CN113687052B - 一种混凝土试块自动化生产检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混凝土试块自动化生产检测系统及方法，包括自动配料系统、自动喷淋系统和自动养护系统。自动配料系统包括搅拌机、料仓、储液罐和混凝土压力检测仪；搅拌机的下部设有称重传感器；由控制装置根据设定的材料配比控制各阀门的开启和关闭，根据压力检测仪检测的压力值计算出混凝土的砂率值，根据检测数值，以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，得到最佳配比，根据最佳配比重新调整材料配比。提供一种自动化、智能化程度较高的混凝土试块制作和试块抗压强度检测一体化生产流程，解决工人劳动强度大，生产效率低，混凝土配比选优的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土试块技术领域，特别涉及一种混凝土试块自动化生产检测系统及方法。
背景技术
混凝土试块制作和检测是确定现场混凝土配比的前提，通常方法是：按一定比例的原材料制作成混凝土试块，然后注入模具中，放到振动台上，经过一定时间的振动，夯实混凝土，再将模具放到固定位置，静停24小时拆模。试块制作完成，人工搬运放到标养室货架上，进行混凝土养护，按规范规定养护时间，取出放到压力机上检测，采集数据，这种传统方法，工人劳动强度大，试块生产效率低，数据采集慢，混凝土最优配比需要大量数据采集才可以综合确定。
发明内容
为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种混凝土试块自动化生产检测系统及方法，提供一种自动化、智能化程度较高的混凝土试块制作和试块抗压强度检测一体化生产流程，解决工人劳动强度大，生产效率低，混凝土配比选优的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种混凝土试块自动化生产检测系统，包括搅拌机、振动平台、标养架、混凝土压力检测仪；还包括料仓、储液罐、喷淋架和控制装置；由上述设备构成自动配料系统、自动喷淋系统、自动养护系统。
所述的自动配料系统包括搅拌机、料仓、储液罐和混凝土压力检测仪；所述的料仓包括砂子仓LC1、石子仓LC2、水泥仓LC3；并且每个料仓均设有出口卸料阀，分别为：砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3；所述的储液罐包括水罐LC4、外加剂罐LC5；并且每个罐均设有出口阀门，分别为：水罐阀门FV4和外加剂罐阀门FV5；所述的搅拌机的下部设有称重传感器PW；砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3、水罐阀门FV4、外加剂罐阀门FV5、称重传感器PW以及压力检测仪均连接至控制装置中，由控制装置根据设定的材料配比控制各阀门的开启和关闭，控制装置还根据压力检测仪检测的压力值，判断混凝土砂率是否合理，如果测得的数值不满足规范要求，则根据检测数值，以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，从而得到粗骨料的最佳配比，然后调整砂率，再重新调整混凝土材料配比。
进一步地，所述的自动配料系统还包括水罐出口流量计FT1、外加剂罐出口流量计FT2，搅拌机上料时，先加入砂子、石子仓和水泥，每种材料加完之后由称重传感器PW自动称量，并计算各原材料的重量；然后再加入水和外加剂，水和外加剂由水罐出口流量计和外加剂罐出口流量计进行计量。
进一步地，所述的自动喷淋系统用于自动喷涂脱模剂，包括喷淋架和储液罐的储油罐LC6，储油罐LC6出口配有储油罐阀门FV6和储油罐出口流量计FT3；喷淋架包括底座、垂直升降机构、水平伸缩机构和喷淋盘；喷淋盘上设有多个喷头，垂直升降机构固定在底座上，水平伸缩机构固定在垂直升降机构上端，喷淋盘固定在水平伸缩机构下端，喷淋盘通过管路连接储油罐LC6，储油罐阀门FV6、储油罐出口流量计FT3以及喷淋架的垂直升降机构、水平伸缩机构的电机均连接至控制装置，当搅拌机停止转动时，由控制装置控制喷淋架的喷淋盘的多个喷头下降至试块模具内，然后开启储油罐阀门FV6进行喷淋。
进一步地，所述的自动养护系统包括标养架和设置在标养架附近的温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1，温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1均连接至控制装置，由控制装置根据温湿度传感器T1的检测值控制制冷设备F1和加热设备R1的开启和关闭；控制装置还根据定时器控制标养时间，当试块到达标养时间时自动提醒。
