CN106769648A - 一种自动测定焦炭真相对密度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动测定焦炭真相对密度的方法，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂，由机械臂夹持的玻璃瓶可到达多个实验工位；自动测定过程为：步骤一，清洗玻璃瓶；步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m₂；步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m₃；步骤四，实验结果计算。本发明模拟人工实验步骤，采用智能机械臂配合具备不同功能的工位，实现了实验过程的自动化，能够快速、精密地完成焦炭真相对密度的测定过程，大大减少了人力浪费及劳动力强度，提高了测定结果的准确性。

Description

一种自动测定焦炭真相对密度的方法

技术领域

本发明涉及一种实验方法，尤其涉及一种自动测定焦炭真相对密度的方法。

背景技术

焦炭真相对密度是粒度小于0.2mm的干焦炭试样与同体积的水的质量之比。中国标准GB4511.4-2008规定了焦炭真相对密度测定方法。其原理为：试样置于密度瓶内，加入无空气的蒸馏水，加热使水沸腾，排除吸附的气体，根据阿基米德原理测出同体积水的质量，计算试样的真相对密度。其试验步骤是，用重铬酸钾和硫酸混合液洗净密度瓶，用蒸馏水充分冲洗，装满无空气的蒸馏水，旋紧塞子把瓶浸入(至瓶颈)温度比环境温度约高5℃的水浴内1h，在1h后用滤纸片吸去塞子顶的水滴，从水浴中拿出密度瓶，在自来水下迅速冷却、晾干，放在天平旁30min，然后称重(准确至±0.1mg)。把密度瓶倒空，并把瓶干燥。取一份焦样在105～110℃温度下干燥1h，冷至室温后称约5g干焦，准确至(准确至±0.1mg),把它全部装入密度瓶内。用无空气的蒸馏水冲洗粘附在瓶颈和瓶壁上的焦样，使总体积达到25mL。将空冷管和瓶颈用橡皮管连好，把密度瓶放到甘油浴内，加热甘油浴，使瓶中水开始激烈沸腾。用几毫升无空气的热蒸馏水冲洗瓶壁上的焦炭浮渣，沸腾30min后从甘油浴中取出密度瓶，拆掉空冷管，让瓶自然冷却，然后注入t℃(t℃试验温度，一般比环境温度约高5℃)无空气蒸馏水，用直径1mm的金属丝在瓶颈旋转搅拌，使焦样浮渣下降，旋紧塞子，浸入t℃水浴至瓶颈1h，滴加无空气蒸馏水，以补偿液相收缩量。保证塞子下面或毛细管内不积存空气泡。1h后擦去塞顶的水滴，由水槽取出密度瓶，冷却％晾干，放在天平旁30min后称其质量。

以上操作方法全部采用人工操作方式，其步骤繁杂。在这个过程中，需要人工准备所有的器具，如：蒸馏水、无空气蒸馏水，水浴锅、油浴锅、密度瓶及附属的工具，升温控温也要分别进行，相互交错。实验过程中需要人工称量试样、装样、清洗密度瓶，还需要无空气蒸馏水的制取，t℃蒸馏水的准备，在实验过程中还需要大量的间歇等待时间，使实验全部完成至少需要3个多小时。

由于人工操作在上述很多环节都存在对测定结果偏差的影响，而且由于测定工作量大，这种反复的频繁操作需要配置一定数量且要求达到熟练操作技能的人力，这使该工业生产辅助环节不仅存在浪费人力的现象，同时实验结果的偏差也直接使所生产的焦炭产品质量受到影响；为了解决目前这种落后的测定方式，急需一种能够高效、准确、降低人力配置、减轻劳动强度的新方法来实现目标要求。

发明内容

本发明提供了一种自动测定焦炭真相对密度的方法，模拟人工实验步骤，采用智能机械臂配合具备不同功能的工位，实现了实验过程的自动化，能够快速、精密地完成焦炭真相对密度的测定过程，大大减少了人力浪费及劳动力强度，提高了测定结果的准确性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种自动测定焦炭真相对密度的方法，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；具体包括如下步骤：

1)多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂，机械臂具有夹持装有焦炭试样的玻璃瓶，并能够在控制器控制下实现任意角度翻转、绕自身轴线旋转、平面移动及由以上动作组成的复合运动的功能；

