一种马歇尔试件自动化测量装置及方法与流程

1.本发明涉及建筑工程质量检验技术领域，具体涉及一种马歇尔试件自动化测量装置及方法。


背景技术：

2.我国行业规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》jtg e20—2011中介绍的沥青混合料马歇尔稳定度实验是确定沥青混合料配合比组成的关键一步，它是将沥青混合料制成圆柱形试件，然后在稳定度仪上测定其稳定度和流值，以此来表征沥青混合料高温时的稳定性和抗变形能力。而圆柱形马歇尔试件的高度对于实验结果具有重大影响。按照t0702标准击实法成型的马歇尔试件高度应符合高63.5
±
1.3mm的要求.对于大型马歇尔试件高度应符合高95.3
±
2.5mm的要求。
3.目前，马歇尔试件高度测量方法是用游标卡尺在十字对称的4个方向量测距离边缘10mm处的高度，精确值0.1mm，并取其平均值作为试件的高度。如试件高度不符合63.5
±
1.3mm或95.3
±
2.5mm要求或者两侧高差大于2mm，此试件作废。用游标卡尺测量马歇尔试件高度具有以下缺点：(1)规范要求用游标卡尺测十字对称的4个方向的值，而一组马歇尔试件的数量不少于4个，人工测量效率低下。(2)在进行游标卡尺读数时，由于精确到0.1mm,读数的大小可能会受实验人员眼睛视差的影响而不精确。(3)由于每次测量马歇尔试件高度之前都需要调整游标卡尺，实验员需全程调整，浪费人力，操作繁琐。
4.专利cn201920890842.7一种高效的马歇尔试件高度测量仪，包括激光测距传感器、显示器、支撑固定架、试验台和单片机，其中，击实成型的马歇尔试件放置在试验台上，支撑固定架的一端固定在试验台上，另一端连接激光测距传感器，激光测距传感器置于击实成型的马歇尔试件的上方，同时，激光测距传感器电连接单片机，单片机电连接显示器。虽然该专利文献能够通过激光测距传感器测量试件的高度，但测试中还需要转动马歇尔试件，通过人工转动的形式使二次测量的间隔为90度，这难免会造成测量误差，进而该专利文献没有测量马歇尔试件的直径和质量的功能，且不能通过马歇尔试件的尺寸和质量综合测算出试件是否符合规定标准。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种马歇尔试件自动化测量装置及方法，目的解决现有技术中存在的马歇尔稳定性实验操作繁琐、自动化程度低、无法同时测量马歇尔试件各角度的高度、无法兼顾测量马歇尔试件的直径及质量、无法根据测算结果直接评价马歇尔试件是否合格的问题。
6.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.一种马歇尔试件自动化测量装置，包括控制盒、隔热板、支架、称重传感器、底模、试件高度测量机构，在控制盒内部设有相互电连的蓄电池和控制器，所述的控制盒的顶端设有承重传感器，所述的承重传感器的顶端通过连杆水平固定连接有隔热板，所述的隔热
板顶端设有底模限位槽，在底模限位槽内卡接有底模，所述的底模的顶端设有试件限位槽，所述的试件限位槽内同轴设有精度标记线，待检测的马歇尔试件的底端置于试件限位槽内，试件限位槽的中心点正上方设有试件高度测量机构，所述的试件高度测量机构包括用以同时测量试件顶端十字交叉的四点精确高度的第一测量单元，以及用以测量试件大体高度的第二测量单元，所述的第一测量单元与第二测量单元连接，所述的第二测量单元与支架连接，所述的控制器分别与称重传感器、第一测量单元和第二测量单元信号连接，并根据测量所得的质量信息、高度信息通过预设程序评估试件是否符合规定标准。
