CN103048197B - 自动化流盘仪及流盘试验的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化流盘仪及流盘试验的方法，流盘仪包括控制系统及与控制系统电性连接的主体结构，控制系统包括工控机和信号解析板，工控机通过信号解析板控制第一驱动装置及第二驱动装置；主体结构包括流盘装置及第二驱动装置，流盘装置包括与控制系统电性连接的第一驱动装置、转盘及模具，第一驱动装置用于接收驱动信号驱动转盘转动，模具承载于转盘上且用于盛装被测物质；第二驱动装置用于驱动捣棒，捣棒固定安装在第二驱动装置上，位于模具的上方处，第二驱动装置用于接收驱动信号驱动捣棒对被测物质进行压实。本发明是一种能够提高试验准确度、减轻试验人员工作强度的自动化流盘仪及流盘试验的方法。

Description

自动化流盘仪及流盘试验的方法

技术领域

本发明涉及海运中适运水份极限试验领域，尤其涉及一种自动化流盘仪及流盘试验的方法。

背景技术

国际海事组织海上安全委员会第85届会议通过了《经修正的1974年国际海上人命安全公约》第VI章和第VII章的修正案，同时通过了《国际海运固体散装货物规则》（以下简称《IMSBC规则》），该修正案和规则将于2011年1月1日强制生效。

根据《IMSBC规则》的规定，部分固体散装货物在交付船舶运输前，应对其物理、化学性质和技术指标进行检测。对于《IMSBC规则》中规定的易流态化物质，海事管理机构在办理固体散装货物申报备案手续时，应要求提交货物适运水分极限和货物含水量证明。货物适运水分极限的检测应在装货前六个月内按照《IMSBC规则》的规定进行取样和检测，如期间发生可改变货物适运水分极限的情况，应予以重新取样和检测。货物含水量的检测应在装货前7日内按照《IMSBC规则》的规定进行取样和检测，如期间发生可改变货物含水量的降水等情况，应予以重新取样和检测。货物含水量超过货物适运水分极限的，

不得装船运输。目前在国际海运试验适运水份极限（TML）的通用方法中的流盘试验，其用于试验易流态化物质的水份含量、易流态化物质的流盘振动力或离心力作用下的流动水份点（FMP）及试验物质的适运水份极限。

在流盘实验中，目前的技术是将待测易流化物质按照标准要求圆模中捣实，待测易流化物质在圆模中分成三层（形成试样），第一层约占圆模深度的三分之一，第二层应约达到圆模深度的三分之二，第三层应刚好达到圆模顶边的下部，然后撤去圆模，然后通过手工对试样在流盘上25次/分，12.5毫米高处升落50次，如果试样散落，则说明试样的含水量低于流动水份点，此时需要对待测易流化物质进行喷洒水份，然后再取样试验，直到试样试验不会散落为止。

在上述试验过程中，对流盘的升落通过人工手动的操作，采用人工手动升落的操使操作人员的工作量比较大，也会相当的辛苦，而且转速和升落的高度都不容易达到完全精准的控制，这对试验的准确度带来一定的误差，甚至严重的试验失误。

因此亟需一种能够提高试验准确度、减轻试验人员工作强度的自动化流盘仪及流盘试验的方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种能够提高试验准确度、减轻试验人员工作强度的自动化流盘仪。

本发明的目的之二是提供一种能够提高试验准确度、减轻试验人员工作强度的流盘试验的方法。

为了实现上述目的之一，本发明的技术方案是提供：一种自动化流盘仪，包括控制系统及与所述控制系统电性连接的主体结构。

所述控制系统包括工控机和信号解析板，所述工控机用于给第一驱动装置及第二驱动装置发送控制命令，所述信号解析板连接于所述工控机与驱动装置之间，根据所述控制命令生成适于控制所述第一驱动装置及第二驱动装置的驱动信号；

所述主体结构包括：

流盘装置，所述流盘装置包括与所述控制系统电性连接的第一驱动装置、转盘及模具，所述第一驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述转盘转动，所述模具承载于所述转盘上且用于盛装被测物质；

