侧,智能控制器位于控制面板下部,行程开关A设置在导轨右端,行程开关B设置在导轨左端,急停按钮设置在控制面板最右侧,控制面板上同时设置有引导平台前进按钮、引导平台夹紧按钮、随动平台夹紧按钮、手自动切换旋钮、引导平台后退按钮、引导平台放松按钮、随动平台放松按钮、启动按钮。

上述自动搬运式钢制板材测试机器人,所述触头的末端设计为锥形或平面形状。

上述自动搬运式钢制板材测试机器人,所述急停按钮设计为红色。

上述自动搬运式钢制板材测试机器人,所述启动按钮设计为绿色。

上述自动搬运式钢制板材测试机器人,所用部件是本技术领域的技术人员所熟知的,均通过公知的途径获得。所述部件的连接方法是本技术领域的技术人员所能掌握的。

本发明的有益效果是:与现有技术相比,本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的突出特点和显著进步是:

(1)本发明具备自动测试功能,机器人智能控制钢制板材走位,自动定位开孔位置,自动进行力学特征测试并显示相关结果,提高了测试工作的安全系数,同时测试过程高效准确,测试操作简单易学。

(2)本发明通过自动化控制技术实现了钢制板材测试过程中的自动搬运,节省人力。

(3)本发明除具备全自动测试模式外,还具备手动测试模式,灵活控制各部分机构的运动,可以更好的适应各种不同的使用需求。

(4)本发明通过排布式颜色识别传感器进行定位,不仅可以用于开孔钢制板材的测试,也可用于用其他材料(如碳纤维)加固后钢制板材的力学特性测试,适用性广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的主视图。

图2为本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的引导平台左视图。

图3为本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的随动平台左视图。

图4为本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的控制面板示意图。

图5为本发明自动搬运式钢制板材测试机器人的平面式触头安装示意图。

图中,1.行程开关A,2.导轨,3.引导平台,4.引导轮,5.接近开关A,6.滚轮A,7.排布式颜色识别传感器,8.下侧基架,9.滚轮B,10.随动轮,11.接近开关B,12.随动平台,13.行程开关B,14.智能控制器,15.夹紧机构B,16.钢制板材,17.气源接口,18.电磁阀,19.电压力表,20.上侧基架,21.主气缸,22.触头,23.通孔,24.夹紧机构A,25.控制面板,26.杠杆A,27.支撑杆A,28.铰链A,29.压紧块A,30.铰支座A,31.气缸A,32.铰支座B,33.电机,34.轮轴A,35.同步带轮B,36.同步带,37.同步带轮A,38.引导平台前进按钮,39.引导平台夹紧按钮,40.随动平台夹紧按钮,41.手自动切换旋钮,42.引导平台后退按钮,43.引导平台放松按钮,44.随动平台放松按钮,45.启动按钮,46.急停按钮,47.压紧块B,48.铰链B,49.支撑杆B,50.杠杆B,51.铰支座C,52.气缸B,53.铰支座D,54.轮轴B,55.引导平台工作面,56.随动平台工作面。

具体实施方式

图1所示实施例表明,本发明自动搬运式钢制板材测试机器人包括导轨2、引导平台3、随动平台12、测试装置、控制系统;上述引导平台3和随动平台12布置在导轨2上,引导平台3位于右侧,随动平台12位于左侧,测试装置位于上侧并且在引导平台3和随动平台12之间。测试装置包括:钢制板材16、通孔23、气源接口17、电磁阀18、电压力表19、上侧基架20、主气缸21、触头22、排布式颜色识别传感器7、下侧基架8,其中,主气缸21上端固定连接在上侧基架20上,主气缸21下端连接有触头22,触头22的末端设计为锥形形状,主气缸21进气孔处通过三通安装有电压力表19和电磁阀18,电磁阀18通过气管连接气源接口17,钢制板材16放置在滚轮A 6和滚轮B 9的上面,钢制板材16上设置有通孔23,通孔23位于触头22的正下方,排布式颜色识别传感器7设置在下侧基架8上,位于触头22正下方。控制系统包括:行程开关A 1、行程开关B 13、智能控制器14、控制面板25,其中,控制面板25设置在整机的左侧,智能控制器14位于控制面板25下部,行程开关A 1设置在导轨2右端,行程开关B 13设置在导轨2左端。

