CN107165417A - 一种混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑物混凝土的预埋钢筋智能捆扎设备，属于建筑领域。本发明混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统,包括初设建模模块、位置调控模块、送切丝模块、捆扎模块及控制模块。本发明可自动化地完成对钢筋网的捆扎，解决现有钢筋捆扎过程中全部依赖人力进行的诸多弊端，通过智能化设备完成混凝土浇灌前的钢筋捆扎，整个捆扎过程均自动化地完成，避免了工人在暴晒的环境下进行施工。

Description

一种混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤其是一种建筑物的混凝土施工过程中，专用于预埋钢筋捆扎的智能设施。

背景技术

建筑物（楼宇、桥梁、道路等）的施工过程中，在混凝土浇灌之前，需要横竖方向上预埋若干钢筋，再在钢筋的交接点用钢丝将其进行捆扎形成钢筋网络。

目前，钢筋网络的形成现场，普遍是利用人工蹲于钢筋上，手工地用钢丝将钢筋的交接点进行捆扎，钢筋网的捆扎效率极其低下，随着人力成本的越来越高，使得施工费用不断增加；另外，建筑物的钢筋混扎施工现场经常都处于暴晒等恶劣环境，造成工人施工较为困难，同时，工人长期下蹲地捆扎施工，容易造成腰椎疲劳形成职业病。基于上述种种原因，都需要研发一种智能化预埋钢筋捆扎设施。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统，解决现有钢筋捆扎过程中全部依赖人力进行的诸多弊端，通过智能化设备完成混凝土浇灌前的钢筋捆扎，整个捆扎过程均自动化地完成，避免了工人在暴晒的环境下进行施工，大大提供了工作效率，降低了施工成本。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统,包括初设建模模块、位置调控模块、送切丝模块、捆扎模块及控制模块；

其中初设建模模块，用于预设钢筋网的参数信息，通过数学建模形成钢筋网模型，并设置初始点及行进捆扎路线，将捆扎路线信息传递至控制模块；

位置调控模块，用于探测在钢筋网上的位置，判断捆扎集结头是否对准钢筋交接点位置，若是则向控制模块发送位置确认信号，若否，则控制捆扎器进行位置微调；接受控制模块发出的位置变化信号，控制捆扎器进行位置调整；

送切丝模块，用于接收控制模块的送丝信号和切断信号，控制递推机构运动将钢丝送入导丝槽形成钢丝圈，控制切断器切断钢丝；

捆扎模块，用于接收控制模块的捆扎信号，控制卷绕头伸缩和旋转，用钢丝捆扎形成捆扎结；

控制模块，用于接收初设建模模块传递的捆扎路线信息；接收位置调控模块传递的位置确认信号后，向送切丝模块发送送丝信号和切断信号，再向捆扎模块发送捆扎信号；基于捆扎路线信息向位置调控模块中发送位置变化信号。

进一步地，本发明中的初设建模模块，包括参数采集模块、数据传输模块、数模模块、路线规划模块；所述参数采集模块，用于采集钢筋网的数量、间距、直径等参数信息，将参数信息传递至数模模块；所述数模模块，接收钢筋网的参数信息，并通过虚拟在第一象限坐标系内模拟平面钢筋网模型，并以虚拟坐标原点为基准，模拟出各钢筋交接点的位置坐标，再将模拟信号传递至路线规划模块；所述路线规划模块，将虚拟坐标原点作为基准，以每4个钢筋交接点的位置坐标分为一小组，模拟捆扎器的捆扎线路，再将捆扎路线信息通过数据传输模块传递至控制器；

所述位置调控模块，包括探测模块、比较模块、行进模块和位置模块，所述探测模块，用于接收金属探测头传递的探测信号，并将探测信号以同一钢筋交接点位置处的2信号划分为同一组的方式，将探测信号分组为（a1/a2）、（b1/b2）、（c1/c2）、（d1/d2），再传递至比较模块；所述比较模拟，接收分组的探测信号，将同一组的两个信号进行对比，若同一组的两个信号均探测为下方为钢筋，则标记为Y，否则标记为N，若所有信号标记为Y，则向控制模块发送位置确认信号，若所有信号中存在标记为N，则向行进模块反馈微调信号；行进模块控制位移机构，针对该组的探测信号为N的钢筋交接点位置进行微调，直至比较模块不再反馈微调信号；位置模块，用于接收控制模块传递的位置变化信号，控制位移机构进行位置变化；

