一种全自动混凝土回弹仪器及使用方法与流程

本发明涉及混凝土质量检测技术领域，具体为一种全自动混凝土回弹仪器及使用方法。

背景技术：

混凝土强度检测是质量验收一道重要工序，无论自检或第三方检测，数据的全面性对混凝土主体验收结果更据说服性。目前，混凝土回弹检测单纯依靠回弹仪本身回弹，检测范围具有局限性，现有技术的回弹检测通过人力手持回弹检测仪，通过一定的轴向压力使回弹仪弹击受测墙面检测强度。

这种方式局限性较大，单纯依靠人力及传统工具，同时检测范围受到距离限制，更进一步的现有技术中多为人工完成每点强度数据的检测，期间检测数据获取耗费较长时间，同时耗费较多人力,正常应该垂直于受测混凝土面层进行弹击完成检测。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种全自动混凝土回弹仪器及使用方法，解决了现有技术中使用单纯依靠人力及传统工具，同时检测范围受到距离限制，更进一步的现有技术中多为人工完成每点强度数据的检测，期间检测数据获取耗费较长时间，同时耗费较多人力的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种全自动混凝土回弹仪器，包括待检测的混凝土表面，还包括动力组件，回弹仪凸轮往复机构、回弹仪行径轨道往复机构、传动轴、荷载处理单元，所述动力组件由电机、舵机齿轮、伞状齿轮、传动轴组成，传动轴通长均布4个伞状齿轮为凸轮往复机构提供总动力保障，垂直方向边缘相切部位设置同型号4个伞状齿轮为4个分支凸轮往复机构提供独立、统一的动力保障，本装置凸轮往复机构以直角坐标系区分为x方向凸轮往复机构和y方向凸轮往复机构，每个方向设置四组凸轮往复子机构，上述两个方向凸轮往复机构功能分别为传动复位、弹击检测；

所述检测装置为定位检测结构，装置内部通过双方向往复凸轮结构完成检测工作，分别为直角坐标系x方向、y方向，依据检测规范要求每组混凝土回弹数据为16点检测数据，因此设置混凝土回弹组件为4组触控弹击装置，每组弹击装置受测混凝土面层4次进行一次复位，共计16点检测数据，其中y方向凸轮往复机构的作用在于回弹组件x轴方向外伸圆销于凸轮往复机构滑轨内，通过环绕型“z”字滑轨环轴转动压缩回弹组件内弹击锤实现回弹初步检测功能，因凸轮往复机构的机械优越性，使回弹车杆外置圆销受压，经竖直方向滑轨迅速复位至回弹组件顶部，周而复始形成连续检测功能。

优选的，x方向凸轮往复机构长度为y方向凸轮往复机构的4倍，其设置作用在于x方向凸轮往复机构每连续弹击受检混凝土面层4次，x方向复位一次，所述x方向凸轮往复机构设置意图在于通过机械结构为y向凸轮往复机构提供稳定、连续的水平位移，且每组4次连续弹击完成后迅速复位至起点，进行下一组实体回弹检测；

x、y方向凸轮往复机构为同平面垂直连接以实现往复功能，其中上述两个方向凸轮往复机构均为轴心旋转运动，其回弹连续位移检测功能的实现源于压缩复位滑轨组件，所述压缩复位滑轨组件由限位滑轨、压缩弹簧、同步车杆、压缩弹簧底座组成；其作用在于x方向凸轮往复机构沿轴心旋转半周后到达机构最大限位，同步车杆的圆销由轴向环绕滑轨迅速进入线性滑轨，此时压缩弹簧以压缩弹簧底座为动力起点进行舒展，为同步车杆提供复位动力，带动回弹组件线性往复运动。

优选的，所述将轴向运动转换为线性径向运动组件由弧形连接滑块、限位齿轮滑轨、限位转盘、滑动轴、变向齿轮组成，作用在于将双向轴心运动转换为线性往复运动，有效运用机械力学实现基本功能；