图2所示实施例表明,引导平台3包括:引导轮4、滚轮A 6、接近开关A 5、夹紧机构A 24、杠杆A 26、支撑杆A 27、铰链A 28、压紧块A 29、铰支座A 30、气缸A 31、铰支座B 32、电机33、轮轴A 34、同步带轮A 37、同步带36、同步带轮B 35、引导平台工作面55,其中引导轮4安装在引导平台工作面55下侧两边的位置,且引导轮4与导轨2贴合,并行位置的引导轮4之间安装有轮轴A 34,同步带轮B 35固定安装在轮轴A 34中间位置,电机33安装在引导平台工作面55下侧左边位置,电机33输出端安装有同步带轮A 37,同步带轮A 37通过同步带36与同步带轮B 35连接在一起,接近开关A 5安装在引导平台工作面55下侧中间的位置,引导平台工作面55上侧右边安装有滚轮A 6,引导平台工作面55上侧左面安装有夹紧机构A 24,夹紧机构A 24的结构为:在引导平台工作面55上侧中间固定安装有支撑杆A 27,支撑杆A 27的另一端安装有铰链A 28,杠杆A 26通过铰链A 28安装在支撑杆A 27的顶端,气缸A 31的下端通过铰支座B 32安装在引导平台工作面55左侧上面,气缸A 31的上端通过铰支座A 30安装在杠杆A 26的左端,杠杆A 26的右端安装有压紧块A 29;

图3所示实施例表明,随动平台12包括滚轮B 9、随动轮10、夹紧机构B 15、压紧块B 47、铰链B 48、支撑杆B 49、杠杆B 50、铰支座C 51、气缸B 52、铰支座D 53、轮轴B 54、随动平台工作面56、接近开关B 11,其中随动轮10安装在随动平台工作面56下侧两边的位置,且随动轮10与导轨2贴合,并行位置的随动轮10之间安装有轮轴B 54,接近开关B 11安装在随动平台工作面56下侧中间的位置,随动平台工作面56上侧右边安装有滚轮B 9,随动平台工作面56上侧左面安装有夹紧机构B 15,夹紧机构B 15的结构为:在随动平台工作面56上侧中间固定安装有支撑杆B 49,支撑杆B 49的另一端安装有铰链B 48,杠杆B 50通过铰链B 48安装在支撑杆B 49的顶端,气缸B 52的下端通过铰支座D 53安装在随动平台工作面56左侧上面,气缸B 52的上端通过铰支座C 51安装在杠杆B 50的左端,杠杆B 50的右端安装有压紧块B 47;

图4所示实施例表明,急停按钮46设置在控制面板25最右侧,控制面板25上同时设置有引导平台前进按钮38、引导平台夹紧按钮39、随动平台夹紧按钮40、手自动切换旋钮41、引导平台后退按钮42、引导平台放松按钮43、随动平台放松按钮44、启动按钮45。

