CN109269879B - 一种智能混凝土压力试验装置 - Google Patents

Abstract

一种智能混凝土压力试验装置，包括试验机、机器人、试样小车和废料小车，试样小车定位机构用于对装载试样的试样小车进行定位，试验机设置在机器人的机械臂前方，且试验机的数量至少为一台，机器人的第六轴末端连接有气爪吸盘组件；试验机设有测试位，机器人通过气爪吸盘组件吸取试样小车上的试样放置到送料台上，并将送料台上的试样推入到测试位的承载面上；测试位的承载面的后侧设有推料机构，机器人通过气爪吸盘组件将废料夹取并放回试样小车，送料台的台面设有可向下翻转以使送料台上的废渣滑落的送料板。本发明使用机器人上下料，试验废渣、废料自动卸载，无需试验人员参与，减轻了试验员的劳动强度。

Description

一种智能混凝土压力试验装置

技术领域

本发明涉及混凝土抗压强度的压力测试试验设备领域，具体涉及一种智能混凝土压力试验装置。

背景技术

混凝土压力试验机是一种主要用于检测混凝土等建筑材料试样的抗压强度的压力试验机。

目前，最普遍的混凝土压力测试试验流程主要如下：

首先，将送来试验的混凝土块三个一组放在试验小车上，并在每个试样表面均贴上独有的编码以便于区分；

其次，试验助理人员将小车推到压力试验机旁边，并由试验员录入试样上的编码，开始准备试验；

然后，准备就绪后，试验员将试验机压头抬起一定高度，试验助理人员将试样放在压头下方，此时，试验人员控制压力机开始试验；

最后，当试验结束后，试验员控制试验机压头返回，同时，试验助理人员将试样取下放入废料车内，一个试样试验完成。

由上可知，现有的混凝土压力试验机基本都是人工上料，且试验过程需要两人配合操作，试验人员工作强度大，而且，在测试完毕后需要工人将碎裂的试样从冲压承载面取出并清理干净后，才能进行下一次测试，这样当需要测试一整批混凝土试样是，需要对承载面进行多次清理，由于工作环境差，粉尘大，使得人工测试速度慢，工作效率低下。试验过程人工参与过多，使得数据的可靠性降低，公正性无法保证。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种智能混凝土压力试验装置，以解决现有混凝土压力试验机需要人工上下料，且需多人配合，导致自动化程度低，工作效率低下等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能混凝土压力试验装置，包括用于混凝土压力试验的试验机、机器人、试样小车和废料小车，

所述机器人的左右两侧至少一侧设有试样小车定位机构，所述试样小车定位机构用于对装载试样的试样小车进行定位，所述试验机设置在机器人的机械臂前方，且所述试验机的数量至少为一台，所述机器人的第六轴末端连接有气爪吸盘组件；

所述试验机设有用于对试样进行抗压强度测试测试的测试位，所述测试位的承载面的前侧设有与承载面位于同一水平面的送料台，所述机器人通过气爪吸盘组件吸取试样小车上的试样放置到送料台上，并将送料台上的试样推入到测试位的承载面上；

所述测试位的承载面的后侧设有用于将抗压强度测试完毕的废料和废渣从承载面推出到送料台的推料机构，所述机器人通过气爪吸盘组件将废料夹取并放回试样小车，所述送料台的台面设有可向下翻转以使送料台上的废渣滑落的送料板；

所述废料小车设置在送料台的下方以用于收集从送料板上滑落的废渣。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述气爪吸盘组件由吸盘支架、相机支架、相机、环形LED光源、气爪吸盘连接件、机器人连接件、气爪、夹爪、吸盘、吸盘支架连接件和位移传感器组成；

所述机器人连接件与机器人的第六轴末端通过螺钉连接，所述气爪吸盘连接件固定在机器人连接件的下方，所述吸盘支架连接在气爪吸盘连接件的一侧，所述气爪相对吸盘支架固定在气爪吸盘连接件的另一侧；

所述气爪由第一气缸和驱动连接在第一气缸两侧的夹爪组成以用于夹取废料；

所述吸盘通过吸盘支架连接件连接在吸盘支架的一端以用于从试样小车上吸取试样，所述吸盘支架的一端呈V形缺口结构以用于将送料台上的试样推入到测试位的承载面上，所述相机通过相机支架固定在吸盘支架上以用于对试样的条形码或二维码拍照记录并将数据传输给试验程序，所述环形LED光源设置在相机的镜头前方，所述位移传感器设置在吸盘支架上用于检测并判断试样小车上试样的层数。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述吸盘的数量为四个，四个吸盘呈四边形结构设置在吸盘支架的端部。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述推料机构由第一推料机构连接件、第二推料机构连接件、气缸固定板、气缸杆连接杆、第二气缸、推料座、刮料板连接板、刮料板连接柱、压缩弹簧、刮料板、胶条压板、胶条和V型推料块组成；