送切丝模块，包括送丝模块和切断模块，所述送丝模块用于接收控制模块传递的送丝信号，并控制递推机构运动将钢丝送入导丝槽形成钢丝圈；所述切断模块用于接收控制模块传递的切断信号，控制切断器切断钢丝；

捆扎模块，用于接收控制模块的捆扎信号，控制卷绕头伸缩和旋转，用钢丝捆扎形成捆扎结，并向控制模块反馈信号；

控制模块，用于接收初设建模模块传递的捆扎路线信息；接收位置调控模块传递的位置确认信号后，向送切丝模块发送送丝信号和切断信号，再向捆扎模块发送捆扎信号；接收捆扎模块反馈的信号，基于捆扎路线信息，模拟下一组钢筋交接点位置，并向位置调控模块中发送位置变化信号。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、预设按照设计图纸，铺设好横向和纵向钢筋后，再将捆扎设备架设好，再通过在捆扎设备中设定各种参数，捆扎设备依据程序自动化地实现找点、定位、纠偏、送丝、切断、绕丝等动作，从而使得整个过程自动化地实现；同时一个捆扎设备同时对4个钢筋交接点进行捆扎，大大提高了预埋钢筋的捆扎效率，节约了人工成本。

2、整个过程均自动化地完成，人为操作过程极少，解决现有钢筋捆扎过程中全部依赖人力进行的诸多弊端，通过智能化设备完成混凝土浇灌前的钢筋捆扎，整个捆扎过程均自动化地完成，避免了工人在暴晒的环境下进行施工，大大提供了工作效率，降低了施工成本。

3、捆扎设备的控制系统，能够根据预设的各种参数，完成自我定位、航行、纠偏、捆扎等过程，精确度和自动化程度较高。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明捆扎设备的施工现场图。

图2是本发明捆扎设备的结构示意图。

图3是本发明中捆扎集结头的结构示意图。

图4是本发明的控制原理图；

图5是本发明中的递推机构的结构示意图。

图中标记：100-钢筋网、200-捆扎器、201-捆扎集结头、202-金属探测头、203-纵向行走机构、204-钢丝绕棍、205-钢丝、211-导丝槽、212-导向头、213-切断器、214-卷绕筒、215-卷绕头、300-纵向轨、400-横向轨、500-横向行走机构、600-捆扎结、700-递推机构、701-夹紧块、702-夹紧弹簧、703-电磁铁、704-回位弹簧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图4所示，本发明的混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统，包括初设建模模块、位置调控模块、送切丝模块、捆扎模块及控制模块；

其中初设建模模块，用于预设钢筋网的参数信息，通过数学建模形成钢筋网模型，并设置初始点及行进捆扎路线，将捆扎路线信息传递至控制模块；具体地：所述初设建模模块，包括参数采集模块、数据传输模块、数模模块、路线规划模块；所述参数采集模块，用于采集钢筋网的数量、间距、直径等参数信息，将参数信息传递至数模模块；所述数模模块，接收钢筋网的参数信息，并通过虚拟在第一象限坐标系内模拟平面钢筋网模型，并以虚拟坐标原点为基准，模拟出各钢筋交接点的位置坐标，再将模拟信号传递至路线规划模块；所述路线规划模块，将虚拟坐标原点作为基准，以每4个钢筋交接点的位置坐标分为一小组，模拟捆扎器200的捆扎线路，再将捆扎路线信息通过数据传输模块传递至控制器；

