CN107905541A - 一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统 - Google Patents

Abstract

本发明的一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统，包括前端采集部分和控制部分。前端采集部分的第一电机固定在支撑底座上，其驱动端外伸轴与回转平台相连接并带动回转平台进行旋转；第一机械臂安装在回转平台上，并由第二电机驱动进行旋转，第二机械臂与第一机械臂相连接，并由第三电机驱动进行旋转，扫描仪器安装在第二机械臂末端，由第四电机驱动进行旋转。控制部分包括单片机以及与其连接的电机控制模块、蜂鸣器、LED发光二极管和数码显示模块。本发明通过机电一体化能够实现预制构件生产信息化，能有效解决施工的工程中出现的预制构件安装错误、顺序杂乱、工作效率低等问题。

Description

一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统

技术领域

本发明涉及装配式建筑领域,更具体地说，涉及一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统。

背景技术

预制构件生产信息化，通过预埋RFID射频芯片，从而记录和追踪构件生产运输过程中的各项信息，包括：工程名称、产品名称、型号、编号(包括楼号、楼层、构件名称)、生产日期、制作单位、检查合格标志、构件目前所处的位置(车间、运输过程或施工现场)。但在施工的工程中难免出现混凝土预制构件安装错误、顺序杂乱、工作效率低等问题，所以急需一种用于预制构件的信息自动校验装置来解决上述问题。同时大规模的建造装配式住宅将需要大量的预制构件，预制构件厂和施工现场对构件的管理都需要更有效的方法来对构件的生产过程、运输过程、安装过程的进行管理。

发明内容

本发明实施例提供一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统，便于预制构件的精确排序和安装工法，对于装配式住宅的发展具有一定的现实意义。

本发明提供一种预制构件信息采集装置，包括：支撑底座、回转平台、第一机械臂、第二机械臂、扫描仪器以及四个电机；第一电机固定在支撑底座上，其驱动端外伸轴与回转平台相连接并带动回转平台进行旋转；第一机械臂安装在所述回转平台上，并由第二电机驱动在回转平台所确定的初始平面内进行旋转，第二机械臂与第一机械臂相连接，并由第三电机驱动进行旋转，扫描仪器安装在第二机械臂末端，由第四电机驱动进行旋转。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述第一电机的驱动端外伸轴通过第一弹性柱销联轴器与过渡连接环相连，过渡连接环直接镶嵌在回转平台上，所述第一电机带动所述回转平台进行360°旋转。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述第一机械臂通过连接钢片安装在所述回转平台上，所述第二电机安装在连接钢片上，第二电机的驱动端外伸轴通过第二弹性柱销联轴器与第一销轴相连接，第一销轴与连接钢片相连接；第一机械臂与连接钢片的连接端设有第一销轴孔，第一销轴孔的内侧设有内齿轮，第一销轴与第一机械臂连接的部分设有外齿轮，所述内齿轮与外齿轮相啮合，以使第一机械臂在所述第二电机的驱动下在回转平台所确定的初始平面内完成180°的旋转。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述第三电机的驱动端外伸轴通过第三弹性柱销联轴器与第二销轴相连，第一机械臂和第二机械臂的连接端分别设有第二销轴孔和第三销轴孔，所述第二销轴孔和第三销轴孔的内侧均设有内齿轮，所述第二销轴上设有分别与第二销轴孔和第三销轴孔的内齿轮相啮合的外齿轮，使得第二机械臂在第三电机的驱动下在所述回转平台确定的初始平面内完成90°的旋转。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述第四电机的驱动端外伸轴通过第四弹性柱销联轴器与第三销轴相连接，所述扫描仪器通过固定环直接焊接在第三销轴上，第三销轴设有外齿轮与第二机械臂末端的第四销轴孔的内齿轮相啮合，使得扫描仪器在所述第四电机的驱动下能完成90°的旋转。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述扫描仪器包括：影像式扫描模组和蓝牙模块。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述第一机械臂和第二机械臂均采用中间镂空轻量化的结构。