第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动捣棒，所述捣棒固定安装在所述第二驱动装置上，位于所述模具的上方处，所述第二驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述捣棒对被测物质进行压实。

所述第二驱动装置包括步进电机及悬臂系统，所述悬臂系统包括X悬臂、Y悬臂及Z悬臂，所述步进电机驱动所述X悬臂、Y悬臂及Z悬臂带动所述捣棒对被测物质进行压实。

所述自动化流盘仪还设置有视觉系统，所述视觉系统与所述控制系统电性连接，所述视觉系统对所述模具的位置信息进行跟踪，并将所述模具的位置信息反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述位置信息，调整所述悬臂系统的初始位置后，控制所述第二驱动装置驱动所述悬臂系统带动所述捣棒对被测物质进行压实。

所述信号解析板与所述第一驱动装置及第二驱动装置之间还设置有用于产生匹配所述第一驱动装置及第二驱动装置的功率的的功率驱动板。

所述控制系统装设于机柜上，所述机柜设置有温度显示窗口及湿度显示窗口，所述温度显示窗口及湿度显示窗口分别用于安装温度显示装置及湿度显示装置。

所述第二驱动装置还包括有捣棒固定件，所述捣棒固定件包括有用于固定安装到所述悬臂系统上的安装部，所述安装部水平弯折延伸形成用于固定所述捣棒的安装孔。

所述捣棒内设有与所述控制系统电性连接的压力传感器，所述压力传感器用于检测被测物质与所述捣棒的捣棒头之间的压力大小的信息，并转化为电信号传递给所述控制系统，所述控制系统根据所述压力大小的信息决定是否停止对被测物质进行压实。

为了实现上述目的之二，本发明提供的技术方案是，提供一种利用所述自动化流盘仪，对被测物质进行流盘试验的方法，包括如下步骤：

（1）初始化控制系统，且将被测物质放置于模具内部，进入待试验状态；

（2）用视觉系统对所述模具的位置信息进行跟踪，所述控制系统根据所述模具的位置信息调整捣棒的初始位置，处于默认状态；

（3）所述控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒对被测物质进行压实，压力传感器实时检测被测物质与捣棒的捣棒头之间的压力大小的信息，当所述压力大小达到预设的压力数值时，所述控制系统控制所述第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实；

（4）判断是否仍需继续向模具内放置被测物质，若是，则继续向模具内放置被测物质，并执行步骤（2）-（5），若否，则执行下一步骤；

（5）将模具从转盘上取出，通过所述控制系统控制所述第一驱动装置对所述转盘进行转动，对被测物质进行试验。

在步骤（3）中，控制系统中预存有至少一个所述压力数值，控制系统对比所述压力大小与预存的所述压力数值的差异，若差异在误差范围之内，则控制系统控制第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实，若差异超出误差范围，则控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒继续对被测物质进行压实。

在步骤（5）中，控制系统对第一驱动装置的转速和转动时间进行预先编程，并进行存储，且通过设置变频器对所述第一驱动装置的转速进行控制。

相对于现有技术的手工对被测物质进行捣实，由于在所述模具内，手工无法控制对被测物质进行精确的、均匀的捣实，造成被测物质的结实程度不均匀，手工捣实后的被测物质并不能成为一个整体，使得试验的准确度无法掌握。而由于本发明自动化流盘仪中，所述自动化流盘仪包括控制系统及与所述控制系统电性连接的主体结构，所述主体结构包括：流盘装置及第二驱动装置，所述流盘装置包括与所述控制系统电性连接的第一驱动装置、转盘及模具，所述第一驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述转盘转动，所述模具承载于所述转盘上且用于盛装被测物质；所述第二驱动装置用于驱动捣棒，所述捣棒固定安装在所述第二驱动装置上，位于所述模具的上方处，所述第二驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述捣棒对被测物质进行压实。所述捣棒是固定安装到所述驱动装置上，所述驱动装置对捣棒对被测物质的捣实力度和移动位移均可以达到精确控制，因此能够确保被测物质被捣实之后是一个完整的均匀硬度的整体，而且可以根据自己的需要预先对捣棒和被测物质之间的最大压力进行预先编程，因此可以对被捣实后的被测物质的硬度进行精确控制，而所述转盘则可以通过所述第一驱动装置的驱动进行转动，能够精确的试验出被测物质所能承受的最大转速，超过这个最大转速，将由于过大的离心力而松散。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明自动化插入度试验仪的一个实施例的结构示意图。

