一种机械半自动化水槽抛石试验装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种机械半自动化水槽抛石试验装置。


背景技术：

2.抛石护岸抛石成坝是防止堤岸崩塌，加强河岸防洪抗冲能力，稳定河势的有效措施，抛石作业具有施工灵活，可进行分期施工，累计加固河床的优点；又因为抛石工程采用天然石料进行施工作业，材料丰富并可以重复使用，维护费用低廉；采用天然石料的抛石工程，对环境生态的健康发展友好，在日益重视生态发展的今天，抛石护岸工程日后也会被更加广泛地应用。
3.抛石护岸抛石成坝在我国主要通过人工或者机械的方法，将块石抛投到指定位置，以加强河岸或堤坝的防洪抗冲的能力，从而稳定河势。在抛石的工程中，如何确保抛落的石块下落至指定范围是抛石施工的关键，关系着工程经济效益、护滩堤稳定等诸多方面。
4.为了得到块石在水流与水深作用下的落距，一般现场会采用预抛石的办法得到现场施工条件下块石的落距，即现场工作人员将块石用绳索捆绑，从船身某一标记位置将石头抛入水中，工作人员控制绳索，从绳索的滑动速度与紧绷程度来感知块石是否落入水底，从而从绳索的位置与船身标记位置的距离得到块石的顺水流方向的位移。但因为抛石块石的大小不一，现场预抛石在船的侧边进行，现场水流情况会受到船身的影响以及下落块石会受到绳索的影响，都会造成现场预抛石落距的不准确，与此同时，现场预抛石由工作人员在船边控制进行，为抛石方便，此时船边没有防护栏，现场预抛石试验有一定的危险性。为一般研究抛石落距情况的试验室试验一般为水槽试验，根据模型比尺调整水流速度，水深与块石的大小，再由试验员用手抓取块石，在水面进行抛石。在进行水槽抛石试验时，因为人手不可避免得会产生抖动以及抛石时会对块石施力，导致块石在下落初始具有人为施加的初速度，在试验比尺下的水流流速与水深条件下，会对最后的落距结果产生较大的影响；又因水槽底部材质一般为水泥且没有沉沙淤积，块石在接触水槽底部时会因碰撞再次移动，受水体、试验是光线影响，以及人类眼睛的敏锐程度的缺陷，一般情况下，很难捕捉以及记录到块石第一次接触水槽底部的位置，即块石抛石试验的准确落距。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在提供一种机械半自动化的水槽试验操作平台，以解决上述背景技术中提出的问题。这种机械半自动化的水槽试验操作平台可以有效避免试验人员进行抛石试验时产生人为误差，以及更准确地记录块石在水体中的下落情况以及触底位置，为分析抛石落距提供更为准确以及详细的数据与记录。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种机械半自动化水槽抛石试验装置，其特征在于，包括水槽、机械臂、可调节操作平台和相机；
8.所述可调节操作平台包括矩形平台、至少两个伸缩杆、挂钩和固定装置；所述至少
两个伸缩杆设置于矩形平台边缘或角落处，伸缩杆顶部设有挂钩，用于将矩形平台固定在水槽中；所述伸缩杆上设有固定装置，用于固定伸缩杆伸缩长度；
9.所述机械臂放置于可操作平台上；
10.所述相机放置于水槽侧面，用于记录机械臂抛掷的块石的下落过程。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述装置还包括透水渔灯和第二平台，所述第二平台放置于水槽内，所述透水渔灯放置于第二平台上。当试验厅光线较暗时，采用透水渔灯，并调整透水渔灯光线角度，可使试验段光线增强，便于相机的拍摄记录。优选的，此时将相机也放置于第二平台上，便于光线利用。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述矩形平台上设置四个伸缩杆，所述四个伸缩杆分别设置于矩形木质平台的四个角落。伸缩杆和伸缩杆顶部的挂钩结构用于将矩形平台固定于水槽上，为便于固定，可采用在矩形平台对角线位置设置两个伸缩杆、在四角设置三