8.优选的，所述的控制盒底端设有倾角传感器，控制盒的底端四角处分别设有可调高度支撑脚，在控制盒的前端设有显示器和控制面板，所述的倾角传感器、显示器和控制面板分别通过导线与控制器电连接。
9.优选的，所述的支架包括底部与控制盒通过螺栓固定连接的弧形段以及沿纵向设于弧形段顶端的竖直段，所述的竖直段为滑套结构，所述的第二测量单元包括滑动连接于滑套结构内的移动杆、用以驱动移动杆沿着滑套结构上下移动的驱动机构，所述的滑套结构的前端沿纵向设有条形孔，在滑套结构的前端固定设有光栅尺，所述的移动杆通过穿过条形孔的连接件与光栅尺的读数头连接，所述的第一测量单元包括沿水平方向固定连接于移动杆底端的安装板，所述的安装板上绕移动杆的轴线均匀分布有4组测量组件，每组测量组件均包括伺服电动缸、压板、压力传感器、测量杆，所述的伺服电动缸的缸筒底端与安装板上表面固定连接，活塞杆沿纵向延伸，在活塞杆的顶端沿水平设有压板，压板下表面远离活塞杆的一端沿纵向设有测量杆，所述的测量杆的顶端与压板下表面之间设有压力传感器，所述的测量杆可滑动的贯穿安装板并向下延伸，4个测量杆与移动杆之间的距离相同，且相邻的2个测量杆的夹角为90度，所述的伺服电动缸、压力传感器、光栅尺、驱动机构分别通过导线与控制器电连接。
10.优选的，所述的驱动机构包括固定设于滑套结构后端的固定板、沿纵向设于移动杆后端的齿条结构、固定安装于固定板上的驱动电机，所述的驱动电机的输出轴可转动的贯穿固定板并固定连接有齿轮，所述的齿轮穿过预设在滑套后端的贯通槽与齿条结构啮合连接。
11.优选的，所述的测量杆的底端设有隔热材料层，4个测量杆对角连线的中心点与试件限位槽20的中心点上下相对。
12.优选的，所述的测量杆的底端与待检测的马歇尔试件顶端边缘向内10mm处相对。
13.优选的，试件限位槽的直径对应了马歇尔试件在精度范围内的最大外径，精度标记线的直径对应了马歇尔试件在精度范围内的最小外径。
14.优选的，所述的控制盒、隔热板及底模平行设置。
15.一种马歇尔试件自动化测量方法，包括如下步骤：
16.根据倾角传感器的数值，调节可调高度支撑脚，使控制盒、隔热板及底模同时处于水平位置；
17.将待检测的马歇尔试件的底部放入试件限位槽，放入过程中，如果发现根本无法放入，则判断试件直径不合格，直接放弃；如果放入过程中，经过对马歇尔试件与试件限位槽之间进行同轴调整后，发现马歇尔试件底端的边缘位于精度标记线内侧，则代表马歇尔试件的直径小于规定标准，则直接放弃；若经过同轴调整后，马歇尔试件的边缘位于精度标
记线与试件限位槽22的边缘之间，在代表马歇尔试件的直径合乎标准，针对合乎标准的试件进行下一步测量；
18.当试件的直径符合规定标准时，操作人员打开控制面板的电源按钮和控制器启动按钮，称重传感器对马歇尔试件进行称重，控制器则记录称重所得的数据；同时，控制器启动驱动电机，使移动杆从起始位置向下移动设定距离，然后4个伺服电动缸同时启动，通过压板向下压测量杆，当测量杆底端与马歇尔试件的顶端相抵时，压力传感器向控制器发送信号，控制器停止对应的伺服电动缸的动作，并记录伺服电动缸的伸缩量数据；
19.控制器依据4个伺服电动缸的伸缩量数据结合光栅尺传递的移动杆的移动数据，通过预设程序计算马歇尔试件的高度；
20.控制器依据马歇尔试件的质量数据和高度数据判断马歇尔试件是否符合规定标准，并通过显示器显示相关的信息。
21.本发明一种马歇尔试件自动化测量装置的有益效果为：本发明可大幅度减少马歇尔试件稳定性实验的操作步骤，提高实验效率，马歇尔试件的直径符合标准后，只需要按下控制器启动按钮，就可以自动完成马歇尔试件的高度测量和质量测量，并自动判断马歇尔试件是否符合规定标准。
附图说明：
22.图1、本发明的正视结构示意图；
23.图2、本发明的侧视结构剖视图；
24.图3、本发明的侧视结构示意图；