进一步地，还包括自动刮平设备，自动刮平设备包括底座、水平移动机构、刮板固定板和刮板；水平移动机构为门型，通过两端的立柱固定在底座上，立柱中间用于放置试块模具，刮板固定板固定在门型的水平移动机构下端，刮板固定在刮板固定板的下端，并且能够沿刮板固定板的下端的旋转轴转动；进行刮平时，门型的水平移动机构由前至后在试块模具上端移动，刮板接触到试块模具时，试块模具支撑使刮板低端抬起，刮板上端随旋转轴转动，刮板底端在试块模具的上端刮过，使试块模具表面的材料刮平。
进一步地，所述的自动刮平设备上还设有摄像头，摄像头对准试块模具上表面，采集试块模具上表面的图像，用于是否刮平的质量检测。
进一步地，所述的自动配料系统的搅拌机还设有自动出料机构，包括出料电机和出料口挡板，当搅拌机搅拌计时结束后，自动翻料电机带动出料口挡板打开。
所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，包括如下步骤：
步骤1、控制装置的上位机计算原料配比，包括砂子、水泥、石子、水和外加剂；
步骤2、按原料配比上料，先依次打开砂子、水泥、石子的卸料阀，每种原料下料时均由称重传感器计量上料重量，当达到上料重量后关闭卸料阀；
步骤3、按原料配比上料，再依次打开水和外加剂的出口阀门，由各自的出口流量计计量原料的流量，根据流量计量重量，当达到上料重量后关闭出口阀门；
步骤4、搅拌机启动，进行搅拌；
步骤5、在搅拌机进行搅拌的同时，进行试块模具的自动喷淋；将试块模具放置在振动台上的定位块内，启动自动喷淋设备的水平伸缩机构和垂直升降机构使自动喷淋设备的的喷头下降至试块模具内；
步骤6、打开储油罐阀门，对试块模具内进行计时喷淋；
步骤7、喷淋结束，此时，如果搅拌机搅拌时间到，则启动搅拌机下料电机进行出料；
步骤8、搅拌机下料至振动台上的试块模具内；
步骤9、振动电机启动夯实并计时；
步骤10、振动计时结束后启动自动刮平设备，对试块模具表面进行刮平；
步骤11、启动摄像头，采集试块模具上表面的图像进行刮平检测；
步骤12、如果检测到没有刮平，则报警提醒现场人员处理表面问题，然后重启刮平程序；
步骤13、刮平后拆模，将试块送至标养架进行养护；
步骤14、养护计时结束后，进行混凝土试块的压力检测；
步骤15、如果压力检测数值不合格，控制装置还根据压力检测仪检测的压力值判断混凝土砂率是否合理，如果测得的数值不满足规范要求，则根据检测数值，以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，从而得到粗骨料的最佳配比，然后调整砂率，再重新调整混凝土材料配比。
则根据检测数值以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，得到最佳配比，根据最佳配比重新调整材料配比；然后返回第1步；
步骤16、如果压力检测合格，则结束。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明设计的装置和方法可以有效地完成混凝土试块的制作和检测，解决混凝土配比选优的问题，为优化混凝土配比提供参考数据，同时试块的自动化、智能化生产和检测提高了工作效率，降低了劳动生产率。
附图说明
图1为本发明的混凝土试块自动化生产检测系统示意图；
图2为本发明的喷淋架结构示意图；
图3为本发明的自动刮平设备结构示意图；
图4为本发明的混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法流程图；
图5为本发明的刮平图像检测中未刮平案例图一；
图6为本发明的刮平图像检测中未刮平案例图二。
图中：1-料仓 2-储液罐 3-搅拌机 4-振动平台 5-试块模具 6-喷淋架 7-自动刮平设备 8-标养架 9-混凝土压力检测仪 10-控制装置 11-喷淋架底座 12-垂直升降机构13-水平伸缩机构 14-连接杆(内有水管路) 15-喷淋盘 16-模具定位块 17-刮平设备底座18-水平移动机构 19-刮板固定板 20-刮板 21-旋转轴 22-摄像头 23-边部未刮平 24-内部未刮平 M1-搅拌机电机 M2-搅拌机出料电机 M3-振动电机 M4-喷淋架垂直升降机构电机 M5-自动刮平设备水平移动机构电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