其中位置调控模块，用于探测在钢筋网上的位置，判断捆扎集结头201是否对准钢筋交接点位置，若是则向控制模块发送位置确认信号，若否，则控制捆扎器200进行位置微调；接受控制模块发出的位置变化信号，控制捆扎器200进行位置调整；具体地：所述位置调控模块，包括探测模块、比较模块、行进模块和位置模块，所述探测模块，用于接收金属探测头传递的探测信号，并将探测信号以同一钢筋交接点位置处的2信号划分为同一组的方式，将探测信号分组为a1/a2、b1/b2、c1/c2、d1/d2，再传递至比较模块；所述比较模拟，接收分组的探测信号，将同一组的两个信号进行对比，若同一组的两个信号均探测为下方为钢筋，则标记为Y，否则标记为N，若所有信号标记为Y，则向控制模块发送位置确认信号，若所有信号中存在标记为N，则向行进模块反馈微调信号；行进模块控制位移机构，针对该组的探测信号为N的钢筋交接点位置进行微调，直至比较模块不再反馈微调信号；位置模块，用于接收控制模块传递的位置变化信号，控制位移机构进行位置变化；

其中送切丝模块，用于接收控制模块的送丝信号和切断信号，控制递推机构700运动将钢丝205送入导丝槽211总形成钢丝圈，控制切断器214切断钢丝205；具体地送切丝模块，包括送丝模块和切断模块，所述送丝模块用于接收控制模块传递的送丝信号，并控制递推机构700运动将钢丝205送入导丝槽211总形成钢丝圈；所述切断模块用于接收控制模块传递的切断信号，控制切断器214切断钢丝205；

捆扎模块，用于接收控制模块的捆扎信号，控制卷绕头215伸缩和旋转，用钢丝205捆扎形成捆扎结600，并向控制模块反馈信号；

控制模块，用于接收初设建模模块传递的捆扎路线信息；接收位置调控模块传递的位置确认信号后，向送切丝模块发送送丝信号和切断信号，再向捆扎模块发送捆扎信号；接收捆扎模块反馈的信号，基于捆扎路线信息，模拟下一组钢筋交接点位置，并向位置调控模块中发送位置变化信号.

如图1至图5所示，设置该控制系统的建筑物混凝土的预埋钢筋智能捆扎设备，包括布设于钢筋网边部的两横向轨400，两横向轨400上设有相对移动的位移机构，所述位移机构上设置的捆扎器200，使使所述捆扎器200在钢筋网的上方任意位置移动；所述捆扎器200内设有缠绕钢丝205的钢丝绕棍204，所述捆扎器200的底部设有捆扎集结头201，所述钢丝绕棍204上缠绕的钢丝205连接至捆扎集结头201；所述捆扎器200在钢筋网上方位移，当捆扎集结头201对准钢筋交接点时，捆扎集结头201用钢丝205捆扎形成捆扎结600。

在捆扎器200的底部上均布有4个捆扎集结头201，所述捆扎器200内设有4个钢丝绕棍204，其中每个钢丝绕棍204上缠绕的钢丝205对应连接一个捆扎集结头201；所述捆扎器200的底部上设有8个金属探测头202，所述金属探测头202用于检测捆扎器200下方的钢筋以确定钢筋交接点位置，其中两个金属探测头202分别在横、纵两个方向对应一个捆扎集结头201，用于捆扎集结头201对准钢筋交接点。本发明中可同时对4个钢筋交接点进行捆扎，大大提高了捆扎效率，其中每两个金属探测头分别在横、纵两个方向对应一个捆扎集结头，金属探测头分别在纵横两个方向上确定钢筋交接点的位置，且用于判断捆扎集结头是否对准钢筋交接点，继而便于捆扎器自动化地对钢筋网交接点进行捆扎，解决现有钢筋捆扎过程中全部依赖人力进行的诸多弊端，通过捆扎器完成混凝土浇灌前的钢筋捆扎，整个捆扎过程均能自动化地完成，避免了工人在暴晒的环境下进行施工，大大提供了工作效率，降低了施工成本。

所述位移机构包括横向行走机构500、纵向轨300和纵向行走机构203；其中横向行走机构500设于横向轨400上可相对移动，所述纵向轨300的两端设于横向行走机构500上；所述纵向行走机构203设于捆扎器200的底部，且配合于纵向轨300上相对移动。可用于精确控制捆扎器在钢筋网上方的任务位置，使得整个捆扎器能对任意的钢筋交接点进行捆扎。