所述装置背部分别设置手握杆和电源组件，其中手握杆与外壳为一体连接，电源组件外观为凸口设计，为可拆卸安装，具体采用承插固定的安装方式，端部由凸口外观设计的弹性限位装置对电池组件进行限位；

所述待测的混凝土类型分为墙、梁、板、柱，所述全自动混凝土回弹组件适用于检测上述类型混凝土结构，但不局限于上述类型，对受检混凝土全方位进行检测，所述全自动回弹组件以坐标轴区分由x方向凸轮往复机构、y方向凸轮往复机构和回弹组件组成，所述凸轮往复机构往复机构，不同方向为不同功能提供功能实施平台。

优选的，所述装置整体外观采用中国印章设计，顶部手柄为限位减少后座力提供力学支撑，接触混凝土面为16点印章框架，其设计意图在于将检测准备工作、检测实施过程通过机械设计一体化，省去人工绘制16点检测方格步骤，通过装置实体接触受检混凝土面层、启动开关，动力组件推动凸轮往复运动完成16点机械弹击检测强度工作。

优选的，所述荷载处理组件位于每个回弹组件侧面，分别布置在四组回弹组件侧面，所述荷载处理组件均为独立工作组件，分别记录每次测点数值形成存储数据，细化荷载接收数据，提高检测数据的准确性、完整性。

优选的，所述凸轮往复机构包括轴心环绕滑轨、连接轴、伞状齿轮组成，所述凸轮往复机构上由连接轴通长穿插，端部连接伞状齿轮为与动力组件垂直连接，实现凸轮往复运动，所述凸轮往复机构通过轴心旋转实现主要部件发生线性往复运转。

优选的，所述动力组件还包括连接轴、多组伞状齿轮和动力电机，动力电机中置于转轴部位，对动力进行均分，减少末端动力引起的动力损耗过大、首尾动力分配不均等影响，其连接轴杆部均布多组伞状齿轮且与x方向凸轮往复机构中伞状齿轮同平面垂直相切，以提供良好的动力组成，连接轴两端均设置限位穿孔由来连接轴进行穿插，对连接轴起到限位的作用，同时起到电机稳定动力传输的作用；

所述回弹组件实施动力由y方形凸轮往复机构提供，所述回弹组件由机壳、弹击锤、拉簧座、密封圈、卡环、弹击杆、缓冲压簧、弹击拉簧、荷载处理组件、中心导杆、导向法兰、t型车杆组成，所述回弹组件实施构件主要由弹击锤、弹击杆、缓冲压簧、弹击拉簧、荷载处理组件、蓝牙模块、中心导杆、导向法兰、t型车杆构成，t型车杆外接凸轮往复机构，通过往复运动对回弹组件整体形成“压缩击打、回弹复位”的作用，以y方向凸轮往复机构为x方向为凸轮往复机构长度尺寸4倍为设定机械长度，通过4组回弹组件并列，每等距匀速回弹四次复位设定，完成回弹检测复位功能。

优选的，所述回弹数据由荷载处理组件收集，蓝牙模块连接进行传输，由蓝牙电子检测模块传输至侧面翻盖显示屏上，显示屏侧面有usb接口，提供数据下载功能，该部位显示屏由承插轴与主体结构连接方便使用；

所述装置中内置凸轮往复机构均为可拆卸连接；所述凸轮往复机构端部均由限位轴承对其工作平面进行限位，且轴承的作用在于减少运转带来的摩擦力所导致动能损耗；

所述荷载处理组件安装在每组回弹组件侧面独立工作，所述荷载处理组件适于采集回弹组件弹击锤所反馈的荷载信号，有压簧底座提供弹击支撑，所述支撑板安装在回弹组件内，所述支撑板上开设安装孔，所述支撑板下安装有电机，所述电机与传动轴为可拆卸连接，所述电机的输出轴安装联轴器，所述联轴器的另一端安装中心轴，所述中心轴穿过安装孔并与荷载处理组件对接；

