CN111115244A - 一种自动抓取传送带上样品的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种自动抓取传送带上样品的装置及其方法。其中，自动抓取传送带上样品的装置包括至少三个抓样杆，这些抓样杆均为可升缩结构且均安装在转盘上，这些抓样杆的末端设置有抓手，所述抓手用于对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样；所述转盘底部与旋转轴相连，旋转轴通过第一驱动机构与控制器相连；所述控制器用于控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作；其中，旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等。

Description

一种自动抓取传送带上样品的装置及其方法

技术领域

本公开属于自动取样领域，尤其涉及一种自动抓取传送带上样品的装置及其方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在隧道开挖过程中，不管是对前方掌子面展开超前地质预报，还是要研究不同强度的围岩对刀盘的磨损程度，抑或是刀盘对围岩的损伤等一系列科学问题，利用TBM切割后的渣片来展开相关研究，是目前最为常见的方法。

发明人发现，在TBM掘进的过程中，无法在刀盘前取样，只能从传送带上人工拾取，考虑到不同隧道内的环境不同，且传送带的高速转动，人工拾取存在以下弊端：

(1)安全问题，快速运转的传送带可能会对人造成伤害；

(2)不能与传送带的时间相匹配或者取样间隔相匹配，从而取得的样品具有较大的误差；

(3)不能保证连续取样。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供一种自动抓取传送带上样品的装置及其方法，尤其适用于隧道开挖传送带取样，其能够在传送带上自动抓取，并且可按照不同规格的传送带进行相应的调整，可以极大节约人力资源，并且降低了取样误差。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一个方面提供一种自动抓取传送带上样品的装置，其包括：

至少三个抓样杆，这些抓样杆均为可升缩结构且均安装在转盘上，这些抓样杆的末端设置有抓手，所述抓手用于对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样；所述转盘底部与旋转轴相连，旋转轴通过第一驱动机构与控制器相连；所述控制器用于控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作；其中，旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等。

本公开利用上述结构能够自动连续取样传送带上的样品，而且旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等，提高了取样效率。

作为一种实施方式，抓样杆的一端与升降杆相连，所述升降杆与转盘相连，所述升降杆用于调整抓样杆的高度。

上述技术方案的优点在于，利用升降杆来调整抓样杆的高度，进而带动抓手上下运动，使得抓手在抓取样品后脱离传送带，提高取样的效率。

作为一种实施方式，所述抓样杆与升降杆之间可拆卸连接。

上述技术方案的优点在于，方便适应不同宽度的传送带。

作为一种实施方式，所述升降杆与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构与控制器相连。

作为一种实施方式，所述抓手的末端设置有至少三个抓头，每个抓头均通过第三驱动机构与控制器相连，每个抓头内部均装有接触传感器，所述接触传感器用于当感应到样品时向控制器发送信号；所述控制器用于控制第三驱动机构来驱动抓头，使得抓头抓紧或放开样品。

上述技术方案的优点在于，利用接触传感器感应样品，提高抓取样品的准确性，提高取样效率。

作为一种实施方式，每个抓样杆内均设置有一弹簧卡扣，所述弹簧卡扣与第四驱动机构相连，所述第四驱动机构与控制器相连，所述控制器用于控制第四驱动机构来驱动弹簧卡扣开合。

上述技术方案的优点在于，利用弹簧卡扣来控制抓样杆的伸缩，当抓头抓紧后弹簧卡扣打开，使得抓样杆伸开，此时抓头放开样品，弹簧卡扣再次闭合，使得抓样杆回缩至初始长度，以便开始下一次循环工作。

作为一种实施方式，所述抓手与抓头连接处还设置有图像采集装置，所述图像采集装置与控制器相连。

上述技术方案的优点在于，在抓取样品的同时，对样品进行图像采集，获取样品的图像信息并传送至控制器，这样方便记录样品采样的时间以及相关联的图像，便于后期分析。

作为一种实施方式，所述控制器还通过无线模块与控制面板相连。

本公开的第二个方面提供一种自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，其包括：

根据传送带的速度相应设定旋转轴的速度，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等；

设置所有抓样杆的高度均相同，而且绕同一旋转方向的这些抓样杆的初始长度逐次递减；

控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样，并且使得抓样杆循环工作。

作为一种实施方式，所述自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，还包括：

当抓头内部的接触传感器感应到样品时向控制器发送信号，在控制器的控制作用下，控制抓头抓紧样品，再控制升降杆向上运动使得抓头在抓到样品后向上脱离传送带，之后再同时控制抓样杆内弹簧卡扣打开以及抓头松开样品。

本公开的有益效果是：

(1)本公开的自动抓取传送带上样品的装置包括至少三个抓样杆，这些抓样杆均为可升缩结构且均安装在转盘上，这些抓样杆的末端设置有抓手，抓手对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样；控制器控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作，利用上述结构能够自动连续取样传送带上的样品；而且旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等，提高了取样效率。

(2)本公开的自动抓取传送带上样品的装置结构简单，组装方便，易于操作，能够避免人工取样的不安全性，可以大大提高示取样效率，除了隧道开挖传送带取样情况之外，也可适用于其他传送带取样的情况，具有一定的应用价值。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开实施例的自动抓取传送带上样品的装置结构示意图；