所述气缸固定板的两侧各设有一个固定件，所述固定件由第一推料机构连接件与第二推料机构连接件配合相连以将气缸固定板固定在试验机的立柱上，所述第二气缸与试验机相对应固定连接在气缸固定板的后侧，第二气缸的气缸杆穿过气缸固定板与推料座相连；

所述刮料板连接板与推料座通过螺钉相连，刮料板连接柱与推料座通过带孔销钉相连，所述带孔销钉的孔内装入有开口销，所述刮料板连接板与刮料板连接柱之间通过一根长螺钉链接，所述压缩弹簧穿设在该长螺钉上，所述刮料板与刮料板连接柱通过螺钉锁紧连接；

所述胶条放置在刮料板上，且其底部与测试位的承载面位于同一水平面，所述胶条压板压紧在胶条上，并通过螺钉将胶条锁紧连接；

所述V型推料块通过螺钉锁紧在推料座上并位于刮料板的上方。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述第二气缸的后端连接有与气缸固定板平行的导杆连板，所述导杆连板上位于第二气缸的两侧分别连接有导杆，所述固定板上对应设有两个直线轴承，所述导杆穿过直线轴承并与推料座相连。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述送料台由送料台支架、送料板和第三气缸组成，所述送料板的一端设有横向贯穿的孔，其另一端设有销，送料板带孔的一端通过面板销钉与送料台支架铰链连接，送料板带销的一端与第三气缸的气缸接头连接，所述第三气缸为送料台的动力源以驱动送料板进行翻转。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述试样小车定位机构由试样小车定位支架、接近开关和电磁铁组成，所述试样小车定位支架采用螺栓固定在位于机器人左前侧和/或前右侧的地面上，试样小车定位支架上设有用于对试样小车进行导向的挡边，所述接近开关和电磁铁分别设在试样小车定位支架上以对处于停放位的试样小车进行检测并吸住。

作为本发明的进一步优选技术方案，所述智能化混凝土压力试验装置还包括控制箱，所述控制箱的控制系统与试验机、机器人和试样小车定位机构分别电性连接。

本发明的智能化混凝土压力试验装置通过采用上述技术方案，使得其可以达到如下有益效果：

1)使用机器人上下料，试验废渣、废料自动卸载，无需试验人员参与，从而减轻了试验员的劳动强度；

2)机器人的机械臂末端增加摄像头，可自动快速识别试样条形码或二维码，快捷、方便；

3)试验过程无需试验人员参与，因此可将试验机与操作间隔离，提高工人工作环境；

4)试验机系统可配备多辆小车，可实现24小时不间断作业，提高了试验效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明智能化混凝土压力试验装置提供的一实例的结构示意图；

图2为本发明智能化混凝土压力试验装置提供的另一实例的结构示意图；

图3为气爪吸盘组件的结构示意图；

图4为推料机构的结构示意图；

图5为图4中的局部放大图；

图6为送料台的结构示意图；

图7为小车定位机构的结构示意图。

图中：01、试样；1、试样小车；2、机器人；3、控制箱；4、气爪吸盘组件；5、相机；6、送料台；7、试验机；8、废料小车；9、推料机构；10、试样小车定位机构；

401、吸盘支架；402、相机支架；403、环形LED光源；404、气爪吸盘连接件；405、机器人连接件；406、第一气缸；407、夹爪；408、吸盘；409、吸盘支架连接件；410、位移传感器；

901、第一推料机构连接件；902、第二推料机构连接件；903、气缸固定板；904、直线轴承；905、气缸杆；906、导杆；907、第二气缸；908、推料座；909、导杆连板；910、刮料板连接板；911、刮料板连接柱；912、压缩弹簧；913、刮料板；914、胶条压板；915、胶条；916、V型推料块；917、带孔销钉；

601、送料台支架；602、送料板；603、第三气缸；

1001、试样小车定位支架；1002、接近开关；1003、电磁铁。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，智能化混凝土压力试验装置包括用于混凝土压力试验的试验机7、机器人2、试样小车1和废料小车8，

