计算机控制的混凝土坍落度检测装置及控制方法与流程

1.该发明涉及混凝土坍落度检测装置领域，尤其涉及计算机控制的混凝土坍落度检测装置及控制方法。


背景技术：

2.混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土一词是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料；与水按一定比例配合，经振捣、成型、养护而得的水泥混凝土，也可以加或不加外加剂和掺合料，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。坍落度、扩散度、和易性等参数是混凝土的主要性能参数，坍落度主要是指混凝土的塑化性能和可泵性能。目前坍落度的测试方法是：用一个喇叭状的坍落度测试桶，灌入混凝土后捣实，然后拔起桶，混凝土因自重产生塌落现象，用桶高减去塌落后混凝土最高点的高度，其落差即为坍落度。
3.公开号为cn202330419u的中国专利公开了一种便于平稳装料的坍落度测试装置，它包括整体呈圆台状的测试桶本体，测试桶本体内部为空腔结构，上端面和下端面均开口，在所述测试桶本体的外部侧壁上设置有两个提手，在测试桶本体的底部上设置有两个踏板，还包括独立于测试桶本体的进料漏斗，在进料漏斗的下端面设置有圆柱状的插接结构。
4.公开号为cn211426497u的中国专利公开了一种便于平稳装料的坍落度测试装置，它包括底座和混凝土坍落度量筒，底板上还设有活动压板，混凝土坍落度量筒外侧壁设有量筒固定卡板；当混凝土坍落度量筒位于底座上时，量筒固定卡板被活动压板固定，以及底座上设置的提手，将提手作为测量混凝土坍落度数值的标记线，对混凝土的坍落度进行计算。
5.类似于上述坍落度检测装置，在进行坍落度测试时，由于混凝土具有粘度，混凝土在经过捣棒捣实之后会紧密的贴合在测试桶本体内壁上，在测试桶本提起的过程中，粘粘性会使混凝土的密实度下降，影响混凝土的成型，使实验结果不够准确，以及使用标记线刻度尺上所观测到的数据进行混凝土坍落度的计算时，由于人工观测会产生一定的误差，同样也会使混凝土坍落度计算的准确性受到影响。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提出计算机控制的混凝土坍落度检测装置及控制方法，用以解决在进行混凝土坍落度检测时，由于混凝土具有一定的粘性，在移开锥桶时易对混凝土成型造成影响的问题，以及人工观测混凝土成型高度会产生误差，使混凝土坍落度的计算结果不够准确的问题。
7.为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
8.计算机控制的混凝土坍落度检测装置及控制方法，包括控制系统和安装底板，所述安装底板上设有与之固定连接的安装架，所述安装架的上端设有集料斗，所述集料斗出口处设有与之铰接的密封端盖，所述密封端盖上设有控制集料斗出口开闭的控制机构；
9.所述安装底板上方设有混凝土成型装置，所述混凝土成型装置包括对称设置的伸缩气缸以及对称设置的左半锥桶和右半锥桶，所述伸缩气缸的固定端和安装架固定连接，所述伸缩气缸的输出端分别固定连接于左半锥桶和右半锥桶的外壁，所述伸缩气缸和控制系统电性连接；
10.所述安装底板的边缘设有旋转装置，所述旋转装置包括安装台，所述安装台和安装底板固定连接，所述安装台上设有旋转电机，所述旋转电机和控制系统电性连接，所述旋转电机垂直于安装底板，且旋转电机的输出端朝上，所述选装电机的输出端上设有弧形板，所述弧形板边缘按顺序等距设有第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，所述第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔的孔心到弧形板固定点的距离相等，所述第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔上分别设有与之固定连接的接料机构、振捣机构和图像采集机构。
