CN110082262B - 一种自动针入度仪及其对针方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动针入度仪及其对针方法，所述自动针入度仪包括底座、固定在所述底座上的升降装置、与所述升降装置连接的针连杆和标准针，还包括装针器和测距仪，所述装针器底部设置有针托，用于将所述标准针的预定位置固定在所述针连杆的底部；所述测距仪用于检测所述升降装置的主体底部与待测试样表面之间的垂直距离。该自动针入度仪通过测距仪测量升降装置初始位置处与试样之间的距离，并利用装针器确定标准针的针尖与升降装置之间的距离，从而确定标准针的针尖与试样之间的距离，据此精确控制升降装置带动标准针下降，完成精准对针。此自动针入度仪的对针过程完全自动化，对针精确，有效避免人工操作导致的误差，提高测量结果的可靠性。

Description

一种自动针入度仪及其对针方法

技术领域

本发明涉及沥青针入度检测技术领域，尤其涉及一种自动针入度仪及其对针方法。

背景技术

针入度是在规定的温度和时间内，使一定重量的标准针垂直贯入试样的深度，而针入度仪是一种测量沥青针入度的仪器。在测量针入度时，需要先将针尖与试样表面进行接触、并且针尖不得插入试样内，否则会影响测量结果的精确性和可靠性。

由于标准针的长度规格不同，直接安装时难以控制标准针的针尖与针入度主体之间的距离，目前的测量设备在安装标准针后均需要手动对针。人工手动对针不仅效率低下，而且人为影响因素较大，对测量结果的可靠度影响较大。在对针过程中要么会针尖并未与试样表面进行接触，要么针尖已经插入试样表面内，难以控制达到针尖与试样刚好接触的临界状态。

发明内容

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的自动针入度仪及其对针方法。具体地，本发明提供能够自动精确对针的针入度仪及其对针方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种自动针入度仪，包括底座、固定在所述底座上的升降装置、与所述升降装置连接的针连杆和标准针，还包括装针器和测距仪，所述装针器底部设置有针托，用于将所述标准针的预定位置固定在所述针连杆的底部；所述测距仪用于检测所述升降装置的主体底部与待测试样表面之间的垂直距离；

所述自动针入度仪还包括控制器，所述升降装置和所述测距仪均与所述控制器电连接，所述控制器接收所述测距仪的检测结果，根据所述检测结果计算所述标准针的行程，并控制所述升降装置的启停和升降运行。

其中，所述装针器为L型结构，包括立杆，所述针托的一侧与所述立杆的底端固定连接。

其中，所述针托中部设置有定位孔，用于放置待安装的标准针，所述定位孔的中心轴线与所述立杆相平行。

其中，所述装针器的立杆为可伸缩结构，且所述立杆上设置有刻度。

其中，所述测距仪为激光测距仪。

其中，所述针连杆的顶端与所述升降装置的底端之间为顶吸式连接结构。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种自动针入度仪的对针方法，所述对针方法包括以下步骤：

将升降装置复位至初始高度；

通过装针器将预定规格的标准针装入针连杆底端，并将所述标准针的针尖与所述升降装置的主体底部之间的距离输入控制器；

开启测距仪，测量所述测距仪与待测试样表面之间的距离，并将测量结果发送至所述控制器；

所述控制器根据所述测距仪的测量结果和所述标准针的针尖与所述升降装置的主体底部之间的距离计算所述标准针的对针行程，然后控制所述升降装置带动所述针连杆下降所述对针行程，完成对针。

其中，所述通过装针器将预定规格的标准针装入针连杆底端包括：

选取与所述预定规格的标准针相匹配的所述装针器；

将所述预定规格的标准针的针尖端放入所述装针器的定位孔中；

通过移动所述装针器，将所述预定规格的标准针的顶端放入所述针连杆底端的安装孔中；

将所述装针器的立杆顶端与所述升降装置的主体底部对齐，然后锁紧所述安装孔上的顶丝，用以固定所述预定规格的标准针；或者锁紧所述安装孔上的顶丝以固定所述预定规格的标准针，然后读取所述装针器的立杆上与所述升降装置的主体底部相对齐的刻度。

本发明的自动针入度仪通过测距仪测量升降装置初始位置处与试样之间的距离，并利用装针器确定标准针的针尖与升降装置之间的距离，从而确定标准针的针尖与试样之间的距离，据此精确控制升降装置带动标准针下降，完成精准对针。此自动针入度仪的对针过程完全自动化，对针精确，有效避免人工操作导致的误差，提高测量结果的可靠性。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本发明的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本发明的自动针入度仪的结构示意图；