所述机器人2的左右两侧的至少一侧设有试样小车定位机构10，所述试样小车定位机构10用于对装载试样01的试样小车1进行定位，所述试验机7设置在机器人2的机械臂前方，且所述试验机7的数量至少为一台，当为多台试验机7时，多台试验机成排对称设置于机器人2的机械臂前方，所述机器人2的第六轴末端连接有气爪吸盘组件4；其中，图1所示实施例中，一台机器人2与一台试验机7相对应，图2所示实施例中，一台机器人2与两台试验机7相对应，当然，一台机器人2还可与两台以使的多台试验机7相对应，机器人2在整个实验过程中，通过带动爪吸盘组件4往返于实验小车1与试验机7之间，以将实验小车1上的试样准确的放置在试验机7上，并将试验完毕后的废料取出。

所述试验机7设有用于对试样01进行抗压强度测试的测试位，所述测试位的承载面的前侧设有与承载面位于同一水平面的送料台6，所述机器人2通过气爪吸盘组件4吸取试样小车1上的试样01放置到送料台6上，并将送料台6上的试样01推入到测试位的承载面上；

所述测试位的承载面的后侧设有用于将抗压强度测试完毕的废料和废渣从承载面推出到送料台6的推料机构9，所述机器人2通过气爪吸盘组件4将废料夹取并放回试样小车1，所述送料台6的台面设有可向下翻转以使送料台6上的废渣滑落的送料板602；

所述废料小车8设置在送料台6的下方以用于收集从送料板602上滑落的废渣。具体实施中，所述机器人2可为六自由度机器人。

所述智能化混凝土压力试验装置还包括控制箱3，所述控制箱3的控制系统与试验机7、机器人2和试样小车定位机构10分别电性连接。

如图3所示，所述气爪吸盘组件4由吸盘408支架401、相机支架402、相机5、环形LED光源403、气爪吸盘连接件404、机器人连接件405、气爪、夹爪407、吸盘408、吸盘支架连接件409和位移传感器410组成；

所述机器人连接件405与机器人2的第六轴末端通过螺钉连接，所述气爪吸盘连接件404固定在机器人连接件405的下方，所述吸盘408支架401连接在气爪吸盘连接件404的一侧，所述气爪相对吸盘408支架401固定在气爪吸盘连接件404的另一侧；

所述气爪由第一气缸406和驱动连接在第一气缸406两侧的夹爪407组成以用于夹取废料；

所述吸盘408通过吸盘支架连接件409连接在吸盘408支架401的一端以用于从试样小车1上吸取试样01，所述吸盘408支架401的一端呈V形缺口结构以用于将送料台6上的试样01推入到测试位的承载面上，所述相机5通过相机支架402固定在吸盘408支架401上以用于对试样01的条形码或二维码拍照记录并将数据传输给试验程序，所述环形LED光源403设置在相机5的镜头前方，所述位移传感器410设置在吸盘408支架401上用于检测并判断试样小车1上试样01的层数。

所述气爪吸盘组件4的工作原理：

当机器人2带动吸盘408与气爪到工作区域时，位移传感器410先检测该位置是否存在试样01，相机5对试样01进行拍照，确定试样01大小并扫描试样01上方二维码或条形码上传系统记录数据。

拍照扫描后系统会自动识别试样01大小并判断试样01偏移，将数据处理后传输为机器人2，机器人2调节位置后确保吸盘408吸取试样01正中心。

吸取试样01后，机器人2将试样01运送到送料台6上，然后再使用吸盘408支架401前方的V型缺口将试样01推入混凝土压力机的测试位，推到指定位置后迅速推出试验区域。

具体实施中，所述吸盘408的数量为四个，四个吸盘408呈四边形结构设置在吸盘408支架401的端部，其吸取试样01方向是对角吸取，以确保吸盘408吸取面积最大化。混凝土试样01尺寸分为150×150×150mm和100×100×100mm两种，当吸取150×150×150mm试样01时，四个吸盘408同时负压吸取试样01，可靠性高，可放置吸取的试样01脱落。当试样01为100×100×100mm时，处于对角的两个吸盘408工作进行吸取，另外两个吸盘408会被悬空而无需工作，此时悬空的两个吸盘408没有负压，不参与工作。

如图4和图5所示，所述推料机构9由第一推料机构连接件901、第二推料机构连接件902、气缸固定板903、气缸杆905连接杆、第二气缸907、推料座908、刮料板连接板910、刮料板连接柱911、压缩弹簧912、刮料板913、胶条915压板914、胶条915和V型推料块916组成；

