一种落物保护结构检测试验装置的制作方法

本实用新型属于落锤测试设备技术领域，尤其涉及一种落物保护结构检测试验装置。

背景技术：

原有的落物保护结构检测试验设备，落锤的落点位置和落锤的提升高度都相对固定，基本上只能通过固定工装将被试件调整到被试状态；手动安装释放落锤；试验结果通过直尺等测量出最终变形。上述操作费时费力，安全保障不强，同时测量精度有限，还不具备测量瞬时最大变形。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种落物保护结构检测试验装置。主要目的是为了解决被试件(落锤)能够根据需要实现不同高度的落物检测，同时通过多传感器实现高精度的多参数检测。

本实用新型所采用的具体技术方案为：

一种落物保护结构检测试验装置，至少包括：

机械系统，所述机械系统包括设备基础平台(1)和位于设备基础平台(1)上方的导轨平台；上述设备基础平台(1)和导轨平台相互平行；上述导轨平台包括：两根相互平行的X 向导轨(10)、两根相互平行的Y向导轨(9)；上述X向导轨(10)和Y向导轨(9)相互垂直，上述X向导轨(10)通过Y向滑动构件安装于Y向导轨(9)上；上述Y向导轨(9) 通过立柱(2)安装于设备基础平台(1)上；两根X向导轨(10)和滑动构件I组成移动横梁装置(4)，在上述移动横梁装置(4)上安装有落锤提升释放保护装置(5)，该落锤提升释放保护装置(5)包括通过X向滑动构件与X向导轨(10)连接的底托，在该底托上安装有带动落锤在Z向运动的落锤机构；其中：X向和Y向为水平方向，Z向为竖直方向；

测量系统，上述测量系统包括：检测落锤Z向高度的测距传感器(22)、检测落锤形变量的变形位移传感器(8)、数据采集卡、以及控制器；上述测距传感器(22)和变形位移传感器(8)的信号输出端子通过数据采集卡与控制器的I/O端子电连接；

控制系统，控制系统包括电源控制柜、可编程控制器、伺服驱动器、接口板卡和工控机；其中：上述电源控制柜分别与落锤机构的动力机构、驱动Y向滑动构件动作的Y向驱动电机、驱动X向滑动构件动作的X向驱动电机、控制器、可编程控制器、伺服驱动器和工控机的电源端子电连接；上述工控机通过接口板卡与落锤机构的动力机构、Y向驱动电机、驱动X向驱动电机的使能端子电连接。

进一步：还包括：视频监控系统，所述视频监控系统包括依次电连接的多点位网络摄像机、视频交换机、网络硬盘录像机和监控器。

进一步：所述X向滑动构件包括：安装于X向导轨(10)上的从动轮III(17)和从动轮IV(18)、安装于底托下表面的驱动轮III(26)和驱动轮IV(27)、带动上述驱动轮III(26) 和驱动轮IV(27)动作的驱动电机III(3)。

进一步：所述Y向滑动构件包括：安装于Y向导轨(9)上的从动轮I(11)和从动轮II (12)、安装于Y向导轨(9)下表面的驱动轮I(14)和驱动轮II(15)、带动上述驱动轮I (14)和驱动轮II(15)动作的驱动电机I(13)。

进一步：所述落锤机构包括落锤装置(21)和卷扬机(19)，在落锤装置(21)的顶部安装有定滑轮，钢丝绳(20)的一端绕制于卷扬机(19)上，钢丝绳(20)的另一端绕过定滑轮后用于带动落锤升降。

本实用新型的优点及积极效果为：

通过采用上述技术方案，本实用新型具有如下的技术效果：

该专利可对土方机械落物保护结构进行动态冲击试验，测量出保护结构在冲击部位的瞬时最大变形和最终剩余变形。该试验装置可以实现对被试件冲击点自动找正，同时自动将落锤提升到预设高度，达到试验要求落锤具备的能力值后，实现自由落体，冲击被试件标记的被试点，经过传感器的采集输出冲击试验的瞬时最大变形和最终剩余变形，并按规定的要求输出试验报告。

一、传统相关试验设备落锤单一提升及固定提升高度受限；本专利解除了对被试件安装位置及冲击点高度要求限制；自动化程度高。

二、本专利技术可实现落锤的水平面内东西南北方向(X向和Y向)移动；实现落锤冲击点的找正；落锤高度的自动提升、释放；实现落锤自由落体运动，达到标准中规定的冲击能量值。

三、该专利结构简单、紧凑、安全、可靠；操作简洁方便；同时可实现自动采集被试件冲击点变形的瞬时最大位移和最终位移；并具备实验数据的实时采集、存储、回放、自动生成标准试验报告等功能。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的主视图；

图2是本实用新型优选实施例的左视图；

图3是本实用新型优选实施例的俯视图；

图4是本实用新型优选实施例中移动横梁装置的主视图；

图5是本实用新型优选实施例中移动横梁装置的左视图；

图6是本实用新型优选实施例中移动横梁装置的仰视图；

图7是本实用新型优选实施例中落锤提升释放保护装置的主视图；

图8是本实用新型优选实施例中落锤提升释放保护装置的左视图；

图9是本实用新型优选实施例中落锤提升释放保护装置的俯视图；

图10是本实用新型优选实施例的电路连接图。

其中：1、设备基础平台；2、立柱；3、支撑横梁；4、移动横梁装置；5、落锤提升释放保护装置；6、警示灯；7、被试件；8、变形位移传感器；9、Y向导轨、10、X向导轨；11、从动轮Ⅰ；12、驱动轮Ⅰ；13、驱动电机Ⅰ；14、驱动电机Ⅱ；15、驱动轮Ⅱ；16、从动轮Ⅱ；17、从动轮Ⅲ；18、从动轮Ⅳ；19、卷扬机；20、钢丝绳；21、落锤装置；22、测距传感器；23、支撑滑轮；24、导向筒；25、卷扬机驱动电机；26、驱动轮Ⅲ；27、驱动轮Ⅳ； 28、驱动电机Ⅲ。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本实用新型的结构作详细的描述。