所述凸轮往复结构均有轴承限位架对端部作业进行限位，所述轴承限位架位于每组凸轮往复机构回转轴端部起到限位紧固减少摩擦的作用；

所述荷载处理组件位于回弹组件侧面，所述荷载处理组件与回弹组件为限位滑轨式承插连接，并通过端部限位卡进行固定，以防回弹往复运动时晃动影响信号接收。

优选的，所述荷载处理组件包括荷载采集器、荷载数据接收器、信号放大器、滤波电路、a/d采样器、单片机组件、gprs模块、终端控制器、蓝牙模块电子检测系统、蓝牙模块、usb接口和电源组件，所述混凝土回弹组件通过弹击锤检测墙、梁、板、柱混凝土实体强度所产生的信号被荷载采集器采集，所述荷载采集器与荷载接收器相连并接收信号，所述荷载接收器与信号放大器相连并放大信号，所述信号放大器与滤波电路相连并过滤信号，所述滤波电路与a/d采样器相连并转换信号，所述a/d采样器与单片机组件相连并处理信号，所述gprs模块适于将信号传至终端控制器，所述蓝牙模块电子检测系统适于当终端控制器的测量数据通过蓝牙模块连接，并通过usb接口为后期数据下载提供有效路径；

该装置还包括动力电机，为主要装置动力系统，所述动力电机上安装伞状齿轮，所述伞状齿轮与凸轮往复机构部位伞状齿轮处于同一工作平面，且紧密贴合进行动力传输工作，所述回弹组件的弹击锤均贴合受测混凝土表面。

一种全自动混凝土回弹检测装置的使用方法，包括上述所述的全自动混凝土回弹仪器，包括以下步骤：

步骤一、安装装置后，检测凸轮往复机构运转是否正常；检测车杆与压缩弹簧对接是否紧密，检测压缩弹簧复位状况；检测回弹组件弹击锤运行状况，检测弹击锤与受测混凝土面层贴合状况；

步骤二、启动装置，有检测人员翻转显示屏，手持装置垂直贴合于受测混凝土面层，对受测点位进行全面贴合检测，凸轮往复机构带动回弹组件进行16点位往复回弹检测混凝土强度，并对回弹结果进行分析数据准确性是否需要回弹组件调校；

检测信号由蓝牙模块传输至显示屏，形成4*4点位数据框架，直观显示混凝土区域强度；

步骤三、安装动力组件，调整伞状齿轮位置，确保同平面垂直相切；启动电源组件，在非接触受检实体的情况下，空转运行装置，检测凸轮往复机构运转状况、回弹组件弹击锤往复运转状况，并在期间微调伞状齿轮位置，使凸轮往复机构组件齿轮与动力组件齿轮贴合良好，正常运转；

步骤四、调整回弹组件弹击锤、弹击拉簧、缓冲压簧、弹击杆内部限位尺寸以及弹击杆在闲置、受力状态下的有效距离，避免弹击杆检测数据缺失或装置受力过大造成的凸轮往复机构自身收到物理弹击损坏装置，影响数据的收集；

检测信号由蓝牙模块传输至显示屏，形成4*4点位数据框架，直观显示混凝土区域强度；

步骤五、对混凝土强度检测区域复查后，出示检测数据，对常规低强度检测区域进行返修，后期可重复检测。

(三)有益效果

本发明提供了一种全自动混凝土回弹仪器及使用方法。具备以下有益效果：该全自动混凝土回弹仪器及使用方法，针对混凝土强度检测专有工具的缺失现象及机械设计原理的进行涉入，针对专项检测缺陷设计专业机械工具，灵活运用机械往复运动原理，方便检测人员实施工作，并通过几何原理对受检部位进行全方位、高效率、不受人力因素影响完成混凝土强度检测工作。