图2示例性地示出了标准针的安装示意图；

图3示例性地示出了本发明的对针方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明为了实现标准针与待测试样之间精确对针，避免由于对针不精准而对检测结果造成影响，发明人采取了测量和计算相结合来精确计量标准针的针尖与待测试样表面之间的间距，作为标准针对针的行程，再据此控制标准针下降，完成精确对针，有效避免人工操作导致的误差，提高测量结果的可靠性。由于针对不同的试样可能要采用不同规格的标准针，所以标准针的针尖与试样之间的间距无法直接测量，对此，发明人在自动针入度仪上选取了升降装置的底端作为基准，分别计量安装后的标准针的针尖到升降装置底部的距离、待测试样的表面到升降装置底部的距离，计算其差值，即得标准针的针尖在对针时所需要下降的行程。按照此行程驱动升降装置带动针连杆和标准针下降，从而完成精准对针，无需工作人员进行人工对针和肉眼识别，有效避免人工带来的误差，确保对针精度，为后续测量结果的可靠性提供保障。

下面结合附图，对根据本发明所提供的自动针入度仪及其对针方法进行详细说明。

图1示出了本发明的自动针入度仪的一种具体实施例的结构示意图，图2为一种实施例中标准针的安装示意图，综合参照图1和图2所示，该自动针入度仪包括底座1、固定在底座1上的升降装置2、与升降装置2连接的针连杆3和标准针4，还包括装针器5和测距仪6。其中，装针器5底部设置有针托51，用于将标准针4的预定位置固定在针连杆3的底部，即将检测用的预定规格的标准针4进行安装，同时在安装过程中确定标准针4的针尖高度，便于计算标准针4在对针时的行程。测距仪6用于检测升降装置2的主体底部与待测试样10表面之间的垂直距离，再结合标准针4在安装时所确定的位置尺寸(高度距离)，从而计算标准针4在对针时的精确行程。

进一步地，为提高对针过程和检测过程的自动化程度，本发明的自动针入度仪还包括控制器7，升降装置2和测距仪6均与控制器7电连接，由控制器7控制其运行和启停。具体地，在控制器7内可以输入待测试样的相关数据、选定的标准针4的规格、安装的高度位置等数据，控制器7接收测距仪6的检测结果后，结合预先输入的标准针4或与该标准针4相匹配的装针器5的相关数据，计算标准针4的行程，并根据此行程来控制升降装置2的启停和升降运行，完成自动化精确对针。

在实际应用中，可以针对不同规格的标准针4，分别设置相应固定高度的装针器5，即通过装针器5的高度即可直接确定该种规格的标准针4安装后针尖与升降装置2的主体底部之间的距离。此种情况下，可以在控制器7内存储不同规格的标准针4的型号与相对应的装针器5的高度(或者标准针4通过装针器5安装后，其针尖与升降装置2的主体底部之间的距离)的对照表，从而在实际检测时，选定标准针4的规格后，只需在控制器7内输入该选定的标准针4的规格或相应的装针器5的高度或序号后，控制器7即可自动识别或选定标准针4的针尖与升降装置2的主体底部之间的距离，并依据此数据进行后续的行程计算。

为了便于根据装针器5的高度确定标准针4的针尖安装后与升降装置2的主体底部之间的距离，在本发明的设备中，装针器5为L型结构，包括立杆52，针托51的一侧与立杆52的底端固定连接。

具体地，在针托51中部设置有定位孔510，用于放置待安装的标准针4，定位孔510的中心轴线与立杆52相平行。同时，无论定位孔510为沉孔或通孔，只要确保定位孔510的底端(即标准针4的针尖)与立杆52的底端平齐或者高度方向的垂直距离确定即可；例如，标准针4放入定位孔510内后，其针尖低于立杆52的底端2mm或5mm；再例如，定位孔510的深度小于针托51的厚度，两者差第一预定距离，而针托51的底端低于或高于(也可平齐于)立杆51的底端第二预定距离。这样在安装时，标准针4放置在定位孔510内，立杆52的顶部与升降装置2的主体底部平齐，只需通过立杆52的高度即可直接(定位孔510的底端与立杆52的底端平齐)或间接(定位孔510的底端与立杆52的底端不平齐、但两者之间的垂直距离确定)地确定标准针4的针尖与升降装置2之间的距离。