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四个伸缩杆，或在边缘加设伸缩杆，使矩形平台在抛石试验时平稳固定于水槽上。综合考虑试验成本和操作的稳定性，将四个伸缩杆分别设置于矩形平台的四个角落。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述伸缩杆采用铝制管。采用铝制管，可使整个平台轻便易于调节。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述机械臂为六自由度机械臂。六自由度机械臂在其三个旋转轴的作用下，可实现上下左右前后的移动调整，机械臂的机械爪亦可根据抛石试验选取块石的大小上下小范围移动，确保水面抛石的位置。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述水槽为变坡水槽。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述矩形平台、第二平台材质为木质。
17.作为本实用新型的进一步改进，所述固定装置选用固定螺钮。当调整操作平台位于适当位置时，可拧紧螺钮，使伸缩杆固定，长度不再变化，稳定操作平台的位置。
18.作为本实用新型的进一步改进，所述相机选用2000fps高速相机。相机于水槽侧面，用以记录块石在水体中的下落速度、运动方向以及第一次触底时的位置，采用2000fps高速相机可进行更精确的数据分析。
19.本实用新型实施后，具有以下显著优点：
20.（1）具有可调节性。可调节操作平台所使用的伸缩杆可方便有效地调整操作平台的位置，用以确保抛石的位置；六自由度机械臂在其三个旋转轴的作用下，可实现上下左右前后的移动调整，机械爪亦可根据抛石试验选取块石的大小上下小范围移动，确保水面抛石的位置。
21.（2）具有高稳定性。可调节操作平台伸缩杆上端的四个挂钩可确保操作平台的稳定，不会左右晃动；伸缩杆上的固定装置可在伸缩杆调整至合适长度时使其固定，不会因操作平台自重而继续下滑拉长。
22.（3）具有易操作性。抛石所用的六自由度机械臂可用简单代码保存常用的移动操作，如机械爪的上下移动与松开抓紧，保存操作后，可利用遥控直接命令机械臂的动作；可调节操作平台的伸缩管采用铝制管，使整个平台轻便易于调节。
23.（4）具有高精确性。六自由度机械臂抛石有效避免了人为抛石带来的误差，保证了试验块石下落初始时没有受到额外的力，从而保证试验落距的准确性；与此同时，高速相机记录块石从起抛至触底的整个下落过程，高速相机亦可敏锐捕捉到块石第一次触底时的位
置即块石抛石的准确位移，获取更准确的运动轨迹。
附图说明
24.图1为可调节操作平台结构示意图。
25.图2为抛石试验装置结构示意图。
具体实施方式
26.实施例1
27.如图1、图2所示的机械半自动化水槽抛石试验装置，包括水槽6、机械臂5、可调节操作平台100和相机；机械臂5放置于可操作平台100上；
28.可调节操作平台100包括矩形木质平台1、伸缩杆2、挂钩3和固定装置4；所述伸缩杆2设置于矩形木质平台1边缘或角落处，与矩形木质平台1固定连接，伸缩杆2顶部设有挂钩3；所述伸缩杆2上设有固定装置4，固定伸缩杆2伸缩长度；本实施例中矩形木质平台1上设置四个伸缩杆2，所述四个伸缩杆2分别设置于矩形木质平台1的四个角落。
29.相机放置于水槽6侧面，记录机械臂抛掷的块石的下落过程，相机的位置可根据抛石角度需要调节，确保可拍摄范围包括块石从起抛位置至触底的整个下落过程即可。
30.本实施例中，所述伸缩杆2采用铝制管；所述机械臂5为六自由度机械臂；所述水槽6为变坡水槽；所述固定装置4选用固定螺钮；所述相机选用2000fps高速相机。
31.实施例2
32.本实施例与实施例1的不同之处在于，还包括透水渔灯和第二木质平台，所述第二木质平台放置于水槽6内，所述透水渔灯放置于第二木质平台上，此时将相机放置于第二木质平台上。具体第二木质平台和透水渔灯安放位置可根据光线需求调节，使用时调整渔灯光线角度，令光线落于抛石试验段。