附图说明

图1：本发明轴测图；

图2：本发明凸轮往复机构局部放大图1；

图3：本发明凸轮往复机构局部放大图2；

图4：本发明传动组件放大图；

图5：本发明正视图；

图6：本发明检测盒的内部图；

图7：本发明电控部件图；

图8：本发明装置信号流程图；

图中：1、传动轴；2、荷载处理单元；3、动力电机；4、舵机齿轮；5、伞状齿轮；6、x方向凸轮往复机构；7、y方向凸轮往复机构；8、圆销；9、“z”字滑轨；10、限位滑轨；11、压缩弹簧；12、同步车杆；13、压缩弹簧底座；14、线性滑轨；15、弧形连接滑块；16、限位齿轮滑轨；17、限位转盘；18、滑动轴；19、变向齿轮；20、手握杆；21、电源；22、印章框架；23、启动开关；24、轴心环绕滑轨；25、连接轴；26、蓝牙模块；27、卡环；28、机壳；29、弹击锤；30、拉簧座；31、密封圈；32、弹击杆；33、缓冲压簧；34、弹击拉簧；35、荷载处理组件；36、中心导杆；37、导向法兰；38、t型车杆；39、usb接口；40、终端控制器；41、蓝牙电子检测模块；42、显示屏；43、承插轴；44、轴承；45、荷载采集器；46、荷载数据接收器；47、信号放大器；48、滤波电路；49、a/d采样器；50、单片机组件；51、gprs模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种全自动混凝土回弹仪器，包括待检测的混凝土表面，还包括动力组件，回弹仪凸轮往复机构、回弹仪行径轨道往复机构、传动轴、荷载处理单元，动力组件由电机、舵机齿轮、伞状齿轮、传动轴组成，传动轴通长均布4个伞状齿轮为凸轮往复机构提供总动力保障，垂直方向边缘相切部位设置同型号4个伞状齿轮为4个分支凸轮往复机构提供独立、统一的动力保障，本装置凸轮往复机构以直角坐标系区分为x方向凸轮往复机构和y方向凸轮往复机构，每个方向设置四组凸轮往复子机构，上述两个方向凸轮往复机构功能分别为传动复位、弹击检测；

检测装置为定位检测结构，装置内部通过双方向往复凸轮结构完成检测工作，分别为直角坐标系x方向、y方向，依据检测规范要求每组混凝土回弹数据为16点检测数据，因此设置混凝土回弹组件为4组触控弹击装置，每组弹击装置受测混凝土面层4次进行一次复位，共计16点检测数据，其中y方向凸轮往复机构的作用在于回弹组件x轴方向外伸圆销于凸轮往复机构滑轨内，通过环绕型“z”字滑轨环轴转动压缩回弹组件内弹击锤实现回弹初步检测功能，因凸轮往复机构的机械优越性，使回弹车杆外置圆销受压，经竖直方向滑轨迅速复位至回弹组件顶部，周而复始形成连续检测功能。

x方向凸轮往复机构长度为y方向凸轮往复机构的4倍，其设置作用在于x方向凸轮往复机构每连续弹击受检混凝土面层4次，x方向复位一次，x方向凸轮往复机构设置意图在于通过机械结构为y向凸轮往复机构提供稳定、连续的水平位移，且每组4次连续弹击完成后迅速复位至起点，进行下一组实体回弹检测；

x、y方向凸轮往复机构为同平面垂直连接以实现往复功能，其中上述两个方向凸轮往复机构均为轴心旋转运动，其回弹连续位移检测功能的实现源于压缩复位滑轨组件，压缩复位滑轨组件由限位滑轨、压缩弹簧、同步车杆、压缩弹簧底座组成；其作用在于x方向凸轮往复机构沿轴心旋转半周后到达机构最大限位，同步车杆的圆销由轴向环绕滑轨迅速进入线性滑轨，此时压缩弹簧以压缩弹簧底座为动力起点进行舒展，为同步车杆提供复位动力，带动回弹组件线性往复运动。