一种混凝土试块自动化生产检测系统，包括搅拌机3、振动平台4、标养架8、混凝土压力检测仪9；还包括料仓1、储液罐2、喷淋架6和控制装置10；由上述设备构成自动配料系统、自动喷淋系统、自动养护系统。
所述的自动配料系统包括搅拌机3、料仓1、储液罐2和混凝土压力检测仪9；所述的料仓1包括砂子仓LC1、石子仓LC2、水泥仓LC3；并且每个料仓均设有出口卸料阀，分别为：砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3；所述的储液罐2包括水罐LC4、外加剂罐LC5；并且每个罐均设有出口阀门，分别为：水罐阀门FV4和外加剂罐阀门FV5；所述的搅拌机的下部设有称重传感器PW；砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3、水罐阀门FV4、外加剂罐阀门FV5、称重传感器PW以及压力检测仪9均连接至控制装置10中，由控制装置10根据设定的材料配比控制各阀门的开启和关闭，控制装置10还根据压力检测仪9检测的压力值判断配比是否合理，砂率是否合格，如果不满足质量要求，则根据检测数值，以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，从而得到粗骨料的最佳配比，再重新调整材料。砂率调整范围C30混凝土一般是40％---47％，在这个范围内进行调整。根据骨架密实混凝土的工作原理，进一步研究了砂率调整所获得的高抗压强度下混凝土配合比，即在胶凝材料一定的情况下，使混凝土获得最大的流动性，保持良好的和易性和保水性。
所述的自动配料系统还包括水罐出口流量计FT1、外加剂罐出口流量计FT2，搅拌机3上料时，先加入砂子、石子仓和水泥，每种材料加完之后由称重传感器PW自动称量，并计算各材料的重量；然后再加入水和外加剂，水和外加剂由水罐出口流量计和外加剂罐出口流量计进行计量。
所述的自动喷淋系统用于自动喷涂脱模剂，包括喷淋架6和储液罐2的储油罐LC6，储油罐LC6出口配有储油罐阀门FV6和储油罐出口流量计FT3；喷淋架6包括底座11、垂直升降机构12、水平伸缩机构13和喷淋盘15；喷淋盘15上设有多个喷头，喷头数量与位置与试块模具5的设计对应一致，垂直升降机构12固定在底座11上，水平伸缩机构13固定在垂直升降机构12上端，喷淋盘15固定在水平伸缩机构13下端，喷淋盘15通过管路14连接储油罐LC6，储油罐阀门FV6、储油罐出口流量计FT3以及喷淋架6的垂直升降机构12、水平伸缩机构13的电机均连接至控制装置，当搅拌机3停止转动时，由控制装置10控制喷淋架6的喷淋盘15的多个喷头下降至试块模具5内，然后开启储油罐阀门FV6进行喷淋。
所述的自动养护系统包括标养架8和设置在标养架附近的温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1，温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1均连接至控制装置10，由控制装置10根据温湿度传感器T1的检测值控制制冷设备F1和加热设备R1的开启和关闭；控制装置还根据定时器控制标养时间，当试块到达标养时间时自动提醒。
还包括自动刮平设备7，自动刮平设备7包括底座17、水平移动机构18、刮板固定板19和刮板20；水平移动机构18为门型，通过两端的立柱固定在底座17上，立柱中间用于放置试块模具5，刮板固定板19固定在门型的水平移动机构18下端，刮板20固定在刮板固定板19的下端，并且能够沿刮板固定板19的下端的旋转轴21转动；进行刮平时，门型的水平移动机构18由前至后在试块模具5上端移动，刮板20接触到试块模具5时，试块模具5支撑使刮板20低端抬起，刮板20上端随旋转轴21转动，刮板20底端在试块模具5的上端刮过，使试块模具5表面的材料刮平。
所述的自动刮平设备7上还设有摄像头22，摄像头22对准试块模具5上表面，采集试块模具5上表面的图像，用于是否刮平的质量检测。
所述的自动配料系统的搅拌机3还设有自动出料机构，包括出料电机M2和出料口挡板B1，当搅拌机3搅拌计时结束后，出料电机M2带动出料口挡板B1打开。
所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，包括如下步骤：
步骤1、控制装置10的上位机计算原料配比，包括砂子、水泥、石子、水和外加剂；
步骤2、按原料配比上料，先依次打开砂子、水泥、石子的卸料阀，每种原料下料时均由称重传感器计量上料重量，当达到上料重量后关闭卸料阀；
步骤3、按原料配比上料，再依次打开水和外加剂的出口阀门，由各自的出口流量计计量原料的流量，根据流量计量重量，当达到上料重量后关闭出口阀门；