2)由机械臂夹持的玻璃瓶可到达多个实验工位，包括：待机工位、试样装载工位、分析天平称量工位、t℃蒸馏水加入工位、常温蒸馏水加入工位、无空气蒸馏水加入工位、辅助工位一、清洗工位、t℃水浴工位、辅助工位二和冲渣搅拌工位；其中辅助工位一用于实现玻璃瓶的擦拭、冷却及风干的功能；辅助工位二用于实现拆装玻璃瓶的瓶塞、加装或取下空冷管、将玻璃瓶置入油浴器或从油浴器中取出的功能；

3)各实验工位对应设置的装置及所具备的功能如下：

试样装载工位，设有试样称量及加入装置，具备将经准确称量后的焦炭试样自动加装入玻璃瓶中的功能；

分析天平称量工位：设有分析天平，具备对实验过程中玻璃瓶的重量进行自动称量的功能；

t℃蒸馏水加入工位：设有t℃蒸馏水制备装置及t℃蒸馏水加水装置，t℃蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储t℃蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的t℃蒸馏水的功能；t℃蒸馏水为比实验时环境温度高5℃的蒸馏水；

常温蒸馏水加入工位：设有常温蒸馏水存贮装置及常温蒸馏水加水装置，常温蒸馏水存贮装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动存贮常温蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的常温蒸馏水的功能；

无空气蒸馏水加入工位：设有无空气蒸馏水制备装置及无空气蒸馏水加水装置，无空气蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储无空气蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的无空气蒸馏水的功能；无空气蒸馏水由蒸馏水加热至沸腾后得到；

辅助工位一：设有玻璃瓶自动擦拭装置、冷却装置及吹风装置，具备对玻璃瓶瓶体外部进行擦拭、快速冷却及强制风干的功能；

清洗工位：设有玻璃瓶清洗装置，玻璃瓶清洗装置通过泵二连接清洗液存储器；具备自动清洗玻璃瓶内部的功能；

t℃水浴工位：设有水浴器和用于加热水浴用水的加热器，具备对玻璃瓶进行t℃水浴的功能，t℃水浴指水浴用水的温度比实验时环境温度高5℃；

辅助工位二：设有瓶塞拆装装置、空冷管和油浴器，具备自动安装、取下玻璃瓶瓶塞、将空冷管与玻璃瓶自动对接后进行空冷、将玻璃瓶的内容物通过油浴加热到沸腾的功能；

冲渣搅拌工位：设有冲洗装置及搅拌装置，具备对玻璃瓶瓶壁粘附的焦炭渣进行自动冲洗及通过搅拌促使焦炭试样与蒸馏水充分混合的功能；

4)焦炭真相对密度的自动测定过程如下：

步骤一，清洗玻璃瓶；机械臂夹持玻璃瓶由待机工位转至清洗工位，通过泵二装入定量的清洁液至玻璃瓶内；然后机械臂执行摇晃、旋转玻璃瓶的复合动作对玻璃瓶进行清洗，清洗完成后将废液倒入废液存储器中；转到常温蒸馏水加入工位，装入常温蒸馏水后再次对玻璃瓶进行冲洗，废液再次倒入废液存储器中后清洗结束；

步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m₂；

清洗结束后，机械臂夹持玻璃瓶转至无空气蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内装满无空气蒸馏水，然后将玻璃瓶转到辅助工位二塞好瓶塞；再转至t℃水浴器工位，将玻璃瓶放入水浴器内1h以上；1h后机械臂从水浴器内取出玻璃瓶并转至辅助工位一，擦拭玻璃瓶外部的水滴，并对玻璃瓶外部进行冷却和风干；

机械臂夹持玻璃瓶运动至分析天平工位处，并静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称重，此时获得质量m₂；称重结束后机械臂夹持玻璃瓶运动至清洗工位，倒空玻璃瓶内的水，然后至辅助工位一通过风干对玻璃瓶进行干燥处理；

步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m₃；

机械臂夹持空玻璃瓶至试样装载工位，将质量为m₁的干焦炭试样装入玻璃瓶内；然后转至冲渣搅拌工位，用无空气蒸馏水冲洗粘附在瓶颈和瓶壁上的焦炭试样，无空气蒸馏水的体积达到25ml后,停止冲洗；转至辅助工位二，将空冷管与玻璃瓶自动对接好；

空冷管与玻璃瓶对接完成后，机械臂垂直移动将玻璃瓶放入到油浴器内加热至玻璃瓶内的水沸腾；在此过程中，用少量无空气热蒸馏水冲洗瓶壁上粘附的焦炭，沸腾30min后，机械臂从油浴器内取出玻璃瓶，拆掉空冷管，让瓶体自然冷却；