将轴向运动转换为线性径向运动组件由弧形连接滑块、限位齿轮滑轨、限位转盘、滑动轴、变向齿轮组成，作用在于将双向轴心运动转换为线性往复运动，有效运用机械力学实现基本功能；

装置背部分别设置手握杆和电源组件，其中手握杆与外壳为一体连接，电源组件外观为凸口设计，为可拆卸安装，具体采用承插固定的安装方式，端部由凸口外观设计的弹性限位装置对电池组件进行限位；

待测的混凝土类型分为墙、梁、板、柱，全自动混凝土回弹组件适用于检测上述类型混凝土结构，但不局限于上述类型，对受检混凝土全方位进行检测，全自动回弹组件以坐标轴区分由x方向凸轮往复机构、y方向凸轮往复机构和回弹组件组成，凸轮往复机构往复机构，不同方向为不同功能提供功能实施平台。

装置整体外观采用中国印章设计，顶部手柄为限位减少后座力提供力学支撑，接触混凝土面为16点印章框架，其设计意图在于将检测准备工作、检测实施过程通过机械设计一体化，省去人工绘制16点检测方格步骤，通过装置实体接触受检混凝土面层、启动开关，动力组件推动凸轮往复运动完成16点机械弹击检测强度工作。

荷载处理组件位于每个回弹组件侧面，分别布置在四组回弹组件侧面，荷载处理组件均为独立工作组件，分别记录每次测点数值形成存储数据，细化荷载接收数据，提高检测数据的准确性、完整性。

凸轮往复机构包括轴心环绕滑轨、连接轴、伞状齿轮组成，凸轮往复机构上由连接轴通长穿插，端部连接伞状齿轮为与动力组件垂直连接，实现凸轮往复运动，凸轮往复机构通过轴心旋转实现主要部件发生线性往复运转。

动力组件还包括连接轴、多组伞状齿轮和动力电机，动力电机中置于转轴部位，对动力进行均分，减少末端动力引起的动力损耗过大、首尾动力分配不均等影响，其连接轴杆部均布多组伞状齿轮且与x方向凸轮往复机构中伞状齿轮同平面垂直相切，以提供良好的动力组成，连接轴两端均设置限位穿孔由来连接轴进行穿插，对连接轴起到限位的作用，同时起到电机稳定动力传输的作用；

回弹组件实施动力由y方形凸轮往复机构提供，回弹组件由机壳、弹击锤、拉簧座、密封圈、卡环、弹击杆、缓冲压簧、弹击拉簧、荷载处理组件、中心导杆、导向法兰、t型车杆组成，回弹组件实施构件主要由弹击锤、弹击杆、缓冲压簧、弹击拉簧、荷载处理组件、蓝牙模块、中心导杆、导向法兰、t型车杆构成，t型车杆外接凸轮往复机构，通过往复运动对回弹组件整体形成“压缩击打、回弹复位”的作用，以y方向凸轮往复机构为x方向为凸轮往复机构长度尺寸4倍为设定机械长度，通过4组回弹组件并列，每等距匀速回弹四次复位设定，完成回弹检测复位功能。

回弹数据由荷载处理组件收集，蓝牙模块连接进行传输，由蓝牙电子检测模块传输至侧面翻盖显示屏上，显示屏侧面有usb接口，提供数据下载功能，该部位显示屏由承插轴与主体结构连接方便使用；

装置中内置凸轮往复机构均为可拆卸连接；凸轮往复机构端部均由限位轴承对其工作平面进行限位，且轴承的作用在于减少运转带来的摩擦力所导致动能损耗；

荷载处理组件安装在每组回弹组件侧面独立工作，荷载处理组件适于采集回弹组件弹击锤所反馈的荷载信号，有压簧底座提供弹击支撑，支撑板安装在回弹组件内，支撑板上开设安装孔，支撑板下安装有电机，电机与传动轴为可拆卸连接，电机的输出轴安装联轴器，联轴器的另一端安装中心轴，中心轴穿过安装孔并与荷载处理组件对接；

