一种智能化振捣棒装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于混凝土浇筑设备技术领域，用于在混凝土浇筑施工中对混凝土的振捣质量进行实时监控，具体涉及一种智能化的振捣棒装置。
【背景技术】
[0002]随着工业机械化程度越来越高，人们对工作质量的监测手段自动化的需求程度也越来越高。传统的土木工程建设，需要不断地发展自动化监测系统。而在土木工程建设中，基础的混凝土施工的质量尤为重要，对新拌混凝土浇筑振捣效果的可靠测试与整体评价是混凝土质量控制的重要环节之一。在混凝土施工质量监测系统中，振捣棒的工作状态的判定、插入深度的测量、施工位置的实时定位是必不可少的。
[0003]目前施工现场振捣质量控制，是通过施工人员的经验来控制振捣棒的插入位置、插入深度、振捣间距等过程控制参数，从而保证混凝土振捣密实。实践操作中，工人移动振捣点时，无法做到位置、深度及振捣时间的精准把握，往往多为经验操作，随意性强，受人为因素与工作条件影响很大;一旦出现欠振、过振及漏振，振捣将不能满足施工质量要求、留下质量缺陷且无法及时获知。这已成为影响混凝土浇筑振捣质量的瓶颈问题，虽然已有一些振捣深度和振捣状态的检测方法，但目前国内外并无精确有效的技术解决方案。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型根据现有技术的不足公开了一种智能化振捣棒装置。本实用新型要解决的问题是提供一种可以较精确检测振捣深度、跟踪振捣状态，应用于混凝土精细化施工系统中的智能振捣棒装置。
[0005]本实用新型通过以下技术方案实现:
[0006]智能化振捣棒装置，包括振捣棒和与振捣棒驱动连接的电机，其特征在于:所述振捣棒横截面为多层包裹的圆形、由中心向外依次是传动轴、内层橡胶层、尼龙加固层和外层橡胶层，在内层橡胶层与外层橡胶层之间对称固定有霍尔传感器，霍尔传感器沿振捣棒轴向安装有多组并通过信号线与深度测试装置传输连接;所述振捣棒还安装有用于振捣棒状态信息检测的状态测试装置。
[0007]所述霍尔传感器采用LN4913芯片，二片为一组于振捣棒横截面对称布置，沿振捣棒轴向每组之间间距为7CM，霍尔传感器采用串行供电结构，每组传感器为一路并通过信号线送入深度测试装置。
[0008]所述深度测试装置包括独立供电的锂电池、采集霍尔传感器组的开关量信号并实时计算振捣棒插入深度的MSP430单片机、将计算结果送出的射频无线串口模块。
[0009]所述状态测试装置包括采集电动机工作电流的交流电流互感器、滤波及A/D转换模块、根据预先整定的电流阈值进行计算判别的MSP430单片机、将计算判别结果送出的射频无线模块。
[0010]本实用新型提出了一种将振捣棒的工作状态及工作位置实时检测装置，包括:智能化振捣棒装置的结构;霍尔传感器在振捣棒中的安装设计；深度测试装置的设计和状态测试装置的设计。
[0011]在本监测系统中，振捣棒的工作状态包括:空载，是指振捣棒上电后未插入混凝土时的工作状态;有载，是指振捣棒上电后完全插入混凝土中的状态;插入深度，是指振捣棒插入混凝土后棒头到混凝土表面的距离。
[0012]设计此装置的目的就是为了实时监测混凝土振捣的状态，防止欠振、漏振、过振的情况发生，特别是漏振和欠振这两种情况。而衡量混凝土振捣以后状态的主要指标是其被振捣的时间。
[0013]在状态测试装置中，对于负载电流，通过交流互感器和转换电路将电流按固定比例转换成电压，然后通过单片机进行A/D采集，按照负载电流的变化规律来区分振捣棒的工作状态。
[0014]在深度检测装置中，通过对霍尔传感器的开关信号进行采集，计算出振捣棒棒头插入的深度，最终状态信息都会通过射频模块发送到控制中心。
[0015]本实用新型提出的一种智能化振捣棒装置，其优点在于:本实用新型提出的智能化振捣棒装置同时实现了对振捣棒位置、深度及振捣时间的精准测量，避免出现欠振、过振及漏振的现象;本实用新型通过无线射频数据传输，大大简化了装置结构的复杂度;本实用新型结构简洁，使用者容易掌握并应用在混凝土施工中。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型智能化振捣棒装置布置结构图；
[0017]图2是本实用新型智能化振捣棒横截面结构布置示意图；
[0018]图3是本实用新型深度测试装置框图；
[0019]图4是本实用新型状态测试装置框图。
[0020]图中，I是振捣棒棒头，2是霍尔传感器，3是振捣棒，31是传动轴，32是内层橡胶层，33是尼龙加固层，34是外层橡胶层，4是电机，5是状态测试装置，6是深度测试装置，7是信号线。
【具体实施方式】
[0021]下面通过实施例对本实用新型进行具体的描述，实施例只用于对本实用新型进行进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本实用新型保护的范围。
[0022]结合图1至图4。
[0023]智能化振捣棒装置，包括振捣棒3和与振捣棒3驱动连接的电机4，振捣棒3横截面为多层包裹的圆形、由中心向外依次是传动轴31、内层橡胶层32、尼龙加固层33和外层橡胶层34，在内层橡胶层32与外层橡胶层34之间对称固定有霍尔传感器2，霍尔传感器2沿振捣棒3轴向安装有多组并通过信号线7与深度测试装置6传输连接;振捣棒3还安装有用于振捣棒状态信息检测的状态测试装置5。