11.本技术方案的工作原理如下：控制系统检测到集料斗内加入混凝土时，控制旋转电机旋转，首先使接料结构旋转至指定的位置，旋转到位的同时，在控制机构的作用下，集料斗下方的密封端盖打开，使混凝土掉落至左半锥桶和右半锥桶形成的完整锥桶内，其次控制系统控制旋转电机旋转，使振捣气缸旋转至完整锥桶的中部正上方的同时，在控制机构的作用下关闭密封端盖，然后控制振捣气缸对完整锥桶内的混凝土进行捶实，再然后控制系统控制旋转电机旋转，将图像识别机构旋转至完整锥桶正上方的，此时图像识别机构将会对混凝土的成型形状及高度进行判断和检测，最后控制系统控制旋转电机复位，等到下一个检测循环。
12.进一步限定，所述控制机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、拉绳和扭簧，所述第一定滑轮和第二第二定滑轮固定于安装架的两侧，所述扭簧的一端固定于集料斗的底部，所述扭簧的另一端和密封端盖固定连接，所述拉绳的一端固定于密封端盖上，所述拉绳的另一端穿过第一定滑轮和第二定滑轮固定于弧形板上，其有益之处在于，通过旋转电机的旋转控制集料斗出口的打开和关闭，不需要多余的控制件对密封端板盖进行控制。
13.进一步限定，所述接料机构包括下部接料筒和上部接料筒，所述上部接料筒和下部接料筒之间连通，所述下部接料筒固定于第一安装孔的下方，且所述下部接料筒的长度等于弧形板下表面和半锥桶上表面之间的垂直距离，所述上部接料筒的形状为圆台，所述上部接料筒的上端面直径大于下端面直径，其有益之处在于，上部接料筒的直径大，能够提升接料效果，避免集料斗内的混凝土乱溅，下部接料筒和锥桶的上端的直径相等，可提升下部接料筒对混凝土的导料效果。
14.进一步限定，所述下部接料筒的直径等于左半锥桶和右半锥桶上表面组合形成的圆形直径，所述上接料筒的上端面直径大于集料斗下方出料口的直径8
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15cm，其有益之处在于，保证集料斗内的混凝土都会掉落至上部接料筒内，避免密封端盖关闭时，过多的混凝土掉落至振捣气缸上。
15.进一步限定，所述振捣机构包括振捣气缸和振捣棒，所述振捣气缸和控制系统电性连接，所述振捣棒固定于振捣气缸的输出端上，所述振捣气缸固定于第二安装孔上，且振捣气缸的输出端垂直向下，所述振捣棒的形状为三棱锥，其有益之处在于，三棱锥形状的振捣棒能提升对混凝土的捶实效果，同时也是保证混凝土的坍落度成型效果。
16.进一步限定，所述图像采集机构为高清摄像头，所述高清摄像头竖直朝下安装，且和控制系统电性连接，其有益之处在于，使用图像识别对混凝土的高度和形状进行检测，保
证混凝土坍落度检测的准确性。
17.进一步限定，所述集料斗的上方设有第一冲洗管，所述第一冲洗管上设有第一出水孔，所述第一水孔指向集料斗的内壁，所述安装底板上设有第二冲洗管，所述第二冲洗管上也开设有第二出水孔，所述第二出水孔的出水方向均指向安装底板的中心，其有益之处在于，第一冲洗管和第二冲洗管在控制系统控制旋转电机复位之前对集料斗和安装底板进行冲洗，保证下一次混凝土在安装底板上的成型效果以及避免混凝土凝固在集料斗的内壁。