需要指出的是，定位孔510的底端为锥形结构，与标准针4的针尖端部形状相适应，以保证标准针4被直立安装，精确针尖与升降装置2的主体底部之间的距离。

在另一个典型的实施例中，装针器5的立杆52还可以设计为可伸缩结构，并且立杆52上设置有刻度。在安装使用中，只需通过针托51将标准针4托至可固定安装的高度、并与针连杆3的底端进行固定，然后调节立杆52伸缩，读取立杆52上与升降装置2的主体底部相平齐的刻度，即为此时标准针4的针尖与升降装置2的主体底部之间的垂直距离，作为计算标准针4的针尖与待测试样的表面之间的垂直距离的基准值。

在本发明的自动针入度仪中，测距仪6可以选用激光测距仪。将激光测距仪固定在升降装置2的主体底部，用于当升降装置2位于初始高度时测量升降装置2的主体底部与待测试样表面之间的距离。

而受试样容器的限制，待测试样的上表面面积有限，而且其表面并不一定平整，可能有所起伏，为了避免测量位置的偏差而导致对针精度误差带来的测量误差，测距仪6测量的为标准针4的下降轨迹和待测试样表面相交处的位置与升降装置2的主体底部之间的距离。由于针连杆3用于固定和带动标准针4移动，因此针连杆3占据了标准针4正上方的位置，测距仪6则位于针连杆3的一侧，即与标准针4之间有一定偏差。而测距仪6要测量的终点是标准针4的移动轨迹与待测试样表面之间的交点，因此，测距仪6的测量轨迹为斜线。由于测距仪6测量时的高度位置始终随着升降装置2处于初始高度位置，及测距仪6在测量时相对于底座1的位置不变，而待测试样是放置在底座1上，因此测距仪6每次测量时的轨迹斜线倾斜角度是确定的，而测距仪6在升降装置2上的位置固定，即其相对于升降装置2的主体底部的距离确定，从而可以通过三角函数和加减法计算出测距仪6所测量的待测试样表面的点与升降装置2的主体底部之间的垂直距离。具体地，可以将测距仪6与升降装置2的主体底部之间的位置参数、测距仪6的测量轨迹倾斜角度等参数存储入控制器7中，同时将计算过程通过编程的方式也存储如控制器7中，进而当测距仪6测出其与待测试样表面的待测点之间的直线距离时，控制器7即可自动计算出待测试样表面的待测点与升降装置2的主体底部之间的垂直距离，再根据装针器5确定的标准针4的针尖与升降装置2的主体底部之间的距离，计算两者之间的差值，即得标准针4的针尖与待测试样表面之间的垂直距离，也就是标准针4在对针过程中的精确行程。控制器7根据此行程再控制升降装置2下降，即可在无需人工操作的情况下完成精确对针。

在本发明中，针连杆3的顶端与升降装置2的底端之间为顶吸式连接结构。现有的自动针入度仪中，针连杆的连接方式多为采用电磁铁从侧面卡住，从而导致在卡的过程中，针连杆会有所振动，影响设备精度。而本发明中，在设备顶部设置电磁铁，有效保证针连杆在安装和使用过程中的精确度。

相适应于上述自动针入度仪，本发明还提供了该自动针入度仪的对针方法，图3示出了该对针方法的流程图，参照图3所示，该对针方法包括以下步骤：

将升降装置2复位至初始高度；

通过装针器5将预定规格的标准针4装入针连杆3底端，并将标准针4的针尖与升降装置2的主体底部之间的距离输入控制器7；此距离可以通过选用相应规格的装针器5来确定；

开启测距仪6，测量测距仪6与待测试样10表面之间的距离，并将测量结果发送至控制器7；

控制器7根据测距仪6的测量结果和标准针4的针尖与升降装置2的主体底部之间的距离计算标准针4的对针行程，然后控制升降装置2带动针连杆3下降对针行程，完成对针。

在本发明的自动针入度仪的对针方法中，测距仪6在升降装置2处于初始高度时，对升降装置2的主体底部与待测试样表面之间的间距进行测量，确保每次测量时的其实高度相同，保证测量基准和测量结果的准确性。

具体地，通过装针器5将预定规格的标准针4装入针连杆3底端包括以下步骤：

选取与预定规格的标准针4相匹配的装针器5；

将预定规格的标准针4的针尖端放入装针器5的定位孔510中；

通过移动装针器5，将预定规格的标准针4的顶端放入针连杆3底端的安装孔中；

将装针器5的立杆52顶端与升降装置2的主体底部对齐，然后锁紧安装孔上的顶丝，用以固定预定规格的标准针4；或者锁紧安装孔上的顶丝以固定预定规格的标准针4，然后读取装针器5的立杆52上与升降装置2的主体底部相对齐的刻度。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种自动针入度仪，包括底座(1)、固定在所述底座(1)上的升降装置(2)、与所述升降装置(2)连接的针连杆(3)和标准针(4)，其特征在于，还包括装针器(5)和测距仪(6)，所述装针器(5)底部设置有针托(51)，用于将所述标准针(4)的预定位置固定在所述针连杆(3)的底部，所述装针器(5)对应所述标准针(4)的规格型号具有相应的固定高度，所述固定高度用于直接确定所述标准针(4)安装后针尖与所述升降装置(2)的主体底部之间的垂直距离；所述测距仪(6)位于所述针连杆(3)的一侧，所述测距仪(6)用于检测所述标准针(4)的下降轨迹和待测试样(10)表面相交处的位置与所述升降装置(2)的主体底部之间的垂直距离；