图2是本公开实施例的控制面板结构示意图。

其中，1-控制箱；2-旋转轴；3-转盘；4-升降杆；5-抓样杆；6-抓头；7-图像采集装置；8-传送带；9-内边缘；10-外边缘；11-样品；12-图像显示屏；13-急停按钮；14-参数/图像设置区域；15-第一抓样杆控制区域；16-第二抓样杆控制区域。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

图1给出了本实施例的自动抓取传送带上样品的装置结构示意图。

本公开的自动抓取传送带上样品的装置包括至少三个抓样杆。

如图1所示，本实施例的自动抓取传送带上样品的装置中以三个抓样杆为例：

这三个抓样杆5均为可升缩结构且均安装在转盘3上，这些抓样杆5的末端设置有抓手，所述抓手用于对传送带8的一个边缘到另一个边缘之间的样品11进行连续依次取样；所述转盘3底部与旋转轴2相连，旋转轴2通过第一驱动机构与控制器相连；所述控制器用于控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作；其中，旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等。

如图1所示，第一驱动机构与控制器均设置在控制箱1内。

其中，三个抓样杆在初始情况下按照传送带的宽度设定；分别为“长”、“中”、“短”，使其分别能够达到传送带8的内边缘9、中部和外边缘10，该设置可保证样品11的随机性。

需要说明的是，控制器可采用51系列单片机或其他可编程逻辑器件来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

在本实施例中，第一驱动机构采用驱动电机来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，第一驱动机构也可采用其他驱动结构来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

在具体实施中，抓样杆5的一端与升降杆4相连，所述升降杆4与转盘3相连，所述升降杆用于调整抓样杆的高度。

上述技术方案的优点在于，利用升降杆来调整抓样杆的高度，进而带动抓手上下运动，使得抓手在抓取样品后脱离传送带，提高取样的效率。

在具体实施方式，所述抓样杆与升降杆之间可拆卸连接。

并且在转盘上还可留有可增加取样杆安装的位置；这样方便适应不同宽度的传送带。

作为一种实施方式，所述升降杆与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构与控制器相连。

在本实施例中，第二驱动机构采用液压缸机构来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，第二驱动机构也可采用其他驱动结构来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

如图1所示，所述抓手的末端设置有至少三个抓头6，每个抓头均通过第三驱动机构与控制器相连，每个抓头内部均装有接触传感器，所述接触传感器用于当感应到样品时向控制器发送信号；所述控制器用于控制第三驱动机构来驱动抓头，使得抓头抓紧或放开样品。

在本实施例中，第三驱动机构采用驱动电机来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，第三驱动机构也可采用其他驱动结构来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

接触觉传感器的输出信号常为0或1，最经济适用的形式是各种微动开关。常用的微动开关由滑柱、弹簧、基板和引线构成，具有性能可靠、成本低、使用方便等特点。接触觉传感器不仅可以判断是否接触物体，而且还可以大致判断物体的形状。除微动开关外，接触觉传感器还采用碳素纤维及聚氨基甲酸酯为基本材料构成触觉传感器。通过碳素纤维与金属针之间建立导通电路，与微动开关相比，碳素纤维具有更高的触电安装密度、更好的柔性、可以安装于机械手的曲面手掌上。

需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择接触觉传感器的型号。

上述技术方案的优点在于，利用接触觉传感器感应样品，提高抓取样品的准确性，提高取样效率。

作为一种实施方式，每个抓样杆内均设置有一弹簧卡扣，所述弹簧卡扣与第四驱动机构相连，所述第四驱动机构与控制器相连，所述控制器用于控制第四驱动机构来驱动弹簧卡扣开合。

在本实施例中，第四驱动机构采用驱动电机来实现。

可以理解的是，在其他实施例中，第四驱动机构也可采用其他驱动结构来实现，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

其中，弹簧卡扣的结构为现有结构。

上述技术方案的优点在于，利用弹簧卡扣来控制抓样杆的伸缩，当抓头抓紧后弹簧卡扣打开，使得抓样杆伸开，此时抓头放开样品，弹簧卡扣再次闭合，使得抓样杆回缩至初始长度，以便开始下一次循环工作。

作为一种具体实施方式，如图1所示，所述抓手与抓头连接处还设置有图像采集装置7，所述图像采集装置与控制器相连。

在本实施例中，图像采集装置为相机。

可以理解的是，在其他实施例中，图像采集装置也可为摄像机，本领域技术人员可根据实际情况来具体设置。

上述技术方案的优点在于，在抓取样品的同时，对样品进行图像采集，获取样品的图像信息并传送至控制器，这样方便记录样品采样的时间以及相关联的图像，便于后期分析。

如图2所示，在另一实施例中，所述控制器还通过无线模块与控制面板相连。在图2中，控制面板上设置有图像显示屏12、急停按钮13、参数/图像设置区域14、第一抓样杆控制区域15和第二抓样杆控制区域16。