在本发明的预制构件信息采集装置中，所述连接钢片呈L型。

本发明还提供一种预制构件信息自动校验系统，包括前端采集部分和控制部分，所述前端采集部分为上述的采集装置，所述控制部分包括：

单片机，与所述蓝牙模块无线连接，将接收到的预制构件信息与预设值进行对比；当预制构件信息与预设值不相同时，输出第一控制指令；当预制构件信息与预设值相同时，输出第二控制指令；

蜂鸣器，接收所述单片机发出的第一控制指令进行声音报警；

LED发光二极管，接收所述单片机发出的第二控制指令进行闪烁以提示信息正确；

数码显示模块，用于显示信息采集装置所采集的信息；

电机控制模块，与所述单片机相连接用于驱动所述信息采集装置的四个电机以使扫描仪器移动到指定位置。

本发明的一种预制构件信息采集装置及预制构件信息自动校验系统，通过简易轻量化机械臂，能够在信息反馈的同时调节控制扫描设备的运动。该控制系统体积小，可靠性高，可以满足对于信息的识别、显示以及判断控制的要求，也可广泛应用于各种需要明确顺序要求的信息校验场所，具有很高的市场价值。通过机电一体化能够实现预制构件生产信息化，能够有效解决施工的工程中出现的混凝土预制构件安装错误、顺序杂乱、工作效率低等问题，同时用更合理、高效的方法对预制构件厂和施工现场的构件的生产过程、运输过程、安装过程进行有效的管理。

附图说明

图1是本发明的一种预制构件信息采集装置的结构图；

图2是本发明的一种预制构件信息自动校验系统的结构框图；

图3是本发明的一种预制构件信息自动校验系统的主程序的流程图。

具体实施方式

图1是本发明的一种预制构件信息采集装置的结构图，采集装置包括：支撑底座1、回转平台3、第一机械臂5、第二机械臂7、扫描仪器9以及第一电机2、第二电机4、第三电机6和第四电机8。支撑底座1上的镂空部分两侧对称分布两个螺栓孔，可由两M16型号螺栓固定在使用平面上。第一电机2固定在支撑底座1上，第一电机2两侧有外延伸展面，中部各有一个楔形销轴孔，与支撑底座1的销轴孔一一对应，两侧通过安装销轴使第一电机2固定在支撑底座1上。第一电机2的驱动端外伸轴与回转平台3相连接并带动回转平台3进行旋转。第一机械臂5安装在所述回转平台3上，并由第二电机4驱动在回转平台3所确定的初始平面内进行旋转。第二机械臂7与第一机械臂5相连接，并由第三电机6驱动进行旋转，扫描仪器9安装在第二机械臂7的末端，由第四电机8驱动进行旋转。

进一步的，第一电机2的驱动端外伸轴通过第一弹性柱销联轴器与过渡连接环相连，过渡连接环直接镶嵌在回转平台3上。第一电机2可带动所述回转平台3绕空间坐标系Z轴进行360°旋转。

进一步的，第一机械臂5通过连接钢片10安装在所述回转平台3上，回转平台3的镂空部分两侧对称分布两个螺栓孔，连接钢片10呈L型，两面各有一个螺栓孔，可由两M16型号螺栓使连接钢片10固定在回转平台3。第二电机4安装在连接钢片10上，第二电机4的驱动端外伸轴通过第二弹性柱销联轴器与第一销轴相连接，第一销轴与连接钢片10间的连接部分通过焊接固定。第一机械臂5采用中间镂空轻量化的结构，两端对称分布各有一个销轴孔，第一机械臂5与连接钢片10的连接端设有第一销轴孔，第一销轴孔的内侧设有内齿轮，第一销轴与第一机械臂5连接的部分设有外齿轮，通过内齿轮与外齿轮相啮合，以使第一机械臂5在第二电机4的驱动下在回转平台3所确定的初始平面内完成180°的旋转。

进一步的，第三电机6的驱动端外伸轴通过第三弹性柱销联轴器与第二销轴相连，第一机械臂5和第二机械臂7的连接端分别设有第二销轴孔和第三销轴孔，第二销轴孔和第三销轴孔相对应设置。第二销轴孔和第三销轴孔的内侧均设有内齿轮，所述第二销轴上设有分别与第二销轴孔和第三销轴孔的内齿轮相啮合的外齿轮，使得第二机械臂7在第三电机6的驱动下在所述回转平台3确定的初始平面内完成90°的旋转。