其中所述捆扎集结头201包括导丝槽211、导向头212、切断器214、卷绕筒214和卷绕头215，所述导丝槽211设为开有缺口的环状，所述导丝槽211的缺口处设有切断器214和向内的导向头212，使所述钢丝205从导丝槽211经导向头212绕钢筋交接点返回导丝槽211中成圈状，并用切断器214切断钢丝205；所述导丝槽211的中部设有卷绕筒214，所述卷绕筒214内设有相对转动的卷绕头215；当钢丝绕成圈状后，切断器214切断钢丝205；卷绕头215的头部伸入钢丝圈，并卷绕头215将钢丝圈捆扎于钢筋交接点上形成捆扎结600。可通过捆扎集结头将钢丝缠绕于钢筋交接点处并形成圈，再经过卷绕筒进行卷绕使钢丝捆扎于钢筋交接点，形成捆扎结确保钢筋之间的连接稳靠。

所述导向头212活动连接于导丝槽211上，且所述导向头212与导丝槽211的连接处设有导向弹簧；所述卷绕头215的头部处设有将钢丝205捆扎成结的缺口，所述卷绕头215的尾部处设有驱动卷绕头215伸缩和转动的电机。继而便于控制卷绕头215的伸缩和旋转，继而控制钢丝的卷绕成结，实现对钢筋的捆扎。

所述钢丝绕棍204上的钢丝通过递推机构700传递至捆扎集结头201，所述递推机构700设于导丝槽211的入口处；所述递推机构700包括递推外壳，所述递推外壳的两端面上设有钢丝出入口，所述递推外壳内设有两相互匹配的夹紧块701，所述夹紧块701的底部通过夹紧弹簧702连接于递推外壳的内底部，所述递推外壳前端设有吸合夹紧块701的电磁铁703，所述递推外壳后端通过回位弹簧704连接于夹紧块701。可通过夹紧块701的相互配合，将钢丝从后端向前端传递，继而可配合捆扎集结头201将钢丝卷绕于钢筋交接点上，使得整个钢丝的捆扎过程可自动化地完成。

所述夹紧块701的前端设有磁体，所述磁体与电磁铁703能相互吸合和斥离；所述递推外壳的两侧壁上设有环形导向槽，所述夹紧块701的两侧上设有滑动块，所述滑动块匹配于环形导向槽内滑动。可通过磁体与电磁铁之间的磁吸，控制夹紧块701向前端的移动，同时通过环形导向槽控制夹紧块701的位置，便于对钢丝的传递。

所述环形导向槽包括两端连接成环的前行槽与回退槽，其中前行槽位于回退槽上方；所述前行槽呈水平布置，所述回退槽呈中间低两端高的弧状。前行槽与回退槽分别用于夹紧块701前进和后退的路径，确保夹紧块701之间的距离，从而便于控制夹紧块701前进时将钢丝传递至前方。

所述夹紧块701顶部的中间为圆弧凸起，使夹紧块701的顶部呈中间高两端低的结构；所述夹紧块701的顶面铺设有橡胶层，增大摩擦力，利于夹紧块701的顶面与钢丝的接触。

本发明的建筑物混凝土的预埋钢筋智能捆扎设备，具有以下有益效果：

1、预设按照设计图纸，铺设好横向和纵向钢筋后，再将捆扎设备架设好，再通过在捆扎设备中设定各种参数，捆扎设备依据程序自动化地实现找点、定位、纠偏、送丝、切断、绕丝等动作，从而使得整个过程自动化地实现；同时一个捆扎设备同时对4个钢筋交接点进行捆扎，大大提高了预埋钢筋的捆扎效率，节约了人工成本。

2、整个过程均自动化地完成，人为操作过程极少，解决现有钢筋捆扎过程中全部依赖人力进行的诸多弊端，通过智能化设备完成混凝土浇灌前的钢筋捆扎，整个捆扎过程均自动化地完成，避免了工人在暴晒的环境下进行施工，大大提供了工作效率，降低了施工成本。