图2为如图1所示的自动化插入度试验仪的主体结构的结构示意图。

图3为如图1所示的自动化插入度试验仪的驱动装置安装有捣棒的结构示意图。

图4为如图1所示的自动化插入度试验仪的控制系统与驱动装置连接的电路原理图。

图5为如图1所示的自动化插入度试验仪的工作原理图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，如图1-5所示，本发明实施例提供的自动化流盘仪100，包括控制系统100a及与所述控制系统100a电性连接的主体结构100b，所述控制系统100a包括工控机1和信号解析板2，所述工控机1用于给第一驱动装置11及第二驱动装置20发送控制命令，所述信号解析板2连接于所述工控机1与第一驱动装置11及第二驱动装置20之间，根据所述控制命令生成适于控制所述第一驱动装置11及第二驱动装置20的驱动信号；

所述主体结构100b包括：

流盘装置10，所述流盘装置10包括与所述控制系统100a电性连接的第一驱动装置11、转盘12及模具13，所述第一驱动装置11用于接收所述驱动信号驱动所述转盘12转动，所述模具13承载于所述转盘12上且用于盛装被测物质，所述模具13是放置于所述转盘12上，被测物质成型好之后，需将所述模具13从所述转盘12上取出，然后通过所述控制系统100a控制所述第一驱动装置11驱动所述转盘12转动，对已经成型好的被测物质进行试验，测出被测物质所能承受的最大转速，由于所述流盘装置10需要比较稳固的基础，因此所述流盘装置10固定安装在水泥座14上，使所述流盘装置10和水泥座14成为一体，增大惯性；

第二驱动装置20，所述第二驱动装置20用于驱动捣棒22，所述捣棒22固定安装在所述第二驱动装置20上，位于所述模具13的上方处，所述第二驱动装置20用于接收所述驱动信号驱动所述捣棒22对被测物质进行压实。

如图3所示，所述第二驱动装置20包括步进电机23及悬臂系统24，所述悬臂系统24包括X悬臂24a、Y悬臂24b及Z悬臂24c，而所述X悬臂24a、Y悬臂24b及Z悬臂24c均与所述步进电机23驱动所述X悬臂24a、Y悬臂24b及Z悬臂24c带动所述捣棒22对被测物质进行压实，在实际操作过程中，工作人员可以对所述控制系统100a进行预先设定，即预存有控制所述驱动装置20运行的驱动程序，所述X悬臂24a、Y悬臂24b及Z悬臂24c按照预存的驱动程序运转，而所述X悬臂24a、Y悬臂24b及Z悬臂24c均为通过所述步进电机23进行驱动，所述捣棒22是固定安装在所述Z悬臂24c上，因此所述捣棒22将按照预定的运行轨迹对被测物质进行捣实。

如图1及2所示，所述自动化流盘仪100还设置有视觉系统70，所述视觉系统70与所述控制系统100a电性连接，所述视觉系统70对所述模具13的位置信息进行跟踪，并将所述模具13的位置信息反馈至所述控制系统100a，所述控制系统100a根据所述位置信息，调整所述悬臂系统24的初始位置后，控制所述驱动装置20驱动所述悬臂系统24带动所述捣棒22对被测物质进行压实。

如图4所示，所述信号解析板2与所述第一驱动装置11及第二驱动装置20之间还设置有用于产生匹配所述第一驱动装置11及第二驱动装置20的功率的的功率驱动板3。

如图1所示，所述控制系统100a装设于机柜4上，所述机柜4设置有温度显示窗口及湿度显示窗口，所述温度显示窗口及湿度显示窗口分别用于安装温度显示装置5及湿度显示装置6，通过所述温度显示装置5及湿度显示装置6能够让工作人员随时掌握自动化插入度试验所处的环境的环境参数。