图5所示实施例显示平面式触头22安装示意图,图中触头22的末端设计为平面形状,其余特征与图1显示相同。

实施例1

按照上述图1、图2、图3、图4所示,制得自动搬运式钢制板材测试机器人,包括导轨2、引导平台3、随动平台12、测试装置、控制系统;上述引导平台3和随动平台12布置在导轨2上,可在导轨2上左右移动,引导平台3位于右侧,随动平台12位于左侧,测试装置位于上侧并且在引导平台3和随动平台12之间,测试装置用于定位钢制板材16的位置和施加压力来测试钢制板材16的抗弯强度;引导平台3包括:引导轮4、滚轮A 6、接近开关A 5、夹紧机构A 24、杠杆A 26、支撑杆A 27、铰链A 28、压紧块A 29、铰支座A 30、气缸A 31、铰支座B 32、电机33、轮轴A 34、同步带轮A 37、同步带36、同步带轮B 35、引导平台工作面55,其中引导轮4安装在引导平台工作面55下侧两边的位置,且引导轮4与导轨2贴合,引导轮4可以在导轨2上移动进而拖动引导平台3移动,并行位置的引导轮4之间安装有轮轴A 34,轮轴A 34可以保证并行位置的引导轮4同步运动,同步带轮B 35固定安装在轮轴A 34中间位置,电机33安装在引导平台工作面55下侧左边位置,电机33输出端安装有同步带轮A 37,同步带轮A 37通过同步带36与同步带轮B 35连接在一起,电机33用来驱动引导平台3前进,接近开关A 5安装在引导平台工作面55下侧中间的位置,用来检测钢制板材16的位置,引导平台工作面55上侧右边安装有滚轮A 6,用来减小钢制板材16移动时的摩擦,引导平台工作面55上侧左面安装有夹紧机构A 24,用以夹紧钢制板材16将其定位在平台上,夹紧机构A 24的结构为:在引导平台工作面55上侧中间固定安装有支撑杆A 27,支撑杆A 27的另一端安装有铰链A 28,杠杆A 26通过铰链A 28安装在支撑杆A 27的顶端,气缸A 31的下端通过铰支座B 32安装在引导平台工作面55左侧上面,气缸A 31的上端通过铰支座A 30安装在杠杆A 26的左端,杠杆A 26的右端安装有压紧块A 29;压紧块与钢制板材16接触,气缸A 31通过杠杆A 26来驱动压紧动作,随动平台12包括:滚轮B 9、随动轮10、夹紧机构B 15、压紧块B 47、铰链B 48、支撑杆B 49、杠杆B 50、铰支座C 51、气缸B 52、铰支座D 53、轮轴B 54、随动平台工作面56、接近开关B 11,其中随动轮10安装在随动平台工作面56下侧两边的位置,且随动轮10与导轨2贴合,随动轮10可以在导轨2上移动进而拖动随动平台12移动,并行位置的随动轮10之间安装有轮轴B 54,轮轴B 54可以保证并行位置的随动轮4同步运动,接近开关B 11安装在随动平台工作面56下侧中间的位置,用来检测钢制板材16的位置,随动平台工作面56上侧右边安装有滚轮B 9,用来减小钢制板材16移动时的摩擦,随动平台工作面56上侧左面安装有夹紧机构B 15,用以夹紧钢制板材16将其定位在平台上,夹紧机构B 15的结构为:在随动平台工作面56上侧中间固定安装有支撑杆B 49,支撑杆B 49的另一端安装有铰链B 48,杠杆B 50通过铰链B 48安装在支撑杆B 49的顶端,气缸B 52的下端通过铰支座D 53安装在随动平台工作面56左侧上面,气缸B 52的上端通过铰支座C 51安装在杠杆B 50的左端,杠杆B 50的右端安装有压紧块B 47,气缸B 52通过杠杆B 50来驱动压紧动作;测试装置包括:钢制板材16、通孔23、气源接口17、电磁阀18、电压力表19、上侧基架20、主气缸21、触头22、排布式颜色识别传感器7、下侧基架8,其中,主气缸21上端固定连接在上侧基架20上,主气缸21下端连接有触头22,触头22用来直接与钢制板材16接触,主气缸21进气孔处通过三通安装有电压力表19和电磁阀18,电压力表19具有记录最高压力的功能,用来自动记录钢制板材16发送塑性形变前的最大压力,电磁阀18通过气管连接气源接口17,钢制板材16放置在滚轮A6和滚轮B 9的上面,钢制板材16上设置有通孔23,通孔23位于触头22的正下方,通孔23位置往往是钢制板材16最薄弱的位置,也是经常被测试的关键部位,排布式颜色识别传感器7设置在下侧基架8上,位于触头22正下方,用来判别与钢制板材16基本颜色差异明显的位置,如开孔处和碳纤维加固点;控制系统包括:行程开关A 1、行程开关B 13、智能控制器14、控制面板25、引导平台前进按钮38、引导平台夹紧按钮39、随动平台夹紧按钮40、手自动切换旋钮41、引导平台后退按钮42、引导平台放松按钮43、随动平台放松按钮44、启动按钮45、急停按钮46,其中,控制面板25设置在整机的左侧,方便操作,智能控制器14位于控制面板25下部,方便安装维护,行程开关A 1设置在导轨2右端,用来限制移动部件的右侧极限位置,行程开关B 13设置在导轨2左端,用来限制移动部件的左侧极限位置,急停按钮46设置在控制面板25最右侧,方便操作,用来紧急停止设备,控制面板25上同时设置有引导平台前进按钮38、引导平台夹紧按钮39、随动平台夹紧按钮40、手自动切换旋钮41、引导平台后退按钮42、引导平台放松按钮43、随动平台放松按钮44、启动按钮45,用来手动控制机器人作业。