所述自动针入度仪还包括控制器(7)，所述升降装置(2)和所述测距仪(6)均与所述控制器(7)电连接，所述控制器(7)内存储有不同所述标准针(4)的规格型号与所述固定高度的对照表，以及所述测距仪(6)与所述升降装置(2)的主体底部之间的位置参数和所述测距仪(6)的测量轨迹的倾斜角度，所述控制器(7)接收所述测距仪(6)的检测结果，根据所述对照表、所述位置参数、所述倾斜角度和所述检测结果计算所述标准针(4)的行程，并控制所述升降装置(2)的启停和升降运行。

2.如权利要求1所述的自动针入度仪，其特征在于，所述装针器(5)为L型结构，包括立杆(52)，所述针托(51)的一侧与所述立杆(52)的底端固定连接。

3.如权利要求2所述的自动针入度仪，其特征在于，所述针托(51)中部设置有定位孔(510)，用于放置待安装的标准针(4)，所述定位孔(510)的中心轴线与所述立杆(52)相平行。

4.如权利要求1所述的自动针入度仪，其特征在于，所述装针器(5)的立杆(52)为可伸缩结构，且所述立杆(52)上设置有刻度。

5.如权利要求1所述的自动针入度仪，其特征在于，所述测距仪(6)为激光测距仪。

6.如权利要求1所述的自动针入度仪，其特征在于，所述针连杆(3)的顶端与所述升降装置(2)的底端之间为顶吸式连接结构。

7.一种自动针入度仪的对针方法，其特征在于，所述对针方法包括以下步骤：

将升降装置(2)复位至初始高度；

通过装针器(5)将预定规格型号的标准针(4)装入针连杆(3)底端，并将所述标准针(4)的规格型号输入控制器(7)；

开启测距仪(6)，测量所述测距仪(6)与待测试样(10)表面之间的距离，并将测量结果发送至所述控制器(7)；

所述控制器(7)根据所述测距仪(6)的测量结果和所述标准针(4)的针尖与所述升降装置(2)的主体底部之间的距离计算所述标准针(4)的对针行程，然后控制所述升降装置(2)带动所述针连杆(3)下降所述对针行程，完成对针；

其中，

所述装针器(5)对应所述标准针(4)的规格型号具有相应的固定高度，所述固定高度用于直接确定所述标准针(4)安装后针尖与所述升降装置(2)的主体底部之间的垂直距离；

所述测距仪(6)位于所述针连杆(3)的一侧，所述测距仪(6)用于检测所述标准针(4)的下降轨迹和待测试样(10)表面相交处的位置与所述升降装置(2)的主体底部之间的垂直距离；

所述控制器(7)内存储有不同所述标准针(4)的规格型号与所述固定高度的对照表，以及所述测距仪(6)与所述升降装置(2)的主体底部之间的位置参数和所述测距仪(6)的测量轨迹的倾斜角度，所述控制器(7)根据所述对照表、所述位置参数、所述倾斜角度和所述标准针(4)的规格型号确定所述标准针(4)的针尖与所述升降装置(2)的主体底部之间的距离。

8.如权利要求7所述的对针方法，其特征在于，所述通过装针器(5)将预定规格的标准针(4)装入针连杆(3)底端包括：

选取与所述预定规格的标准针(4)相匹配的所述装针器(5)；

将所述预定规格的标准针(4)的针尖端放入所述装针器(5)的定位孔(510)中；

通过移动所述装针器(5)，将所述预定规格的标准针(4)的顶端放入所述针连杆(3)底端的安装孔中；

将所述装针器(5)的立杆(52)顶端与所述升降装置(2)的主体底部对齐，然后锁紧所述安装孔上的顶丝，用以固定所述预定规格的标准针(4)；

或者锁紧所述安装孔上的顶丝以固定所述预定规格的标准针(4)，然后读取所述装针器(5)的立杆(52)上与所述升降装置(2)的主体底部相对齐的刻度。