冷却后，机械臂夹持玻璃瓶转至t℃蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内注入t℃的无空气蒸馏水，然后再转至冲渣搅拌工位，通过搅拌装置对玻璃瓶内的焦炭试样和水进行搅拌，目的是使焦炭试样的浮渣下沉，然后转至辅助工位二安装瓶塞，再转至t℃水浴器工位将玻璃瓶自瓶颈以下全部浸入到t℃水温的水中水浴1h以上；

由水浴器中取出玻璃瓶，转至辅助工位一经擦拭、冷却、风干处理后，转至分析天平工位静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称量，获得质量m₃；

步骤四，实验结果计算；

焦炭试样的真相对密度d计算公式为：

所述机械臂由依次连接的夹持器、自旋关节、伸缩关节、主臂和升降臂组成；其中夹持器由2个半环形的夹持头组成，夹持头一端铰接在一起，且绕铰接点转动后实现另一端的开合；半环形夹持头对合后组成的通孔用于夹持玻璃瓶；自旋关节一端与夹持器固定连接，另一端套装在伸缩关节内，自旋关节可带动夹持器绕轴线正、反2个方向转动；伸缩关节的一端与主臂的近端固定连接，另一端可沿轴线伸缩；主臂的远端与升降臂垂直连接，主臂可绕升降臂轴线正、反2个方向旋转；升降臂可在竖直方向升降。

所述人机交互系统为机算机，或嵌入主机中的HMI。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)模拟人工实验步骤，实验过程完全符合GB4511.4-2008的规定；

2)自动化程度高，采用智能机械臂配合具备不同功能的工位，实现了实验过程的自动化，能够快速、精密地完成焦炭真相对密度的测定过程；

3)避免了人工操作的不确定因素影响，提高了测定结果的准确性、可靠性和可重复性；

4)大大减少了人力浪费现象，降低了实验人员的劳动力强度。

附图说明

图1是本发明所述一种自动测定焦炭真相对密度的方法的原理图。

图2是本发明所述机械臂的主视图。

图3是本发明所述机械臂的俯视图。

图中：1.机械臂 11.夹持器 12.自旋关节 13.伸缩关节 14.主臂 15.升降臂 2.玻璃瓶 P1.泵一 P2.泵二

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

本发明所述一种自动测定焦炭真相对密度的方法，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；具体包括如下步骤：

1)如图1所示，多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂1，机械臂1具有夹持装有焦炭试样的玻璃瓶2，并能够在控制器控制下实现任意角度翻转、绕自身轴线旋转、平面移动及由以上动作组成的复合运动的功能；

2)由机械臂1夹持的玻璃瓶2可到达多个实验工位，包括：待机工位、试样装载工位、分析天平称量工位、t℃蒸馏水加入工位、常温蒸馏水加入工位、无空气蒸馏水加入工位、辅助工位一、清洗工位、t℃水浴工位、辅助工位二和冲渣搅拌工位；其中辅助工位一用于实现玻璃瓶2的擦拭、冷却及风干的功能；辅助工位二用于实现拆装玻璃瓶2的瓶塞、加装或取下空冷管、将玻璃瓶2置入油浴器或从油浴器中取出的功能；

3)各实验工位对应设置的装置及所具备的功能如下：

试样装载工位，设有试样称量及加入装置，具备将经准确称量后的焦炭试样自动加装入玻璃瓶2中的功能；

分析天平称量工位：设有分析天平，具备对实验过程中玻璃瓶2的重量进行自动称量的功能；

t℃蒸馏水加入工位：设有t℃蒸馏水制备装置及t℃蒸馏水加水装置，t℃蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储t℃蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的t℃蒸馏水的功能；t℃蒸馏水为比实验时环境温度高5℃的蒸馏水；

常温蒸馏水加入工位：设有常温蒸馏水存贮装置及常温蒸馏水加水装置，常温蒸馏水存贮装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动存贮常温蒸馏水，并向玻璃瓶2中自动加入定量的常温蒸馏水的功能；

无空气蒸馏水加入工位：设有无空气蒸馏水制备装置及无空气蒸馏水加水装置，无空气蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储无空气蒸馏水，并向玻璃瓶2中自动加入定量的无空气蒸馏水的功能；无空气蒸馏水由蒸馏水加热至沸腾后得到；