所述气缸固定板903的两侧各设有一个固定件，所述固定件由第一推料机构连接件901与第二推料机构连接件902配合相连以将气缸固定板903固定在试验机7的立柱上，所述第二气缸907与试验机7相对应固定连接在气缸固定板903的后侧，第二气缸907的气缸杆905穿过气缸固定板903与推料座908相连；

所述刮料板连接板910与推料座908通过螺钉相连，刮料板连接柱911与推料座908通过带孔销钉917相连，所述带孔销钉917的孔内装入有开口销，所述刮料板连接板910与刮料板连接柱911之间通过一根长螺钉链接，所述压缩弹簧912穿设在该长螺钉上，所述刮料板913与刮料板连接柱911通过螺钉锁紧连接；

所述胶条915放置在刮料板913上，且其底部与测试位的承载面位于同一水平面，所述胶条915压板914压紧在胶条915上，并通过螺钉将胶条915锁紧连接；

所述V型推料块916通过螺钉锁紧在推料座908上并位于刮料板913的上方。

具体实施中，所述第二气缸907的后端连接有与气缸固定板903平行的导杆连板909，所述导杆连板909上位于第二气缸907的两侧分别连接有导杆906，所述固定板上对应设有两个直线轴承904，所述导杆906穿过直线轴承904并与推料座908相连。

推料机构9的工作原理：

第一推料机构连接件901和第二推料机构连接件902配合将推料结构固定在混凝土压力试验机7上，当需要推料时，第二气缸907进气口通气，气缸伸出，带动V型推料块916将试样01推出，此时刮料板913上的胶条915可将试验台上的废料清理干净，不影响第二次试验。V型块设计成V型使得推动混凝土试样01时有自动对中效果，试样01在推动的过程中不会发生跑偏等现象。刮料板连接板910与刮料板连接柱911之间的压缩弹簧912，使得推料时刮料板913有一定的柔性，有效防止刮料板913部分与试样01台发生硬接触。

如图6所述，所述送料台6由送料台支架601、送料板602和第三气缸603组成，所述送料板602的一端设有横向贯穿的孔，其另一端设有销，送料板602带孔的一端通过面板销钉与送料台支架601铰链连接，送料板602带销的一端与第三气缸603的气缸接头连接，所述第三气缸603为送料台6的动力源以驱动送料板602进行翻转。

送料台6的工作原理：

当机器人2将试样01通过吸盘408吸取过来，送料台6的第三气缸603伸出，使得送料板602水平，机器人2即可将试样01放在送料上。当试样01做完试验时，推料结构将试样01推出，试样01被推至送料台6上，在此过程中第三气缸603一直保持伸出状态。当机器人2将做完试验的试样01废料拿走，送料台6上会留下一部分试样01残渣，此时第三气缸603缩回，送料板602一端下沉翻转，使得试样01残渣掉入到废料小车8内。清理完废渣后气缸再次伸出，等待第二次试验。

如图7所示，小车定位机构由试样小车定位支架1001、接近开关1002和电磁铁1003组成，所述试样小车定位支架1001采用螺栓固定在位于机器人2左前侧和/或前右侧的地面上，试样小车定位支架1001上设有用于对试样小车1进行导向的挡边，所述接近开关1002和电磁铁1003分别设在试样小车定位支架1001上以对处于停放位的试样小车1进行检测并吸住。

试样小车定位机构10的工作原理：

试验开始前，试验人员需要将试样小车1放到试样小车定位支架1001的指定位置。推试样小车1时，当小车的一边碰到试样小车定位支架1001上张开部分的挡边时，挡边会起到导向作用，将试样小车1导向至指定位置，当试样小车1到指定，两侧的接近开关1002同时都检测到小车时电磁铁1003通电，将试样小车1牢牢吸住。优选地，为了确保试样小车1不动，需将试样小车1后轮的刹车踩下，以使试样小车1完全定位。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种智能混凝土压力试验装置，其特征在于，包括用于混凝土压力试验的试验机、机器人、试样小车和废料小车，

所述机器人的左右两侧的至少一侧设有试样小车定位机构，所述试样小车定位机构用于对装载试样的试样小车进行定位，所述试验机设置在机器人的机械臂前方，且所述试验机的数量至少为一台，所述机器人的第六轴末端连接有气爪吸盘组件；