[0024]本实用新型霍尔传感器2可以采用LN4913芯片，二片为一组于振捣棒3横截面对称布置，沿振捣棒3轴向每组之间间距为7CM，霍尔传感器2采用串行供电结构，每组传感器为一路并通过信号线7送入深度测试装置6。
[0025]深度测试装置6包括独立供电的锂电池、采集霍尔传感器组的开关量信号并实时计算振捣棒3插入深度的MSP430单片机、将计算结果送出的射频无线串口模块。
[0026]状态测试装置5包括采集电动机工作电流的交流电流互感器、滤波及A/D转换模块、根据预先整定的电流阈值进行计算判别的MSP430单片机、将计算判别结果送出的射频无线模块。
[0027]如图1所示，智能化振捣棒装置布置结构示意图，霍尔传感器2沿振捣棒3轴向安装并通过信号线7与深度测试装置6传输连接，本例霍尔传感器2采用LN4913芯片，二片为一组，共安装30组，每组之间间距为7CM，所有传感器采用串行供电方式，每组传感器为一路，共30路信号并行送入MSP430单片机。根据使用状态需要，通常振捣棒棒头I前端均插入混凝土层中，故在振捣棒棒头I前端部没有布置霍尔传感器2。
[0028]如图1所示，将深度测试装置6安装在振捣棒3的末端，不改变振捣棒3原来的外观和机械特性。将状态测试装置5安装在电机4上端。这两个装置以射频无线方式将测试数据发出。
[0029]振捣棒横截面结构及霍尔传感器安装如图2所示，由里及外分别是传动轴31、内层橡胶层32、尼龙加固层33和外层橡胶层34，在内层橡胶层32与外层橡胶层34之间对称固定有两片霍尔传感器2。
[0030]深度测试装置框图如图3所示，CUP采用低功耗MSP430F149芯片，供电采用可重复充电的2000MAH3.7V锂电池；30路开关量信号输入单片机MSP430F149的Pl 口、P2 口、P4 口和P5 口，单片机程序采用循环查表方式进行，确定每个传感器的相对位置，根据每个传感器位置间的距离，实时计算出当前振捣棒的插入深度，通过射频无线模块将计算结果发送出。射频无线模块采用WSN-1101无线数传模块，工作频率为433MHz，波特率为9600bit/s。
[0031]状态测试装置框图如图4所示。CUP采用低功耗MSP430F149芯片，供电采用可重复充电的2000MAH3.7V锂电池；电流互感器采用2000:1的高精度线性互感器，安装在电机动力三相电源中其中一相上。采集的交流电流信号经桥式整流及LM158调理送入MSP430F149的A/D输入端。单片机程序由40点交流采样、软件滤波、阈值整定、计算判别和串口发送等组成。实时计算出当前振捣棒的插入或拔出状态，通过射频无线模块将计算结果发送出。射频无线模块采用WSN-1101无线数传模块，工作频率为433MHz，波特率为9600bit/s。
【主权项】
1.一种智能化振捣棒装置，包括振捣棒(3)和与振捣棒(3)驱动连接的电机(4)，其特征在于:所述振捣棒(3)横截面为多层包裹的圆形、由中心向外依次是传动轴(31)、内层橡胶层(32)、尼龙加固层(33)和外层橡胶层(34)，在内层橡胶层(32)与外层橡胶层(34)之间对称固定有霍尔传感器(2)，霍尔传感器(2)沿振捣棒(3)轴向安装有多组并通过信号线(7)与深度测试装置(6)传输连接;所述振捣棒(3)还安装有用于振捣棒状态信息检测的状态测试装置(5)。2.根据权利要求1所述的智能化振捣棒装置，其特征在于:所述霍尔传感器(2)采用LN4913芯片，二片为一组于振捣棒(3)横截面对称布置，沿振捣棒(3)轴向每组之间间距为7CM，霍尔传感器(2)采用串行供电结构，每组传感器为一路并通过信号线(7)送入深度测试装置(6)。3.根据权利要求2所述的智能化振捣棒装置，其特征在于:所述深度测试装置(6)包括独立供电的锂电池、采集霍尔传感器组的开关量信号并实时计算振捣棒(3)插入深度的MSP430单片机、将计算结果送出的射频无线串口模块。4.根据权利要求2所述的智能化振捣棒装置，其特征在于:所述状态测试装置(5)包括采集电动机工作电流的交流电流互感器、滤波及A/D转换模块、根据预先整定的电流阈值进行计算判别的MSP430单片机、将计算判别结果送出的射频无线模块。
【专利摘要】本实用新型公开了一种智能化振捣棒装置。包括振捣棒和与振捣棒驱动连接的电机，振捣棒横截面为多层包裹的圆形、由中心向外依次是传动轴、内层橡胶层、尼龙加固层和外层橡胶层，在内层橡胶层与外层橡胶层之间对称固定有霍尔传感器，霍尔传感器沿振捣棒轴向安装有多组并通过信号线与深度测试装置传输连接；振捣棒还安装有用于振捣棒状态信息检测的状态测试装置。本实用新型提出的智能化振捣棒装置同时实现了对振捣棒位置、深度及振捣时间的精准测量，避免出现欠振、过振及漏振的现象；本实用新型通过无线射频数据传输，大大简化了装置结构的复杂度；本实用新型结构简洁，使用者容易掌握并应用在混凝土施工中。
【IPC分类】G01B7/26, E04G21/08
【公开号】CN205348802
【申请号】CN201620086309
【发明人】何勇, 吴军, 雷宏, 唐子龙, 毛舒娅
【申请人】中国水利水电第七工程局有限公司
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年1月28日