辅助工位一：设有玻璃瓶自动擦拭装置、冷却装置及吹风装置，具备对玻璃瓶2瓶体外部进行擦拭、快速冷却及强制风干的功能；

清洗工位：设有玻璃瓶清洗装置，玻璃瓶清洗装置通过泵二连接清洗液存储器；具备自动清洗玻璃瓶2内部的功能；

t℃水浴工位：设有水浴器和用于加热水浴用水的加热器，具备对玻璃瓶2进行t℃水浴的功能，t℃水浴指水浴用水的温度比实验时环境温度高5℃；

辅助工位二：设有瓶塞拆装装置、空冷管和油浴器，具备自动安装、取下玻璃瓶2瓶塞、将空冷管与玻璃瓶2自动对接后进行空冷、将玻璃瓶2的内容物通过油浴加热到沸腾的功能；

冲渣搅拌工位：设有冲洗装置及搅拌装置，具备对玻璃瓶2瓶壁粘附的焦炭渣进行自动冲洗及通过搅拌促使焦炭试样与蒸馏水充分混合的功能；

4)焦炭真相对密度的自动测定过程如下：

步骤一，清洗玻璃瓶2；机械臂1夹持玻璃瓶2由待机工位转至清洗工位，通过泵二P2装入定量的清洁液至玻璃瓶2内；然后机械臂1执行摇晃、旋转玻璃瓶2的复合动作对玻璃瓶2进行清洗，清洗完成后将废液倒入废液存储器中；转到常温蒸馏水加入工位，装入常温蒸馏水后再次对玻璃瓶2进行冲洗，废液再次倒入废液存储器中后清洗结束；

步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m₂；

清洗结束后，机械臂1夹持玻璃瓶2转至无空气蒸馏水加入工位，向玻璃瓶2内装满无空气蒸馏水，然后将玻璃瓶2转到辅助工位二塞好瓶塞；再转至t℃水浴器工位，将玻璃瓶2放入水浴器内1h以上；1h后机械臂1从水浴器内取出玻璃瓶2并转至辅助工位一，擦拭玻璃瓶2外部的水滴，并对玻璃瓶2外部进行冷却和风干；

机械臂1夹持玻璃瓶2运动至分析天平工位处，并静置30min以上，然后将玻璃瓶2送入分析天平内进行称重，此时获得质量m₂；称重结束后机械臂1夹持玻璃瓶2运动至清洗工位，倒空玻璃瓶2内的水，然后至辅助工位一通过风干对玻璃瓶2进行干燥处理；

步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m₃；

机械臂1夹持空玻璃瓶2至试样装载工位，将质量为m₁的干焦炭试样装入玻璃瓶2内；然后转至冲渣搅拌工位，用无空气蒸馏水冲洗粘附在瓶颈和瓶壁上的焦炭试样，无空气蒸馏水的体积达到25ml后,停止冲洗；转至辅助工位二，将空冷管与玻璃瓶2自动对接好；

空冷管与玻璃瓶2对接完成后，机械臂1垂直移动将玻璃瓶2放入到油浴器内加热至玻璃瓶2内的水沸腾；在此过程中，用少量无空气热蒸馏水冲洗瓶壁上粘附的焦炭，沸腾30min后，机械臂1从油浴器内取出玻璃瓶2，拆掉空冷管，让瓶体自然冷却；

冷却后，机械臂1夹持玻璃瓶2转至t℃蒸馏水加入工位，向玻璃瓶2内注入t℃的无空气蒸馏水，然后再转至冲渣搅拌工位，通过搅拌装置对玻璃瓶2内的焦炭试样和水进行搅拌，目的是使焦炭试样的浮渣下沉，然后转至辅助工位二安装瓶塞，再转至t℃水浴器工位将玻璃瓶2自瓶颈以下全部浸入到t℃水温的水中水浴1h以上；

由水浴器中取出玻璃瓶2，转至辅助工位一经擦拭、冷却、风干处理后，转至分析天平工位静置30min以上，然后将玻璃瓶2送入分析天平内进行称量，获得质量m₃；

步骤四，实验结果计算；

焦炭试样的真相对密度d计算公式为：

实验结束后，将装有焦炭试样的玻璃瓶2重新经取下瓶塞、冲洗、擦拭、冷却、风干等一系列过程后，机械臂1夹持着干燥洁净的空玻璃瓶2返回待机工位，等待下一次实验开始的指令。