所述试验机设有用于对试样进行抗压强度测试的测试位，所述测试位的承载面的前侧设有与承载面位于同一水平面的送料台，所述机器人通过气爪吸盘组件吸取试样小车上的试样放置到送料台上，并将送料台上的试样推入到测试位的承载面上；

所述测试位的承载面的后侧设有用于将抗压强度测试完毕的废料和废渣从承载面推出到送料台的推料机构，所述机器人通过气爪吸盘组件将废料夹取并放回试样小车，所述送料台的台面设有可向下翻转以使送料台上的废渣滑落的送料板；

所述废料小车设置在送料台的下方以用于收集从送料板上滑落的废渣；其中，

所述气爪吸盘组件由吸盘支架、相机支架、相机、环形LED光源、气爪吸盘连接件、机器人连接件、气爪、夹爪、吸盘、吸盘支架连接件和位移传感器组成；

所述机器人连接件与机器人的第六轴末端通过螺钉连接，所述气爪吸盘连接件固定在机器人连接件的下方，所述吸盘支架连接在气爪吸盘连接件的一侧，所述气爪相对吸盘支架固定在气爪吸盘连接件的另一侧；

所述气爪由第一气缸和驱动连接在第一气缸两侧的夹爪组成以用于夹取废料；

所述吸盘通过吸盘支架连接件连接在吸盘支架的一端以用于从试样小车上吸取试样，所述吸盘支架的一端呈V形缺口结构以用于将送料台上的试样推入到测试位的承载面上，所述相机通过相机支架固定在吸盘支架上以用于对试样的条形码或二维码拍照记录并将数据传输给试验程序，所述环形LED光源设置在相机的镜头前方，所述位移传感器设置在吸盘支架上用于检测并判断试样小车上试样的层数；

所述推料机构由第一推料机构连接件、第二推料机构连接件、气缸固定板、气缸杆连接杆、第二气缸、推料座、刮料板连接板、刮料板连接柱、压缩弹簧、刮料板、胶条压板、胶条和V型推料块组成；

所述气缸固定板的两侧各设有一个固定件，所述固定件由第一推料机构连接件与第二推料机构连接件配合相连以将气缸固定板固定在试验机的立柱上，所述第二气缸与试验机相对应固定连接在气缸固定板的后侧，第二气缸的气缸杆穿过气缸固定板与推料座相连；

所述刮料板连接板与推料座通过螺钉相连，刮料板连接柱与推料座通过带孔销钉相连，所述带孔销钉的孔内装入有开口销，所述刮料板连接板与刮料板连接柱之间通过一根长螺钉链接，所述压缩弹簧穿设在该长螺钉上，所述刮料板与刮料板连接柱通过螺钉锁紧连接；

所述胶条放置在刮料板上，且其底部与测试位的承载面位于同一水平面，所述胶条压板压紧在胶条上，并通过螺钉将胶条锁紧连接；

所述V型推料块通过螺钉锁紧在推料座上并位于刮料板的上方；

所述送料台由送料台支架、送料板和第三气缸组成，所述送料板的一端设有横向贯穿的孔，其另一端设有销，送料板带孔的一端通过面板销钉与送料台支架铰链连接，送料板带销的一端与第三气缸的气缸接头连接，所述第三气缸为送料台的动力源以驱动送料板进行翻转。

2.根据权利要求1所述的智能混凝土压力试验装置，其特征在于，所述吸盘的数量为四个，四个吸盘呈四边形结构设置在吸盘支架的端部。

3.根据权利要求1所述的智能混凝土压力试验装置，其特征在于，所述第二气缸的后端连接有与气缸固定板平行的导杆连板，所述导杆连板上位于第二气缸的两侧分别连接有导杆，所述气缸固定板上对应设有两个直线轴承，所述导杆穿过直线轴承并与推料座相连。

4.根据权利要求1所述的智能混凝土压力试验装置，其特征在于，所述试样小车定位机构由试样小车定位支架、接近开关和电磁铁组成，所述试样小车定位支架采用螺栓固定在位于机器人左前侧和/或前右侧的地面上，试样小车定位支架上设有用于对试样小车进行导向的挡边，所述接近开关和电磁铁分别设在试样小车定位支架上以对处于停放位的试样小车进行检测并吸住。

5.根据权利要求1至4任一项所述的智能混凝土压力试验装置，其特征在于，所述智能混凝土压力试验装置还包括控制箱，所述控制箱的控制系统与试验机、机器人和试样小车定位机构分别电性连接。