18.进一步限定，所述集料斗的下部设有对密封端盖进行限位的打开挡块和关闭挡块，且所述拉绳为弹性绳，其有益之处在于，打开挡块和关闭挡块对密封端盖进行限位，使密封端盖不在旋转电机的带动下作出多余的动作，只在需要时进行打开和关闭操作，拉绳为弹性绳的好处是不影响电机带动弧形板进行旋转的效果。
19.进一步限定，所述振捣气缸和高清摄像头上设有防水套，其有益之处在于，避免混凝土内的水渗入，使振捣气缸和高清摄像头短路。
20.其中本发明还公开了一种混凝土坍落度检测装置的控制方法，具体步骤如下：
21.a.向集料斗内加入待检测混凝土；
22.b.控制系统控制旋转电机旋转，将接料机构旋转至安装底板的中部,待到接料结构达到指定位置时，密封端盖被打开；
23.c.密封端盖打开5s后，控制系统控制旋转电机将振捣机构旋转至安装底板的中部，同时在控制机构的作用下，密封端盖将集料斗下方封闭；
24.d.振捣机构旋转至安装底板的中心处时，控制系统控制振捣气缸的输出端上下往复运动；
25.e.振捣气缸往复运动15s后，控制系统控制振捣气缸复位；
26.f.振捣气缸复位之后，控制系统控制旋转电机旋转，使图像识别机构旋转至安装底板的中心处，此时控制系统控制伸缩气缸的伸缩杆收回，使混凝土坍塌在安装底板上；
27.d.图像识别机构对混凝土成型的形状进行分析，并把数据传送至数据处理终端；
28.f.此时，数据处理机构将会对混凝土的成型形状进行分析；
29.f1.若混凝土成型形状未达到要求，则控制系统控制旋转电机旋转，使旋转电机回到最初位置；
30.f2.若混凝土成型形状达到要求，则数据处理终端将对混凝土的高度进行识别，然后进行计算，计算的方式是h
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h，其中h指的是锥桶的高度，h指的是混凝土成型的高度；
31.g.数据处理终端计算结束后，将得出的数据进行记录和储存，然后控制系统控制旋转电机回到最初位置，使坍落度检测装置复位，等待下个循环。
32.本发明的有益之处在于：(1)左半锥桶和右半锥桶在伸缩气缸的作用下，向两侧打开，最大限度上降低由于锥桶内壁和混凝土粘粘，移动锥桶时对混凝土的成型造成影响，提升了混凝土的成型效果，使混凝土坍落度检测结果更加准确；(2)旋转电机的输出端上，安装弧形板，弧形板上安装接料机构、振捣机构和图像检测机构，利用旋转电机控制弧形板的角度变换，使弧形板上的各个机构分别作用于混凝土成型前期、中期和后期，和现有技术对比，减少了气缸和控制件的数量，降低了混凝土坍落度检测装置的制造成本，同时还使控制系统更加的简单。
附图说明
33.图1为本发明实施例坍落度检测装置的初始位置意图。
34.图2为本发明实施例坍落度检测装置接料筒结构作用时的位置示意图。
35.图3为本发明实施例坍落度检测装置振捣机构作用时的位置示意图。
36.图4为本发明实施例坍落度检测装置图像识别机构作用时的位置示意图。
37.图5为本发明实施例集料斗底部控制机构安装的平面示意图。
具体实施方式
38.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
39.说明书附图中的附图标记包括：安装底板1、安装架2、集料斗3、安装台4、旋转电机5、左半锥筒6、伸缩气缸7、密封端盖8、下部接料筒9、振捣气缸10、图像识别机构11、第二冲洗管12、扭簧13、第一定滑轮14、第二定滑轮15、拉绳16、弧形板17、第一冲洗管18。
40.具体实施过程如下：