25.图4、本发明第一测量单元的局部结构图；
26.图5、本发明底模的俯视结构示意图；
27.1、可调高度支撑脚；2、控制盒；3、显示器；4、连杆；5、隔热板；6、光栅尺；7、伺服电动缸；8、移动杆；9、倾角传感器；10、支架；11、固定板；12、齿轮；13、齿条结构；14、驱动电机；15、安装板；16、测量杆；17、压板；18、称重传感器；19、压力传感器；20、马歇尔试件；21、底模；22、试件限位槽；23、精度标记线。
具体实施方式：
28.以下所述，是以阶梯递进的方式对本发明的实施方式详细说明，该说明仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
29.本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例1
31.在一个实施例中，一种马歇尔试件自动化测量装置，如图1-5所示，包括控制盒2、隔热板5、支架10、称重传感器18、底模21、试件高度测量机构，在控制盒内部设有相互电连的蓄电池和控制器(图中未画出)，所述的控制盒的顶端设有承重传感器18，所述的承重传
感器的顶端通过连杆水平固定连接有隔热板5，隔热板的作用是防止马歇尔试件的热量对控制盒及称重传感器内的电器元件造成影响；所述的隔热板顶端设有底模限位槽(图中未画出)，在底模限位槽内卡接有底模21，方便底模的拆卸和更换，所述的底模21的顶端设有试件限位槽22，所述的试件限位槽22内同轴设有精度标记线23，待检测的马歇尔试件20的底端置于试件限位槽内，试件限位槽22的中心点正上方设有试件高度测量机构，所述的试件高度测量机构包括用以同时测量试件顶端十字交叉的四点精确高度的第一测量单元，以及用以测量试件大体高度的第二测量单元，所述的第一测量单元与第二测量单元连接，所述的第二测量单元与支架10连接，所述的控制器分别与称重传感器18、第一测量单元和第二测量单元信号连接，并根据测量所得的质量信息、高度信息通过预设程序评估试件是否符合规定标准。
32.在改进的实施例中，如图2、3所示，所述的控制盒2底端设于倾角传感器9，控制盒的底端四角处分别设有可调高度支撑脚1(为现有技术，不做赘述)，在控制盒的前端设有显示器3和控制面板(图中未标注)，所述的倾角传感器、显示器和控制面板分别通过导线与控制器电连接。
33.在改进的实施例中，如图1-3所示，所述的支架10包括底部与控制盒通过螺栓固定连接的弧形段以及沿纵向设于弧形段顶端的竖直段，所述的竖直段为滑套结构，所述的第二测量单元包括滑动连接于滑套结构内的移动杆8、用以驱动移动杆8沿着滑套结构上下移动的驱动机构，所述的滑套结构的前端沿纵向设有条形孔，在滑套结构的前端固定设有光栅尺6。
34.所述的移动杆8通过穿过条形孔的连接件与光栅尺的读数头连接，所述的第一测量单元包括沿水平方向固定连接于移动杆底端的安装板15，所述的安装板上绕移动杆的轴线均匀分布有4组测量组件，每组测量组件均包括伺服电动缸7、压板17、压力传感器19、测量杆16，所述的伺服电动缸7的缸筒底端与安装板上表面固定连接，活塞杆沿纵向延伸，在活塞杆的顶端沿水平设有压板17，压板17下表面远离活塞杆的一端沿纵向设有测量杆16，所述的测量杆16的顶端与压板下表面之间设有压力传感器19。
35.所述的测量杆可滑动的贯穿安装板15并向下延伸，4个测量杆与移动杆之间的距离相同，且相邻的2个测量杆的夹角为90度，所述的伺服电动缸7、压力传感器19、光栅尺、驱动机构分别通过导线与控制器电连接。