一种落物保护结构检测试验装置，

组成：主要由机械系统、控制系统、测量系统、安全防护系统、视频监视系统等组成。

1.1机械系统组成

请参阅图1至图9：所述机械系统包括设备基础平台1和位于设备基础平台1上方的导轨平台；上述设备基础平台1和导轨平台相互平行；上述导轨平台包括：两根相互平行的X 向导轨10、两根相互平行的Y向导轨9；上述X向导轨10和Y向导轨9相互垂直，上述X 向导轨10通过Y向滑动构件安装于Y向导轨9上；上述Y向导轨9通过立柱2安装于设备基础平台1上；两根X向导轨10和滑动构件I组成移动横梁装置4，在上述移动横梁装置4 上安装有落锤提升释放保护装置5，该落锤提升释放保护装置5包括通过X向滑动构件与X 向导轨10连接的底托，在该底托上安装有带动落锤在Z向运动的落锤机构；其中：X向和Y 向为水平方向，Z向为竖直方向；落锤机构包括落锤装置21和卷扬机19，在落锤装置21的顶部安装有定滑轮，钢丝绳20的一端绕制于卷扬机19上，钢丝绳20的另一端绕过定滑轮后用于带动落锤升降。

1.2控制系统组成

控制系统组成主要包括电源控制柜、操作台、PLC可编程控制器、伺服驱动器、电气限位保护装置、22寸液晶显示器、60寸液晶显示屏、激光对准元件、遥控装置、工控机、接口板卡等组成。即控制系统包括电源控制柜、可编程控制器、伺服驱动器、接口板卡和工控机；其中：上述电源控制柜分别与落锤机构的动力机构、驱动Y向滑动构件动作的Y向驱动电机、驱动X向滑动构件动作的X向驱动电机、控制器、可编程控制器、伺服驱动器和工控机的电源端子电连接；上述工控机通过接口板卡与落锤机构的动力机构、Y向驱动电机、驱动X向驱动电机的使能端子电连接。

1.3测量系统组成

测量系统主要由激光测距传感器、直线位移传感器、高速数据采集系统、工控计算机等组成。

1.4安全防护系统组成

安全防护系统主要由包括机械保护和电气保护。

1.5视频监视系统组成

视频监视系统包括多点位网络摄像机、视频交换机、网络硬盘录像机、监视器等。

2、工作原理

试验台采用框架式结构(见图1至图3)，六根立柱2通过螺栓固定到设备基础平台1 上，支撑横梁3通过螺栓固定到立柱2上端，移动横梁装置4通过从动轮Ⅰ11、驱动轮Ⅰ12、驱动轮Ⅱ15、从动轮Ⅱ16共同作用到支撑横梁3上的Y向导轨轨道9上，通过驱动电机Ⅰ13、驱动电机Ⅱ14同时分别驱动驱动轮Ⅰ12和驱动轮Ⅱ15，实现落锤5提升释放保护装置在Y 向的前后移动。

落锤提升释放保护装置5通过从动轮Ⅲ17、从动轮Ⅳ18、驱动轮Ⅲ26、驱动轮Ⅳ27共同作用到X向导轨轨10道上，在驱动电机Ⅲ28的驱动下，实现落锤5提升释放保护装置在X 向的左右移动。

钢丝绳20一端与卷扬机19的卷筒固定连接，另一端通过支撑滑轮23与落锤装置21连接，当卷扬机19通过卷扬机驱动电机25驱动钢丝绳20后，带动落锤装置21升降，实现其在Z向的运动，提升的高度由测距传感器22进行反馈。

当落锤装置21提升到预定高度后，自动释放，自由落体运动到被试件的预定落点后，由 8变形位移传感器进行瞬间最大变形量和最终变形量的测量，经过数据采集系统采集整个冲击过程被测点的变形数据，通过测控系统软件处理后形成试验数据，自动记录并填写至报告，形成试验报告，最终完成试验。

控制系统主要分为三路控制信号源：分别为操作台上的控制按钮、工控计算机和现场遥控装置。通过操作台上控制方式选择，通过PLC逻辑判断，可实现三者的切换，最终由PLC 输出控制信号至XY向和提升伺服驱动器实现冲击点定位和指定能量落锤提升释放等试验功能，具体见图10控制系统组成及原理图。

测量系统通讯方式见图10。高速数据采集模块、PLC、测控系统计算机通过以太网连接至测控系统交换机。通过交换机，测控系统计算机通过网口与高速数据采集模块和PLC通信，获得采集数据、以及控制/读取PLC输入输出点位状态。测量系统通过测控系统软件配合高速数据采集模块以及直线位移传感器采集FOPS瞬间变形量和最终变形量，另外通过高速数据采集模块和激光测距传感器测量落锤提升高度，为自动提升功能提供位置反馈。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。