如图3所示，所述驱动装置20还包括有捣棒固定件25，所述捣棒固定件25包括有用于固定安装到所述悬臂系统24上的安装部25a，所述安装部25a水平弯折延伸形成用于固定所述捣棒22的安装孔25b，所述捣棒22套设于所述安装孔25b上，对捣棒22进行固定。

如图1所示，所述捣棒22内设有与所述控制系统100a电性连接的压力传感器（图上未视），所述压力传感器用于检测被测物质与所述捣棒22的捣棒头之间的压力大小的信息，所述压力传感器可以装设于所述捣棒22的内部对所述捣棒22的棒头与被测物质之间的压力大小进行检测，并通过电流的形式输出所述压力大小的信息给所述控制系统100a，所述控制系统100a根据所述压力大小的信息决定是否停止对被测物质进行压实。

如图5所示，本发明还公开了一种利用所述自动化流盘仪100，对被测物质进行流盘试验的方法，包括如下步骤：

S001初始化控制系统，且将被测物质放置于模具内部，进入待试验状态；

S002用视觉系统对所述模具的位置信息进行跟踪，所述控制系统根据所述模具的位置信息调整捣棒的初始位置，处于默认状态；

S003所述控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒对被测物质进行压实，压力传感器实时检测被测物质与捣棒的捣棒头之间的压力大小的信息，当所述压力大小达到预设的压力数值时，所述控制系统控制所述第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实；

S004判断是否仍需继续向模具内放置被测物质，若是，则继续向模具内放置被测物质，并执行步骤（2）-（5），若否，则执行下一步骤；

S005将模具从转盘上取出，通过所述控制系统控制所述第一驱动装置对所述转盘进行转动，对被测物质进行试验。

在步骤S003中，控制系统中预存有至少一个所述压力数值，控制系统对比所述压力大小与预存的所述压力数值的差异，若差异在误差范围之内，则控制系统控制第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实，若差异超出误差范围，则控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒继续对被测物质进行压实。

在步骤S005中，控制系统对第一驱动装置的转速和转动时间进行预先编程，并进行存储，且通过设置变频器对所述第一驱动装置的转速进行控制。

结合图1-5相对于现有技术的手工对被测物质进行捣实，由于在所述模具13内，手工无法精确的控制对被测物质进行均匀的捣实，造成被测物质的结实程度不均匀，手工捣实后的被测物质并不能成为一个整体，使得试验的准确度无法掌握。而由于本发明自动化流盘仪中，所述自动化流盘仪100包括控制系统100a及与所述控制系统100a电性连接的主体结构100b，所述主体结构100b包括：

流盘装置10，所述流盘装置10包括与所述控制系统100a电性连接的第一驱动装置11、转盘12及模具13，所述第一驱动装置11用于接收所述驱动信号驱动所述转盘12转动，所述模具13承载于所述转盘12上且用于盛装被测物质，所述模具13是放置于所述转盘12上，被测物质成型之后，需将所述模具13从所述转盘12上取出；第二驱动装置20，所述第二驱动装置20用于驱动捣棒22，所述捣棒22固定安装在所述第二驱动装置20上，位于所述模具13的上方处，所述第二驱动装置20用于接收所述驱动信号驱动所述捣棒22对被测物质进行压实。所述捣棒22是固定安装到所述驱动装置20上，所述驱动装置20对捣棒22对被测物质的捣实力度和移动位移均可以达到精确控制，因此能够确保被测物质被捣实之后是一个完整的均匀硬度的整体，而且可以根据自己的需要预先对捣棒22和被测物质之间的最大压力进行预先编程，因此可以对被捣实后的被测物质的硬度进行精确控制，而所述转盘12则可以通过所述第一驱动装置11的驱动进行转动，能够精确的试验出被测物质所能承受的最大转速，超过这个最大转速，将由于过大的离心力而松散。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种自动化流盘仪，包括控制系统及与所述控制系统电性连接的主体结构，其特征在于：

