CN114905617B - 一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法 - Google Patents

一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，涉及装配式建筑技术领域，包括支架、第一视觉传感器、控制器、计算机、浇筑量控制模块，浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量。一种精准控制浇筑量的的方法，包括网格化的步骤及通过通过浇注位置定位机构进行浇筑的步骤。本发明通过网格化可实现布料机精准定位布料，从而有效提高预制构件的浇筑质量和布料效率，避免了混凝土浇筑量不足和过多的缺陷，节省了人工，通过设置浇注位置定位机构使本发明广泛应用于普通的布料机，节省了生产成本，具有良好的推广价值。

Description

一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，具体涉及一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法。
背景技术
装配式建筑需要在工厂预制各种构件，最常用的是预制构件浇筑过程中，常用的布料机难以精确控制浇筑量，通常是通过人工手持控制面板，以人工控制布料的形式进行浇筑。然而这种方式存在明显的缺陷：由于工人主观经验的差别，导致浇筑质量不一；同时，由于人工操作布料机时，是从模具的一侧观察布料情况，视角的局限导致布料不均匀；综合以上原因，导致浇筑效率低，浇筑质量差别较大，后期需要人工进行整平或反复填补。
发明内容
本发明提供了一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法，目的是解决现有技术中存在的问题。
为达到上述目的，本发明技术方案为：
一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，包括支架、第一视觉传感器、控制器及计算机，所述的支架的顶端设有第一视觉传感器，所述的第一视觉传感器通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与布料机、计算机电性连接，所述的计算机配置为对控制器进行主控，所述的第一视觉传感器与模台上端的模具围成的区域相对，在计算机上还设有浇筑量控制模块，所述的浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量。
优选的，所述的支架包括与施工地面连接的支柱、固定设于支柱顶端的悬臂，所述的悬臂的自由端设有安装板，所述的安装板的底端设有第一视觉传感器，布料机位于模台与第一视觉传感器之间的区域内沿吊轨移动布料。
优选的，所述的模具由4个边模围合而成，在模具的外侧还设有浇注位置定位机构。
优选的，所述的浇注位置定位机构包括4个支撑板、滑动连接于支撑板顶端的移动块，4个支撑板在模具外侧的模台上表面围成方形结构，所述的移动块通过驱动机构沿支撑板来回移动，所述的移动块朝向模具的一端设有红外线发射装置、沿支撑板走向的一端设有超声波测距传感器，所述的支撑板的一端上表面设有与超声波测距传感器配合使用的反射板，所述的红外线发射装置的发射端的高度高于模具的高度；所述的布料机的混凝土输出端的一侧设有第二视觉传感器，所述的超声波测距传感器及第二视觉传感器分别通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与红外线发射装置及驱动机构电性连接。
优选的，4个红外线发射装置所发射的红外线位于同一平面相交。
优选的，所述的移动块为倒U形结构，所述的支撑板顶端沿走向设有直线滑轨，所述的移动块横跨直线滑轨，并通过设于移动块底部的滑块与直线滑轨滑动连接；所述的支撑板的外侧表面沿走向设有齿条，所述的驱动机构为设于移动块外侧底部的伺服电机，所述的伺服电机的输出轴固定设有齿轮，所述的齿轮与齿条啮合连接，所述的控制器通过导线与伺服电机电性连接。
一种精准控制浇筑量的的方法，包括如下步骤：(1)在模台上搭建模具，并在模具内侧捆扎钢筋笼；(2)浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量；(3)控制器依据每个网格的位置信息，通过浇注位置定位机构对网格的位置进行定位，在定位过程中，4个移动块在控制器的指令下由驱动机构驱动至设定位置，4个红外线发射装置分别发射红外线，4条红外线在同一平面内相交，并在钢筋笼上方构成可视化网格图像；(4)控制器启动布料机的驱动单元，通过第二视觉传感器的视觉信号将布料机移动至可视化网格图像上方，并使布料机的出料口与可视化网格图像相对，开始布料，并根据所计算的结果向可视化网格图像垂直向下对应的钢筋笼区域输送定量的混凝土；(5)控制器通过浇注位置定位机构将可视化网格图像移动至相邻的位置，并按照步骤(4)的方式再次布料；(6)重复步骤(5)直到模具围成的区域全部布料完成。
本发明一种精准控制浇筑量的布料机外设装置及方法的有益效果：本发明通过网格化可实现布料机精准定位布料，从而有效提高预制构件的浇筑质量和布料效率，避免了混凝土浇筑量不足和过多的缺陷，节省了人工，通过设置浇注位置定位机构使本发明广泛应用于普通的布料机，节省了生产成本，具有良好的推广价值。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、本发明模具围成的区域网格化的俯视图；