本发明中，各工位所设置的装置均为常规技术，其功能均可实现，在此对其具体实现的方式不做进一步的限定。

如图2、图3所示，所述机械臂1由依次连接的夹持器11、自旋关节12、伸缩关节13、主臂14和升降臂15组成；其中夹持器11由2个半环形的夹持头组成，夹持头一端铰接在一起，且绕铰接点转动后实现另一端的开合；半环形夹持头对合后组成的通孔用于夹持玻璃瓶2；自旋关节12一端与夹持器11固定连接，另一端套装在伸缩关节13内，自旋关节12可带动夹持器11绕轴线正、反2个方向转动；伸缩关节13的一端与主臂14的近端固定连接，另一端可沿轴线伸缩；主臂14的远端与升降臂15垂直连接，主臂可绕升降臂轴线正、反2个方向旋转；升降臂15可在竖直方向升降。

所述人机交互系统为机算机，或嵌入主机中的HMI。

人机交互系统设有人机交互界面，本发明所述人机交互系统包括计算机或HMI，人机交互系统连接控制器，用于将指令输入到控制器中；控制器连接实验主机，用于驱动实验主机按程序指令完成各步骤动作，实验主机用于执行动作。通过将HMI及控制器嵌入到主机中，实验主机可成为一个具有独立控制体系的实验设备，更利于其产品化和使用的推广。

本发明中，全部实验过程为连续过程，操作人员只需启动系统即可由多工位模块化实验装置自动完成，在实验过程中不需要实验人员的任何干预和介入。具体应用时，根据本发明的工作原理，还可改进为多玻璃瓶间隔运行方式，利用本发明所述装置依次间隔一定时间进行连续实验，这对于需要大量实验的现场生产而言无疑大大提高了效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自动测定焦炭真相对密度的方法，其特征在于，采用多工位模块化实验装置自动完成焦炭真相对密度的连续测定过程；具体包括如下步骤：

1)多工位模块化实验装置由实验主机、控制器和人机交互系统组成，实验主机包括机械臂，机械臂具有夹持装有焦炭试样的玻璃瓶，并能够在控制器控制下实现任意角度翻转、绕自身轴线旋转、平面移动及由以上动作组成的复合运动的功能；

2)由机械臂夹持的玻璃瓶可到达多个实验工位，包括：待机工位、试样装载工位、分析天平称量工位、t℃蒸馏水加入工位、常温蒸馏水加入工位、无空气蒸馏水加入工位、辅助工位一、清洗工位、t℃水浴工位、辅助工位二和冲渣搅拌工位；其中辅助工位一用于实现玻璃瓶的擦拭、冷却及风干的功能；辅助工位二用于实现拆装玻璃瓶的瓶塞、加装或取下空冷管、将玻璃瓶置入油浴器或从油浴器中取出的功能；

3)各实验工位对应设置的装置及所具备的功能如下：

试样装载工位，设有试样称量及加入装置，具备将经准确称量后的焦炭试样自动加装入玻璃瓶中的功能；

分析天平称量工位：设有分析天平，具备对实验过程中玻璃瓶的重量进行自动称量的功能；

t℃蒸馏水加入工位：设有t℃蒸馏水制备装置及t℃蒸馏水加水装置，t℃蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储t℃蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的t℃蒸馏水的功能；t℃蒸馏水为比实验时环境温度高5℃的蒸馏水；

常温蒸馏水加入工位：设有常温蒸馏水存贮装置及常温蒸馏水加水装置，常温蒸馏水存贮装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动存贮常温蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的常温蒸馏水的功能；

无空气蒸馏水加入工位：设有无空气蒸馏水制备装置及无空气蒸馏水加水装置，无空气蒸馏水制备装置通过泵一连接蒸馏水存储器；具备自动制备、存储无空气蒸馏水，并向玻璃瓶中自动加入定量的无空气蒸馏水的功能；无空气蒸馏水由蒸馏水加热至沸腾后得到；