41.如1到图4所示，计算机控制的混凝土坍落度检测装置及控制方法，包括安装底板1，安装底板1为一个5cm高的圆台，在安装底板1的底部设有便于固定的地脚螺栓，安装底板1的方边缘处设有安装架2，安装架2的形状为龙门架形，在安装架2的上端固定有对混凝土进行汇集的集料斗3，在本实施例中集料斗3的形状为上方下圆的漏斗形，优选地，在集料斗3的上方设有第一冲洗管18，第一一冲洗管上设有第一出水孔，第一水孔指向集料斗3的内壁，安装底板1上设有第二冲洗管12，第二冲洗管12上也开设有第二出水孔，第二出水孔的出水方向均指向安装底板1的中心，其有益之处在于，第一冲洗管18和第二冲洗管12在控制系统控制旋转电机5复位之前对集料斗3和安装底板1进行冲洗，保证下一次混凝土在安装底板1上的成型效果以及避免混凝土凝固在集料斗3的内壁。
42.在安装底板1的上方设有安装台4，安装台4固定在安装架2两个支脚形成面的垂直方向，在安装台4上固定有旋转电机5，旋转电机5为步进电机，因为步进电机能对电机的旋转角度进行控制，旋转电机5的输出端垂直向上安装，在输出端的顶部设有与之固定连接的弧形板17，电机输出端到弧形板17边缘的距离大于电机输出端到安装底板1中心处的距离，且弧形板17能在安装底板1上端自由旋转，不被安装架2的所干涉，这样设置保证弧形板17上安装的机构能旋转到安装板中心位置的同时，还保证了旋转效果。安装底板1的上方设有混凝土成型装置，包括对称设置的伸缩气缸7以及对称设置的左半锥桶6和右半锥桶(图中未标识)，所述伸缩气缸7的固定端和安装架2固定连接，所述伸缩气缸7的输出端分别固定连接于左半锥桶6和右半锥桶的外壁，所述伸缩气缸7和控制系统电性连接。
43.在弧形板17上开设有第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔的孔心到弧形板17固定点的距离相等，且第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔上分别设有与之固定连接的接料机构、振捣机构和图像采集机构。
44.接料机构包括下部接料筒9和上部接料筒，上部接料筒和下部接料筒9之间连通，下部接料筒9固定于第一安装孔的下方，且下部接料筒9的长度等于弧形板17下表面和半锥桶上表面之间的垂直距离，上部接料筒的形状为圆台，所部接料筒的上端面直径大于下端面直径，上部接料筒的直径大，能够提升接料效果，避免集料斗3内的混凝土乱溅，下部接料筒9和锥桶的上端的直径相等，可提升下部接料筒9对混凝土的导料效果。优选地，下部接料
筒9的直径等于左半锥桶6和右半锥桶上表面组合形成的圆形直径，上接料筒的上端面直径大于集料斗3下方出料口的直径8
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15cm，好处在于保证集料斗3内的混凝土都会掉落至上部接料筒内，避免密封端盖8关闭时，过多的混凝土掉落至振捣气缸10上。
45.振捣机构包括振捣气缸10和振捣棒，振捣气缸10和控制系统电性连接，振捣棒固定于振捣气缸10的输出端上，振捣气缸10固定于第二安装孔上，且振捣气缸10的输出端垂直向下，振捣棒的形状为三棱锥，其有益之处在于，三棱锥形状的振捣棒能提升对混凝土的捶实效果，同时也是保证混凝土的坍落度成型效果。振捣机构10的工作原理为控制系统控制振捣气缸10的输出端上下往复运动，往复运动的时间为15s，振捣气缸10往复运动的次数为25次，振捣气缸10往复运动的过程中带动固定在其输出端的振捣棒直接作用与混凝土，对混凝土进行捣实。
46.图像采集机构为高清摄像头，和高清摄像头配套使用的还有数据处理终端，数据处理终端对图像识别机构11所监测到的数据进行判断和检测，高清摄像头竖直朝下安装，且和控制系统电性连接，使用图像识机构和树立处理终端别对混凝土的高度和形状进行检测，能减小人工或者是肉眼识别误差，保证混凝土坍落度检测的准确性。