进一步的，第四电机8的驱动端外伸轴通过第四弹性柱销联轴器与第三销轴相连接。扫描仪器9通过固定环直接焊接在第三销轴上，第三销轴设有外齿轮，第二机械臂7末端设有第四销轴孔，第四销轴孔内设有内齿轮。通过内齿轮和外齿轮相啮合，使扫描仪器9在第四电机8的驱动下能完成90°的旋转。

进一步的，扫描仪器9包括：相互连接的影像式扫描模组和蓝牙模块。影像式扫描模组用于采集预制构件预埋的RFID射频芯片中的各项信息，包括：工程名称、产品名称、型号、编号(包括楼号、楼层、构件名称)、生产日期、制作单位、检查合格标志以及构件目前所处的位置等。蓝牙模块用于传输预制构件的信息。影像式扫描模组采用X-9700影像式扫描模组，即工业固定式CCD一维条码扫描器，影像式扫描模组的KEY引脚(PIN12)在低电平输入时表示触发，在高电平时表示触发停止(或释放)，影像式扫描模组在收到触发信号后开始识读，识读完成后将通过串口输出解码信息，然后等待触发信号停止(或释放)。在识读过程中，触发信号停止(或释放)，则识读过程结束。新的识读过程发生，需要重新产生一次触发信号。蓝牙模块采用HC-06蓝牙模块。

如图2所示，本发明还提供一种预制构件信息自动校验系统，包括前端采集部分和控制部分。其中前端采集部分为上述的信息采集装置，具体结构这里不再赘述。控制部分包括单片机11、电机控制模块12、蜂鸣器13、LED发光二极管14和数码显示模块15。单片机11与所述蓝牙模块无线连接，将接收到的预制构件信息与预设值进行对比，当预制构件信息与预设值不相同时，输出第一控制指令；当预制构件信息与预设值相同时，输出第二控制指令。蜂鸣器13与所述单片机11相连接，用于接收单片机11发出的第一控制指令进行声音报警。LED发光二极管14与单片机11相连接，用于接收单片机11发出的第二控制指令进行闪烁以提示信息正确。数码显示模块15用于显示信息采集装置所采集的信息。电机控制模块11与单片机11相连接用于驱动信息采集装置的四个电机以使扫描仪器9移动到指定位置。

单片机11具体型号为STC89C52，是该校验系统的主要控制芯片，所有的外围电路模块最终都需连接到单片机11上，将检测到数据传送到单片机11内并进行处理后才能控制执行机构正常工作。由于单片机11的性能决定单片机11必须具有时钟电路和复位电路这两个外加电路，从而保证单片机的正常运行。采用异步全双工的串行通信方式，蓝牙模块采用CSR BC4+8M FLASH方案，具有PIO0-PIO11、AIO0、AIO1、USB、PCM、UART以及SPI接口，并支持SPP蓝牙串口协议，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能。单片机11与数码显示模块15的连接为动态连接，蓝牙模块将预制构件的信息传给单片机11处理后数码显示模块15将显示相应的数据信息。当单片机11接收到蓝牙模块传输的预制构件信息，将预制构件信息与预设值进行对比，如果预制构件信息与预设值相同，LED发光二极管14闪烁表示信息已反馈给扫描仪器9，同时单片机11控制数码显示模块15显示相应数据；如果预制构件信息与预设值不相同，单片机11向蜂鸣器13发出控制指令，蜂鸣器13进行报警从而提示工作人员注意，同时单片机11控制数码显示模块15显示相应数据。电机控制模块12采用L298N芯片，用于驱动4个电机，系统采用L297芯片来提供时序信号，可以节省单片机11的IO口的使用。在信息采集装置扫描预制构件的过程中，可能根据现场实际工况的差异，需要通过机械臂的动作使扫描仪器9达到预期的位置，完成信息采集。通过单片机11控制驱动4个电机，单片机11中预置有预制构件的坐标位置，然后根据相应坐标通过单片机11控制相应的电机，从而控制机械臂的动作，使扫描仪器9到达预期位置。