辅助工位一：设有玻璃瓶自动擦拭装置、冷却装置及吹风装置，具备对玻璃瓶瓶体外部进行擦拭、快速冷却及强制风干的功能；

清洗工位：设有玻璃瓶清洗装置，玻璃瓶清洗装置通过泵二连接清洗液存储器；具备自动清洗玻璃瓶内部的功能；

t℃水浴工位：设有水浴器和用于加热水浴用水的加热器，具备对玻璃瓶进行t℃水浴的功能，t℃水浴指水浴用水的温度比实验时环境温度高5℃；

辅助工位二：设有瓶塞拆装装置、空冷管和油浴器，具备自动安装、取下玻璃瓶瓶塞、将空冷管与玻璃瓶自动对接后进行空冷、将玻璃瓶的内容物通过油浴加热到沸腾的功能；

冲渣搅拌工位：设有冲洗装置及搅拌装置，具备对玻璃瓶瓶壁粘附的焦炭渣进行自动冲洗及通过搅拌促使焦炭试样与蒸馏水充分混合的功能；

4)焦炭真相对密度的自动测定过程如下：

步骤一，清洗玻璃瓶；机械臂夹持玻璃瓶由待机工位转至清洗工位，通过泵二装入定量的清洁液至玻璃瓶内；然后机械臂执行摇晃、旋转玻璃瓶的复合动作对玻璃瓶进行清洗，清洗完成后将废液倒入废液存储器中；转到常温蒸馏水加入工位，装入常温蒸馏水后再次对玻璃瓶进行冲洗，废液再次倒入废液存储器中后清洗结束；

步骤二，获得盛满水时玻璃瓶的质量m₂；

清洗结束后，机械臂夹持玻璃瓶转至无空气蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内装满无空气蒸馏水，然后将玻璃瓶转到辅助工位二塞好瓶塞；再转至t℃水浴器工位，将玻璃瓶放入水浴器内1h以上；1h后机械臂从水浴器内取出玻璃瓶并转至辅助工位一，擦拭玻璃瓶外部的水滴，并对玻璃瓶外部进行冷却和风干；

机械臂夹持玻璃瓶运动至分析天平工位处，并静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称重，此时获得质量m₂；称重结束后机械臂夹持玻璃瓶运动至清洗工位，倒空玻璃瓶内的水，然后至辅助工位一通过风干对玻璃瓶进行干燥处理；

步骤三，获得盛满焦炭试样及水时的玻璃瓶的质量m₃；

机械臂夹持空玻璃瓶至试样装载工位，将质量为m₁的干焦炭试样装入玻璃瓶内；然后转至冲渣搅拌工位，用无空气蒸馏水冲洗粘附在瓶颈和瓶壁上的焦炭试样，无空气蒸馏水的体积达到25ml后,停止冲洗；转至辅助工位二，将空冷管与玻璃瓶自动对接好；

空冷管与玻璃瓶对接完成后，机械臂垂直移动将玻璃瓶放入到油浴器内加热至玻璃瓶内的水沸腾；在此过程中，用少量无空气热蒸馏水冲洗瓶壁上粘附的焦炭，沸腾30min后，机械臂从油浴器内取出玻璃瓶，拆掉空冷管，让瓶体自然冷却；

冷却后，机械臂夹持玻璃瓶转至t℃蒸馏水加入工位，向玻璃瓶内注入t℃的无空气蒸馏水，然后再转至冲渣搅拌工位，通过搅拌装置对玻璃瓶内的焦炭试样和水进行搅拌，目的是使焦炭试样的浮渣下沉，然后转至辅助工位二安装瓶塞，再转至t℃水浴器工位将玻璃瓶自瓶颈以下全部浸入到t℃水温的水中水浴1h以上；

由水浴器中取出玻璃瓶，转至辅助工位一经擦拭、冷却、风干处理后，转至分析天平工位静置30min以上，然后将玻璃瓶送入分析天平内进行称量，获得质量m₃；

步骤四，实验结果计算；

焦炭试样的真相对密度d计算公式为：

2.根据权利要求1所述的一种自动测定焦炭真相对密度的方法，其特征在于，所述机械臂由依次连接的夹持器、自旋关节、伸缩关节、主臂和升降臂组成；其中夹持器由2个半环形的夹持头组成，夹持头一端铰接在一起，且绕铰接点转动后实现另一端的开合；半环形夹持头对合后组成的通孔用于夹持玻璃瓶；自旋关节一端与夹持器固定连接，另一端套装在伸缩关节内，自旋关节可带动夹持器绕轴线正、反2个方向转动；伸缩关节的一端与主臂的近端固定连接，另一端可沿轴线伸缩；主臂的远端与升降臂垂直连接，主臂可绕升降臂轴线正、反2个方向旋转；升降臂可在竖直方向升降。

3.根据权利要求1所述的一种自动测定焦炭真相对密度的方法，其特征在于，所述人机交互系统为机算机，或嵌入主机中的HMI。