所述控制系统包括工控机和信号解析板，所述工控机用于给第一驱动装置及第二驱动装置发送控制命令，所述信号解析板连接于所述工控机与驱动装置之间，根据所述控制命令生成适于控制所述第一驱动装置及第二驱动装置的驱动信号；

所述主体结构包括：

流盘装置，所述流盘装置包括与所述控制系统电性连接的第一驱动装置、转盘及模具，所述第一驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述转盘转动，所述模具承载于所述转盘上且用于盛装被测物质；

第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动捣棒，所述捣棒固定安装在所述第二驱动装置上，位于所述模具的上方处，所述第二驱动装置用于接收所述驱动信号驱动所述捣棒对被测物质进行压实；

所述第二驱动装置包括步进电机及悬臂系统，所述悬臂系统包括X悬臂、Y悬臂及Z悬臂，所述步进电机驱动所述X悬臂、Y悬臂及Z悬臂带动所述捣棒对被测物质进行压实；

所述自动化流盘仪还设置有视觉系统，所述视觉系统与所述控制系统电性连接，所述视觉系统对所述模具的位置信息进行跟踪，并将所述模具的位置信息反馈至所述控制系统，所述控制系统根据所述位置信息，调整所述悬臂系统的初始位置后，控制所述第二驱动装置驱动所述悬臂系统带动所述捣棒对被测物质进行压实。

2.如权利要求1所述的自动化流盘仪，其特征在于，所述信号解析板与所述第一驱动装置及第二驱动装置之间还设置有用于产生匹配所述第一驱动装置及第二驱动装置的功率的的功率驱动板。

3.如权利要求1所述的自动化流盘仪，其特征在于，所述控制系统装设于机柜上，所述机柜设置有温度显示窗口及湿度显示窗口，所述温度显示窗口及湿度显示窗口分别用于安装温度显示装置及湿度显示装置。

4.如权利要求1所述的自动化流盘仪，其特征在于，所述第二驱动装置还包括有捣棒固定件，所述捣棒固定件包括有用于固定安装到所述悬臂系统上的安装部，所述安装部水平弯折延伸形成用于固定所述捣棒的安装孔。

5.如权利要求1所述的自动化流盘仪，其特征在于，所述捣棒内设有与所述控制系统电性连接的压力传感器，所述压力传感器用于检测被测物质与所述捣棒的捣棒头之间的压力大小的信息，并转化为电信号传递给所述控制系统，所述控制系统根据所述压力大小的信息决定是否停止对被测物质进行压实。

6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的自动化流盘仪，对被测物质进行流盘试验的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)初始化控制系统，且将被测物质放置于模具内部，进入待试验状态；

(2)用视觉系统对所述模具的位置信息进行跟踪，所述控制系统根据所述模具的位置信息调整捣棒的初始位置，处于默认状态；

(3)所述控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒对被测物质进行压实，压力传感器实时检测被测物质与捣棒的捣棒头之间的压力大小的信息，当所述压力大小达到预设的压力数值时，所述控制系统控制所述第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实；

(4)判断是否仍需继续向模具内放置被测物质，若是，则继续向模具内放置被测物质，并执行步骤(2)-(4)，若否，则执行下一步骤；

(5)将模具从转盘上取出，通过所述控制系统控制所述第一驱动装置对所述转盘进行转动，对被测物质进行试验。

7.如权利要求6所述的流盘试验的方法，其特征在于，在步骤(3)中，控制系统中预存有至少一个所述压力数值，控制系统对比所述压力大小与预存的所述压力数值的差异，若差异在误差范围之内，则控制系统控制第二驱动装置停止捣棒对被测物质进行压实，若差异超出误差范围，则控制系统控制第二驱动装置驱动捣棒继续对被测物质进行压实。

8.如权利要求6所述的流盘试验的方法，其特征在于，在步骤(5)中，控制系统对第一驱动装置的转速和转动时间进行预先编程，并进行存储，且通过设置变频器对所述第一驱动装置的转速进行控制。