如图3所示为本发明的一种预制构件信息自动校验系统的主程序的流程图，该自动校验系统运行后，首先进行初始化与开中断，通过程序预设好的预制构件信息首先反馈电机工作方式，接下来就开始接收信息、信息判断。优先判断是否接收到数据，如果没有接收到数据，蜂鸣器直接报警，提示预制构件信息错误；如果接收到相关数据，则比较数据是否等于预设值，此时单片机11控制LED发光二极管14和蜂鸣器13处于关断的状态，如果接收的数据与预设值不相同，则由单片机11输出报警命令控制蜂鸣器13进行报警，并控制数码显示模块15显示相应数据；如果接收的数据与预设值相同，则单片机11控制LED发光二极管14闪烁，并控制数码显示模块15显示相应数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预制构件信息采集装置，其特征在于，包括：支撑底座、回转平台、第一机械臂、第二机械臂、扫描仪器以及四个电机；第一电机固定在支撑底座上，其驱动端外伸轴与回转平台相连接并带动回转平台进行旋转；第一机械臂安装在所述回转平台上，并由第二电机驱动在回转平台所确定的初始平面内进行旋转，第二机械臂与第一机械臂相连接，并由第三电机驱动进行旋转，扫描仪器安装在第二机械臂末端，由第四电机驱动进行旋转。

2.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述第一电机的驱动端外伸轴通过第一弹性柱销联轴器与过渡连接环相连，过渡连接环直接镶嵌在回转平台上，所述第一电机带动所述回转平台进行360°旋转。

3.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述第一机械臂通过连接钢片安装在所述回转平台上，所述第二电机安装在连接钢片上，第二电机的驱动端外伸轴通过第二弹性柱销联轴器与第一销轴相连接，第一销轴与连接钢片相连接；第一机械臂与连接钢片的连接端设有第一销轴孔，第一销轴孔的内侧设有内齿轮，第一销轴与第一机械臂连接的部分设有外齿轮，所述内齿轮与外齿轮相啮合，以使第一机械臂在所述第二电机的驱动下在回转平台所确定的初始平面内完成180°的旋转。

4.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述第三电机的驱动端外伸轴通过第三弹性柱销联轴器与第二销轴相连，第一机械臂和第二机械臂的连接端分别设有第二销轴孔和第三销轴孔，所述第二销轴孔和第三销轴孔的内侧均设有内齿轮，所述第二销轴上设有分别与第二销轴孔和第三销轴孔的内齿轮相啮合的外齿轮，使得第二机械臂在第三电机的驱动下在所述回转平台确定的初始平面内完成90°的旋转。

5.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述第四电机的驱动端外伸轴通过第四弹性柱销联轴器与第三销轴相连接，所述扫描仪器通过固定环直接焊接在第三销轴上，第三销轴设有外齿轮与第二机械臂末端的第四销轴孔的内齿轮相啮合，使得扫描仪器在所述第四电机的驱动下能完成90°的旋转。

6.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述扫描仪器包括：影像式扫描模组和蓝牙模块。

7.如权利要求1所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述第一机械臂和第二机械臂均采用中间镂空轻量化的结构。

8.如权利要求3所述的预制构件信息采集装置，其特征在于，所述连接钢片呈L型。

9.一种预制构件信息自动校验系统，其特征在于，包括前端采集部分和控制部分，所述前端采集部分为如权利要求1至8任一项所述的信息采集装置，所述控制部分包括：

单片机，与所述蓝牙模块无线连接，将接收到的预制构件信息与预设值进行对比；当预制构件信息与预设值不相同时，输出第一控制指令；当预制构件信息与预设值相同时，输出第二控制指令；

蜂鸣器，接收所述单片机发出的第一控制指令进行声音报警；

LED发光二极管，接收所述单片机发出的第二控制指令进行闪烁以提示信息正确；

数码显示模块，用于显示信息采集装置所采集的信息；

电机控制模块，与所述单片机相连接用于驱动所述信息采集装置的四个电机以使扫描仪器移动到指定位置。