上述触头22的末端设计为锥形形状,锥形可以用来测试集中点压力下钢制板材16的变形情况,急停按钮46设计为红色,启动按钮45设计为绿色。

实施例2

按照上述图5所示,触头22的末端设计为平面形状,平面形状可以用来测试均衡压力下钢制板材16的变形情况,其他同实施例1。

下面以一次测试作业为例。

第一步,钢制板材16安装

机器人启动并完成自检,引导平台3和随动平台12都处于导轨2左侧,人工将钢制板材16的一端放置在引导平台工作面55上的滚轮A 6上,并向前推动钢制板材16,使钢制板材16位于接近开关A 5的上方,并将钢制板材16其余部分放置在随动平台工作面56上的滚轮B 9上,完成钢制板材16安装。

第二步,自动搬运

接近开关A 5检测到有钢制板材16安装到位,智能控制器14控制气缸A 31伸出,通过杠杆A 26和压紧块A 29的作用将钢制板材16固定夹紧在引导平台工作面55上;然后电机33通过同步带轮B 35、同步带36、同步带轮A 37、轮轴A 34、引导轮4带动引导平台3在导轨2上向右运动,钢制板材16随同引导平台3向右移动,当钢制板材16的另一端离开接近开关B 11的正上方时,智能控制器14控制气缸B 52伸出,通过杠杆B 50和压紧块B 47的作用将钢制板材16另一端固定夹紧在随动平台工作面56上,然后在钢制板材16的拖动下,随动平台12与引导平台3一起向右运动。

第三步,自动测试

排布式颜色识别传感器7检测钢制板材16上通孔23(或者经过加固的部位)通过其上方时,智能控制器14停止电机33转动,然后打开电磁阀18使主气缸21带动触头22向下运动并压迫钢制板材16,直至钢制板材16产生塑性变形,电压力表19自动记录此时的压力值,作为钢制板材16的抗弯力学参数。完成测试。

第四步,自动搬运卸料

智能控制器14控制电机33反转,引导平台3反向运动,将随动平台12、钢制板材16、引导平台3移动到导轨2左侧,当行程开关B 13闭合时,停止移动。智能控制器14控制气缸A31、气缸B 52收缩,解除钢制板材16被压紧的状态,人工取走钢制板材16,机器人待命。

手动模式:当遇到特殊情况需要手动测试作业,可将手自动切换旋钮41拧到手动选项,然后通过以下按钮功能控制机器人作业:

引导平台前进按钮38:按下后引导平台3向右侧移动,松开后停止;

引导平台夹紧按钮39:按下后气缸A 31伸出,松开后保持伸出状态;

随动平台夹紧按钮40:按下后气缸B 52伸出,松开后保持伸出状态;

引导平台后退按钮42:按下后引导平台3向左侧移动,松开后停止;

引导平台放松按钮43:按下后气缸A 31收缩,松开后保持收缩状态;

随动平台放松按钮44:按下后气缸B 52收缩,松开后保持收缩状态;

启动按钮45:按下后主气缸21伸出,松开后主气缸21自动进行收缩;

关于急停按钮46:不论机器人处于自动模式还是手动模式,按下急停按钮46机器人将立即停止所有动作。

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