3、捆扎设备的控制系统，能够根据预设的各种参数，完成自我定位、航行、纠偏、捆扎等过程，精确度和自动化程度较高。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统,包括初设建模模块、位置调控模块、送切丝模块、捆扎模块及控制模块；

其中初设建模模块，用于预设钢筋网的参数信息，通过数学建模形成钢筋网模型，并设置初始点及行进捆扎路线，将捆扎路线信息传递至控制模块；

位置调控模块，用于探测在钢筋网上的位置，判断捆扎集结头（201）是否对准钢筋交接点位置，若是则向控制模块发送位置确认信号，若否，则控制捆扎器（200）进行位置微调；接受控制模块发出的位置变化信号，控制捆扎器（200）进行位置调整；

送切丝模块，用于接收控制模块的送丝信号和切断信号，控制递推机构（700）运动将钢丝（205）送入导丝槽（211）总形成钢丝圈，控制切断器（214）切断钢丝（205）；

捆扎模块，用于接收控制模块的捆扎信号，控制卷绕头（215）伸缩和旋转，用钢丝（205）捆扎形成捆扎结（600）；

控制模块，用于接收初设建模模块传递的捆扎路线信息；接收位置调控模块传递的位置确认信号后，向送切丝模块发送送丝信号和切断信号，再向捆扎模块发送捆扎信号；基于捆扎路线信息向位置调控模块中发送位置变化信号。

2.如权利要求1所述混凝土中预埋钢筋捆扎设备的控制系统，其特征在于：

所述初设建模模块，包括参数采集模块、数据传输模块、数模模块、路线规划模块；所述参数采集模块，用于采集钢筋网的数量、间距、直径等参数信息，将参数信息传递至数模模块；所述数模模块，接收钢筋网的参数信息，并通过虚拟在第一象限坐标系内模拟平面钢筋网模型，并以虚拟坐标原点为基准，模拟出各钢筋交接点的位置坐标，再将模拟信号传递至路线规划模块；所述路线规划模块，将虚拟坐标原点作为基准，以每4个钢筋交接点的位置坐标分为一小组，模拟捆扎器（200）的捆扎线路，再将捆扎路线信息通过数据传输模块传递至控制器；

所述位置调控模块，包括探测模块、比较模块、行进模块和位置模块，所述探测模块，用于接收金属探测头传递的探测信号，并将探测信号以同一钢筋交接点位置处的2信号划分为同一组的方式，将探测信号分组为（a1/a2）、（b1/b2）、（c1/c2）、（d1/d2），再传递至比较模块；所述比较模拟，接收分组的探测信号，将同一组的两个信号进行对比，若同一组的两个信号均探测为下方为钢筋，则标记为Y，否则标记为N，若所有信号标记为Y，则向控制模块发送位置确认信号，若所有信号中存在标记为N，则向行进模块反馈微调信号；行进模块控制位移机构，针对该组的探测信号为N的钢筋交接点位置进行微调，直至比较模块不再反馈微调信号；位置模块，用于接收控制模块传递的位置变化信号，控制位移机构进行位置变化；

送切丝模块，包括送丝模块和切断模块，所述送丝模块用于接收控制模块传递的送丝信号，并控制递推机构（700）运动将钢丝（205）送入导丝槽（211）总形成钢丝圈；所述切断模块用于接收控制模块传递的切断信号，控制切断器（214）切断钢丝（205）；

捆扎模块，用于接收控制模块的捆扎信号，控制卷绕头（215）伸缩和旋转，用钢丝（205）捆扎形成捆扎结（600），并向控制模块反馈信号；

控制模块，用于接收初设建模模块传递的捆扎路线信息；接收位置调控模块传递的位置确认信号后，向送切丝模块发送送丝信号和切断信号，再向捆扎模块发送捆扎信号；接收捆扎模块反馈的信号，基于捆扎路线信息，模拟下一组钢筋交接点位置，并向位置调控模块中发送位置变化信号。