步骤4、搅拌机3启动，进行搅拌；
步骤5、在搅拌机3进行搅拌的同时，进行试块模具5的自动喷淋；将试块模具5放置在振动台4上的定位块内，启动自动喷淋设备6的水平伸缩机构13和垂直升降机构12使自动喷淋设备6的喷头下降至试块模具内；
步骤6、打开储油罐阀门，对试块模具5内进行计时喷淋；
步骤7、喷淋结束，此时，如果搅拌机3搅拌时间到，则启动搅拌机3下料电机进行出料；
步骤8、搅拌机3下料至振动台4上的试块模具5内；
步骤9、振动电机启动夯实并计时；
步骤10、振动计时结束后启动自动刮平设备7，对试块模具5表面进行刮平；
步骤11、启动摄像头22，采集试块模具5上表面的图像进行刮平检测；
步骤12、如果检测到没有刮平，则报警提醒现场人员处理表面问题，然后重启刮平程序；
步骤13、刮平后拆模，将混凝土试块送至标养架8进行养护；
步骤14、养护计时结束后，进行混凝土试块的压力检测；
步骤15、如果压力检测不合格，则根据检测数值以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，得到最佳配比，根据最佳配比重新调整材料配比；然后返回第1步；
步骤16、如果压力检测合格，则结束；
步骤17、清理搅拌机3，在生产完混凝土试块后，搅拌机3内或有残留砂浆，在完成设定的实验次数后，自动上水(储水罐中)，清洗搅拌机3，废水可接入一个水池内，静置沉淀后，水可再利用。
所述的步骤11中，将摄像头22采集的图像传送至中控室的上位机中，所述的刮平检测可以由质检人员在中控室直接观看图像来判断试块模具表面是否刮平。所述的刮平检测还可以通过图像处理的方法来进行自动检测，具体包括如下：
1)如图5-6试块模具5本身刷有纯黑色油漆；试块模具5是方形模具，其上表面为多个黑色口字形方格特征；而混凝土试块表面为灰白色；
2)通过摄像头22获取一帧图像；
3)将取出的图像装换成灰度图；
4)逐行筛选黑色的像素点；将联通的黑色像素点形成的方格中与模具5的小方格实际大小相同(设定误差范围内)的方格作为试块模具5；
5)如果形成的黑色小方格的数量少于模具5的方格数量，则判断为边部未刮平23，见图5；
6)设定混凝土试块的设定灰度，判断黑色小方格内是否存在灰度值不同的区域；
7)如果灰度区域面积大于设定阈值，则判断为内部未刮平24，见图6。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
Claims (7)
1.一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，所述系统包括搅拌机、振动平台、标养架、混凝土压力检测仪；还包括料仓、储液罐、喷淋架和控制装置；由上述设备构成自动配料系统、自动喷淋系统和自动养护系统；
所述的自动配料系统包括搅拌机、料仓、储液罐和混凝土压力检测仪；所述的料仓包括砂子仓LC1、石子仓LC2、水泥仓LC3；并且每个料仓均设有出口卸料阀，分别为：砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3；所述的储液罐包括水罐LC4、外加剂罐LC5；并且每个罐均设有出口阀门，分别为：水罐阀门FV4和外加剂罐阀门FV5；所述的搅拌机的下部设有称重传感器PW；砂子仓卸料阀FV1、石子仓卸料阀FV2、水泥仓卸料阀FV3、水罐阀门FV4、外加剂罐阀门FV5、称重传感器PW以及压力检测仪均连接至控制装置中，由控制装置根据设定的材料配比控制各阀门的开启和关闭，控制装置还根据压力检测仪检测的压力值判断混凝土砂率是否合理，如果测得的数值不满足规范要求，则根据检测数值，以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，从而得到粗骨料的最佳配比，然后调整砂率，再重新调整混凝土材料配比；
其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1、控制装置的上位机计算原料配比，包括砂子、水泥、石子、水和外加剂；
步骤2、按原料配比上料，先依次打开砂子、水泥、石子的卸料阀，每种原料下料时均由称重传感器计量上料重量，当达到上料重量后关闭卸料阀；
步骤3、按原料配比上料，再依次打开水和外加剂的出口阀门，由各自的出口流量计计量原料的流量，根据流量计量重量，当达到上料重量后关闭出口阀门；
步骤4、搅拌机启动，进行搅拌；
步骤5、在搅拌机进行搅拌的同时，进行试块模具的自动喷淋；将试块模具放置在振动台上的定位块内，启动自动喷淋设备的水平伸缩机构和垂直升降机构使自动喷淋设备的喷头下降至试块模具内；