36.在改进的实施例中，如图1-3所示，所述的驱动机构包括固定设于滑套结构后端的固定板11、沿纵向设于移动杆后端的齿条结构13、固定安装于固定板上的驱动电机14，所述的驱动电机14的输出轴可转动的贯穿固定板并固定连接有齿轮12，所述的齿轮12穿过预设在滑套后端的贯通槽与齿条结构13啮合连接。通过齿轮带动移动杆上下移动，继而带动读数头上下移动，实现对马歇尔试件大体高度的测量。
37.在改进的实施例中，如图1-3所示，所述的测量杆的底端设有隔热材料层(图中未画出)，4个测量杆对角连线的中心点与试件限位槽20的中心点上下相对。
38.在改进的实施例中，如图1-3所示，所述的测量杆的底端与待检测的马歇尔试件20顶端边缘向内10mm处相对。
39.在改进的实施例中，如图5所示，试件限位槽22的直径对应了马歇尔试件在精度范围内的最大外径，精度标记线23的直径对应了马歇尔试件在精度范围内的最小外径。以小
型马歇尔试件为例，直径要求为101.6
±
0.2mm，则试件限位槽22的直径为101.8mm，精度标记线的直径为101.4mm。
40.在以上实施例的基础上，如图1-3所示，所述的控制盒2、隔热板5及底模21平行设置。
41.实施例2
42.在进一步的实施例中，一种马歇尔试件自动化测量方法，如图1-5所示，包括如下步骤：
43.(1)根据倾角传感器的数值，调节可调高度支撑脚1，使控制盒、隔热板及底模同时处于水平位置；
44.(2)将待检测的马歇尔试件20的底部放入试件限位槽22，放入过程中，如果发现根本无法放入，则判断试件直径不合格，直接放弃；如果放入过程中，经过对马歇尔试件与试件限位槽22之间进行同轴调整后，发现马歇尔试件底端的边缘位于精度标记线23内侧(包括全部或部分位于精度标记线内侧)，则代表马歇尔试件的直径小于规定标准，则直接放弃；若经过同轴调整后，马歇尔试件的边缘位于精度标记线与试件限位槽22的边缘之间，在代表马歇尔试件的直径合乎标准，针对合乎标准的试件进行下一步测量；
45.(3)当试件的直径符合规定标准时，操作人员打开控制面板的电源按钮和控制器启动按钮，称重传感器对马歇尔试件进行称重，控制器则记录称重所得的数据；同时，控制器启动驱动电机，使移动杆从起始位置向下移动设定距离，举例来说，小型马歇尔试件的高度要求为63.5
±
1.3mm，则此设定距离可设定为将安装板移动至通过伺服电动缸即可使测量杆对马歇尔试件顶端进行测量的距离即可；然后4个伺服电动缸同时启动，通过压板向下压测量杆，当测量杆底端与马歇尔试件的顶端相抵时，压力传感器向控制器发送信号，控制器停止对应的伺服电动缸的动作，并记录伺服电动缸的伸缩量数据；
46.(4)控制器依据4个伺服电动缸的伸缩量数据结合光栅尺传递的移动杆的移动数据(即前述的设定距离)，通过预设程序计算马歇尔试件的高度，即可以得到马歇尔试件顶端十字交叉的四点的精确高度，然后将4个高度进行平均，即可得到马歇尔试件的高度数据；根据光栅尺对应的起始高度减去移动杆向下移动的设定距离、再减去移动杆在与读数头连接处至测量杆底端之间的距离、再减去伺服电动缸的伸缩量(测量杆底端下移量)，即得到对应点位的马歇尔试件的高度，通过简化即为：压力传感器向控制器发送信号，控制器停止对应的伺服电动缸的动作时，光栅尺对应的高度数据减去移动杆在与读数头连接处至测量杆底端之间的距离(测量杆未伸缩时，此距离为固定数)，再减去伺服电动缸的伸缩量(测量杆底端下移量)，即得到对应点位的马歇尔试件的高度；
47.(5)控制器依据马歇尔试件的质量数据和高度数据判断马歇尔试件是否符合规定标准，并通过显示器显示相关的信息。马歇尔试件顶端十字对称4个方向量取高度的标准为：63.5
±
1.3mm，马歇尔试件在63.5mm时的标准质量为约1200g，如果高度和质量均符合该标准，即代表马歇尔试件合格。
48.需要说明的是：光栅尺上对应的刻度数据是针对马歇尔试件的底端即试件限位槽的槽底进行标记的。