其中，无线模块可为wi f i模块或其他无线通信电路结构。

本实施例的自动抓取传送带上样品的装置的抓样杆均为可升缩结构且均安装在转盘上，这些抓样杆的末端设置有抓手，抓手对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样；控制器控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作，利用上述结构能够自动连续取样传送带上的样品；而且旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等，提高了取样效率。

本实施例的自动抓取传送带上样品的装置结构简单，组装方便，易于操作，能够避免人工取样的不安全性，可以大大提高示取样效率，除了隧道开挖传送带取样情况之外，也可适用于其他传送带取样的情况，具有一定的应用价值。

本实施例的自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，包括：

根据传送带的速度相应设定旋转轴的速度，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等；

设置所有抓样杆的高度均相同，而且绕同一旋转方向的这些抓样杆的初始长度逐次递减；

控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样，并且使得抓样杆循环工作。

作为另一种实施方式，所述自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，还包括：

当抓头内部的接触觉传感器感应到样品时向控制器发送信号，在控制器的控制作用下，控制抓头抓紧样品，再控制升降杆向上运动使得抓头在抓到样品后向上脱离传送带，之后再同时控制抓样杆内弹簧卡扣打开以及抓头松开样品。

在其他实施例中，在抓头抓紧样品的同时，图像采集装置还用于采集样品的图像并传送至控制器内。

基于图1所示的自动抓取传送带上样品的装置，当取样的样品为渣片时，其工作过程为：

步骤1.将抓样设备安装于传送带的外支架，按照传送带的宽度和高度设置三个抓样杆的初始高度和长度，其中初始高度一致，初始长度设为“长”、“中”、“短”三种不同的长度，使得其分别能够抓到传送带内边缘、传送带中部以及传送带外边缘的渣片，并在初始阶段使“长杆”位于传送带范围内，其余两个位于传送带范围之外，并将旋转轴的转速度设置到与传送带的速度相匹配；

步骤2.当长杆抓头抓到渣片后感应器将信息发送至控制器，抓头收紧、图像采集装置拍照，同时，旋转轴开始带动转盘持续匀速旋转，与之对应的升降杆4开始上升使抓手脱离传送带，升缩杆内部的弹簧卡扣松开；

步骤3.样品脱离传送带后，抓手松开释放渣片，升缩杆内部的弹簧装置使得升缩杆回弹至初始设定长度；

步骤4.按照设定的旋转速度，当“长杆”脱离传送带区域时，“中杆”会到达传送带中部抓取中部的渣片，其抓取和释放渣片的过程同步骤3；

步骤5.同样当“中杆”释放渣片后“短杆”会到传送带外边缘抓取样品，过程同步骤3，“短杆”释放样品后“长杆”又会到达传送带内边缘，如此循环往复抓取渣片。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，包括：

至少三个抓样杆，这些抓样杆均为可升缩结构且均安装在转盘上，这些抓样杆的末端设置有抓手，所述抓手用于对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样；所述转盘底部与旋转轴相连，旋转轴通过第一驱动机构与控制器相连；所述控制器用于控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆循环工作；其中，旋转轴的速度与传送带的速度相匹配，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等。

2.如权利要求1所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，抓样杆的一端与升降杆相连，所述升降杆与转盘相连，所述升降杆用于调整抓样杆的高度。

3.如权利要求2所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，所述抓样杆与升降杆之间可拆卸连接。

4.如权利要求2所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，所述升降杆与第二驱动机构相连，所述第二驱动机构与控制器相连。

5.如权利要求1所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，所述抓手的末端设置有至少三个抓头，每个抓头均通过第三驱动机构与控制器相连，每个抓头内部均装有接触觉传感器，所述接触觉传感器用于当感应到样品时向控制器发送信号；所述控制器用于控制第三驱动机构来驱动抓头，使得抓头抓紧或放开样品。

6.如权利要求1所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，每个抓样杆内均设置有一弹簧卡扣，所述弹簧卡扣与第四驱动机构相连，所述第四驱动机构与控制器相连，所述控制器用于控制第四驱动机构来驱动弹簧卡扣开合。

7.如权利要求5所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，所述抓手与抓头连接处还设置有图像采集装置，所述图像采集装置与控制器相连。

8.如权利要求1所述的自动抓取传送带上样品的装置，其特征在于，所述控制器还通过无线模块与控制面板相连。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，其特征在于，包括：

根据传送带的速度相应设定旋转轴的速度，使得取样间隔与传送带传送样品的时间间隔相等；

设置所有抓样杆的高度均相同，而且绕同一旋转方向的这些抓样杆的初始长度逐次递减；

控制第一驱动机构来驱动旋转轴转动，进而带动转盘上的抓样杆对传送带的一个边缘到另一个边缘之间的样品进行连续依次取样，并且使得抓样杆循环工作。

10.如权利要求9所述的自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，其特征在于，所述自动抓取传送带上样品的装置的工作方法，还包括：

当抓头内部的接触觉传感器感应到样品时向控制器发送信号，在控制器的控制作用下，控制抓头抓紧样品，再控制升降杆向上运动使得抓头在抓到样品后向上脱离传送带，之后再同时控制抓样杆内弹簧卡扣打开以及抓头松开样品。

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