步骤6、打开储油罐阀门，对试块模具内进行计时喷淋；
步骤7、喷淋结束，此时，如果搅拌机搅拌时间到，则启动搅拌机下料电机进行出料；
步骤8、搅拌机下料至振动台上的试块模具内；
步骤9、振动电机启动夯实并计时；
步骤10、振动计时结束后启动自动刮平设备，对试块模具表面进行刮平；
步骤11、启动摄像头，采集试块模具上表面的图像进行刮平检测；
步骤12、如果检测到没有刮平，则报警提醒现场人员处理表面问题，然后重启刮平程序；
步骤13、刮平后拆模，将试块送至标养架上进行养护；
步骤14、养护计时结束后，进行混凝土试块压力检测；
步骤15、如果压力检测不合格，则再重新根据检测数值以及骨架密实型混凝土配比设计原理，进而分析混凝土配比中粗骨料堆积密度达到最大，空隙率降至最小，得到粗骨料最佳配比，然后调整砂率、调整原材料配比；然后返回第1步；
步骤16、如果压力检测合格，则结束；
所述的步骤11中，刮平检测通过图像处理的方法来进行自动检测，具体包括如下：
1)试块模具本身刷有纯黑色油漆；试块模具是方形模具，其上表面为多个黑色口字形方格特征；而混凝土试块表面为灰白色；
2)通过摄像头获取一帧图像；
3)将取出的图像装换成灰度图；
4)逐行筛选黑色的像素点；将连通的黑色像素点形成的方格中与模具的小方格实际大小相同的方格作为试块模具；
5)如果形成的黑色小方格的数量少于模具的方格数量，则判断为边部未刮平；
6)设定混凝土试块的设定灰度，判断黑色小方格内是否存在灰度值不同的区域；
7)如果灰度区域面积大于设定阈值，则判断为内部未刮平。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，所述的自动配料系统还包括水罐出口流量计FT1、外加剂罐出口流量计FT2，搅拌机上料时，先加入砂子、石子仓和水泥，每种材料加完之后由称重传感器PW自动称量，并计算各材料的重量；然后再加入水和外加剂，水和外加剂由水罐出口流量计和外加剂罐出口流量计进行计量。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，所述的自动喷淋系统用于自动喷涂脱模剂，包括喷淋架和储液罐的储油罐LC6，储油罐LC6出口配有储油罐阀门FV6和储油罐出口流量计FT3；喷淋架包括底座、垂直升降机构、水平伸缩机构和喷淋盘；喷淋盘上设有多个喷头，垂直升降机构固定在底座上，水平伸缩机构固定在垂直升降机构上端，喷淋盘固定在水平伸缩机构下端，喷淋盘通过管路连接储油罐LC6，储油罐阀门FV6、储油罐出口流量计FT3以及喷淋架的垂直升降机构、水平伸缩机构的电机均连接至控制装置，当搅拌机停止转动时，由控制装置控制喷淋架的喷淋盘的多个喷头下降至试块模具内，然后开启储油罐阀门FV6进行喷淋。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，所述的自动养护系统包括标养架和设置在标养架附近的温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1，温湿度传感器T1、制冷设备F1和加热设备R1均连接至控制装置，由控制装置根据温湿度传感器T1的检测值控制制冷设备F1和加热设备R1的开启和关闭；控制装置还根据定时器控制标养时间，当试块到达标养时间时自动提醒。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，还包括自动刮平设备，自动刮平设备包括底座、水平移动机构、刮板固定板和刮板；水平移动机构为门型，通过两端的立柱固定在底座上，立柱中间用于放置试块模具，刮板固定板固定在门型的水平移动机构下端，刮板固定在刮板固定板的下端，并且能够沿刮板固定板的下端的旋转轴转动；进行刮平时，门型的水平移动机构由前至后在试块模具上端移动，刮板接触到试块模具时，试块模具支撑使刮板低端抬起，刮板上端随旋转轴转动，刮板底端在试块模具的上端刮过，使试块模具表面的材料刮平。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，所述的自动刮平设备上还设有摄像头，摄像头对准试块模具上表面，采集试块模具上表面的图像，用于是否刮平的质量检测。
7.根据权利要求1所述的一种混凝土试块自动化生产检测系统的控制及工艺方法，其特征在于，所述的自动配料系统的搅拌机还设有自动出料机构，包括出料电机和出料口挡板，当搅拌机搅拌计时结束后，出料电机带动出料口挡板打开。
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