47.如图5所示，在集料斗3出口处设有偏心铰接在集料斗3底部的密封端盖8，为了控制集料斗3下方的密封端盖8的打开和关闭，在集料斗3下方设有控制机构，述控制机构包括第一定滑轮14、第二定滑轮15、拉绳16和扭簧13，第一定滑轮14和第二第二定滑轮15固定于安装架2的两侧，扭簧13的一端固定于集料斗3的底部，扭簧13的另一端和密封端盖8固定连接，拉绳16的一端固定于密封端盖8上，拉绳16的另一端穿过第一定滑轮14和第二定滑轮15固定于弧形板17上，通过旋转电机5的旋转控制集料斗3出口的打开和关闭，不需要多余的控制件对密封端板盖进行控制，在控制机构中，为了使密封端盖8的打开和关闭更加准确，在集料斗3的下端还设有打开挡块和关闭挡块，目的是对密封端盖8进行限位，使密封端盖8不在旋转电机5的带动下作出多余的动作，优选地，为了配合挡块的使用，拉绳16为弹性拉绳16，密封端盖8被限位之后，弹性拉绳16的形变不影响弧形板17的转动效果，密封端盖8的复位时利用拉绳16的拉力减小时，扭簧13作用力时密封端盖8旋转复位，对集料斗3的出口进行封闭。
48.本发明还提供了一种混凝土坍落度检测装置的控制方法，具体步骤如下：
49.a.向集料斗3内加入待检测混凝土；
50.b.控制系统控制旋转电机5旋转，将接料机构旋转至安装底板1的中部,待到接料结构达到指定位置时，密封端盖被打开；
51.c.密封端盖打开5s后，控制系统控制旋转电机5将振捣机构旋转至安装底板1的中部，同时在控制机构的作用下，密封端盖8将集料斗下方封闭；
52.d.振捣机构旋转至安装底板1的中心处时，控制系统控制振捣气缸10的输出端上下往复运动；
53.e.振捣气缸10往复运动15s后，控制系统控制振捣气缸10复位；
54.f.振捣气缸10复位之后，控制系统控制旋转电机5旋转，使图像识别机构旋转至安装底板1的中心处，此时控制系统控制伸缩气缸7的伸缩杆收回，使混凝土坍塌在安装底板1上；
55.d.图像识别机构对混凝土成型的形状进行分析，并把数据传送至数据处理终端；
56.f.此时，数据处理机构将会对混凝土的成型形状进行分析；
57.f1.若混凝土成型形状未达到要求，则控制系统控制旋转电机5旋转，使旋转电机5回到最初位置；
58.f2.若混凝土成型形状达到要求，则数据处理终端将对混凝土的高度进行识别，然后进行计算，计算的方式是h
‑
h，其中h指的是锥桶的高度，h指的是混凝土成型的高度；
59.数据处理终端计算结束后，将得出的数据进行记录和储存，然后控制系统控制旋转电机5回到最初位置，使坍落度检测装置复位，等待下个循环。
60.综上所述，本发明使用时，控制系统检测到集料斗3内加入混凝土时，控制旋转电机5旋转，首先使接料结构旋转至指定的位置，旋转到位的同时，在控制机构的作用下，集料斗5下方的密封端盖8打开，使混凝土掉落至左半锥桶6和右半锥桶形成的完整锥桶内，其次控制系统控制旋转电机5旋转，使振捣气缸10旋转至完整锥桶的中部正上方的同时，在控制机构的作用下关闭密封端盖8，然后控制振捣气缸10对完整锥桶内的混凝土进行捶实，再然后控制系统控制旋转电机5旋转，将图像识别机构11旋转至完整锥桶正上方的，此时图像识别机构11将会对混凝土的成型形状及高度进行判断和检测，最后控制系统控制旋转电机5复位，等到下一个检测循环。本装置解决了现有技术对混凝土进行坍落度检测时，由于混凝土本身的粘性，在取出锥筒的时候会对混凝土的成型造成影响的技术难题，以及通过图像识别的方式对混凝土的坍落度进行判别和计算，这两方面的改进都能极大的提高混凝土坍落度检测的准确性。所以，本发明有效克服了现有技术中的缺点而具高度产业利用价值。
61.需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。