凸轮往复结构均有轴承限位架对端部作业进行限位，轴承限位架位于每组凸轮往复机构回转轴端部起到限位紧固减少摩擦的作用；

荷载处理组件位于回弹组件侧面，荷载处理组件与回弹组件为限位滑轨式承插连接，并通过端部限位卡进行固定，以防回弹往复运动时晃动影响信号接收。

荷载处理组件包括荷载采集器、荷载数据接收器、信号放大器、滤波电路、a/d采样器、单片机组件、gprs模块、终端控制器、蓝牙模块电子检测系统、蓝牙模块、usb接口和电源组件，混凝土回弹组件通过弹击锤检测墙、梁、板、柱混凝土实体强度所产生的信号被荷载采集器采集，荷载采集器与荷载接收器相连并接收信号，荷载接收器与信号放大器相连并放大信号，信号放大器与滤波电路相连并过滤信号，滤波电路与a/d采样器相连并转换信号，a/d采样器与单片机组件相连并处理信号，gprs模块适于将信号传至终端控制器，蓝牙模块电子检测系统适于当终端控制器的测量数据通过蓝牙模块连接，并通过usb接口为后期数据下载提供有效路径；

该装置还包括动力电机，为主要装置动力系统，动力电机上安装伞状齿轮，伞状齿轮与凸轮往复机构部位伞状齿轮处于同一工作平面，且紧密贴合进行动力传输工作，回弹组件的弹击锤均贴合受测混凝土表面。

一种全自动混凝土回弹检测装置的使用方法，包括上述的全自动混凝土回弹仪器，包括以下步骤：

步骤一、安装装置后，检测凸轮往复机构运转是否正常；检测车杆与压缩弹簧对接是否紧密，检测压缩弹簧复位状况；检测回弹组件弹击锤运行状况，检测弹击锤与受测混凝土面层贴合状况；

步骤二、启动装置，有检测人员翻转显示屏，手持装置垂直贴合于受测混凝土面层，对受测点位进行全面贴合检测，凸轮往复机构带动回弹组件进行16点位往复回弹检测混凝土强度，并对回弹结果进行分析数据准确性是否需要回弹组件调校；

检测信号由蓝牙模块传输至显示屏，形成4*4点位数据框架，直观显示混凝土区域强度；

步骤三、安装动力组件，调整伞状齿轮位置，确保同平面垂直相切；启动电源组件，在非接触受检实体的情况下，空转运行装置，检测凸轮往复机构运转状况、回弹组件弹击锤往复运转状况，并在期间微调伞状齿轮位置，使凸轮往复机构组件齿轮与动力组件齿轮贴合良好，正常运转；

步骤四、调整回弹组件弹击锤、弹击拉簧、缓冲压簧、弹击杆内部限位尺寸以及弹击杆在闲置、受力状态下的有效距离，避免弹击杆检测数据缺失或装置受力过大造成的凸轮往复机构自身收到物理弹击损坏装置，影响数据的收集；

检测信号由蓝牙模块传输至显示屏，形成4*4点位数据框架，直观显示混凝土区域强度；

步骤五、对混凝土强度检测区域复查后，出示检测数据，对常规低强度检测区域进行返修，后期可重复检测。

综上所述，该全自动混凝土回弹仪器及使用方法，针对混凝土强度检测专有工具的缺失现象及机械设计原理的进行涉入，针对专项检测缺陷设计专业机械工具，灵活运用机械往复运动原理，方便检测人员实施工作，并通过几何原理对受检部位进行全方位、高效率、不受人力因素影响完成混凝土强度检测工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。