图3、本发明浇注位置定位机构的俯视结构图；
图4、本发明支撑板与移动块配合的正面结构图；
图5、本发明支撑板与移动块配合的侧面结构图；
1、支柱；2、悬臂；3、安装板；4、第一视觉传感器；5、布料机；6、模台；7、模具；8、网格区域；9、支撑板；10、移动块；11、反射板；12、超声波测距传感器；13、红外线；14、可视化网格图像；15、直线滑轨；16、伺服电机；17、齿轮；18、齿条；19、滑块；20、红外线发射装置；21、第二视觉传感器。
具体实施方式
以下所述，是以阶梯递进的方式对本发明的实施方式详细说明，该说明仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“顶”“底”“内”“外”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，仅是为了描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1、
一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，如图1、2所示，包括支架、第一视觉传感器4、控制器及计算机，所述的支架的顶端设有第一视觉传感器4，所述的第一视觉传感器4通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与布料机5、计算机电性连接，所述的计算机配置为对控制器进行主控，所述的第一视觉传感器与模台6上端模具7围成的区域相对，在计算机上还设有浇筑量控制模块，所述的浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量。将预制构件的图纸设计信息导入到浇筑量控制模块内，浇筑量控制模块自动读取图纸中的信息，视觉信息中模具围成的区域即相当于图纸设计中的待浇筑预制构件所在的区域，将其网格化即可结合图纸中的预制构件尺寸信息及钢筋量信息计算每个网格所需要的混凝土量。
如图1所示，所述的支架包括与施工地面连接的支柱1、固定设于支柱顶端的悬臂2，所述的悬臂2的自由端设有安装板3，所述的安装板3的底端设有第一视觉传感器4，布料机5位于模台6与第一视觉传感器4之间的区域内沿吊轨移动布料。
本实施例中，布料机可选用申请号为CN202110322821.7的布料机主体结构，浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化后形成网格区域8，该布料机可依据其定位系统精确找到每个网格所在的位置，并根据计算出的浇筑量在每个网格内浇筑混凝土，由于所浇筑的混凝土量与实际位置所需混凝土量相同，而且将预制构件整体分隔成若干网格，故可做到混凝土均匀分布，而且浇筑量精准控制，可有效提高预制构件的制造质量。需要说明的是，控制器与布料机电性连接指的是控制器配置为对布料机的移动位置以及布料机的布料动作进行控制。
实施例2、
在实施例1的基础上，本实施例进一步改进为：
如图3所示，所述的模具7由4个边模围合而成，在模具7的外侧还设有浇注位置定位机构。
如图3-5所示，所述的浇注位置定位机构包括4个支撑板9、滑动连接于支撑板9顶端的移动块10，4个支撑板9在模具外侧的模台上表面围成方形结构，所述的移动块10通过驱动机构沿支撑板9来回移动，所述的移动块10朝向模具的一端设有红外线发射装置20、沿支撑板9走向的一端设有超声波测距传感器12，所述的支撑板9的一端上表面设有与超声波测距传感器配合使用的反射板11，所述的红外线发射装置20的发射端的高度高于模具的高度；所述的布料机的混凝土输出端的一侧设有第二视觉传感器21，所述的超声波测距传感器12及第二视觉传感器21分别通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与红外线发射装置20及驱动机构电性连接。
如图3所示，4个红外线发射装置20所发射的红外线13位于同一平面相交。
本实施例中，如图3所示，4条红外线13相交后将每个网格可视化，形成可视化网格图像14，通过这一改进，可使布料机的浇筑定位具有可视化的参照区域，而非仅停留在计算机的浇筑量控制模块内，从而使本发明可应用于普通的布料机来实现精准布料的功能。在实施例1中，若使用普通的布料机，会存在着定位不精准的缺陷，即使能够精确计算每个网格所需要的混凝土量，但是如果定位不精确，也容易导致浇筑质量下降，而实施例1如果选用CN202110322821.7中的布料机，则又会导致布料机结构复杂、造价高、普及率低的缺陷，因此，本实施例做了如上改进，通过在普通布料机的混凝土出口一侧设置第二视觉传感器21，结合由4根红外线13相交构成的可视化网格图像14即可实现精准定位布料，这样位置定位精准，布料量精准，即可保证精准浇筑，从而提高预制构件的浇筑质量。
通常的布料机控制出料量的方法是在出料口设置流量传感器，本发明对出料量进行控制时的具体配置方式为：使流量传感器与控制器信号连接，同时控制器对布料机的泵送装置进行控制，通过控制泵送装置控制出料量。
实施例3、
在实施例2的基础上，本实施例进一步改进为：
如图4、5所示，所述的移动块10为倒U形结构，所述的支撑板9顶端沿走向设有直线滑轨15，所述的移动块横跨直线滑轨15，并通过设于移动块底部的滑块19与直线滑轨15滑动连接；所述的支撑板9的外侧表面沿走向设有齿条18，所述的驱动机构为设于移动块外侧底部的伺服电机16，所述的伺服电机16的输出轴固定设有齿轮17，所述的齿轮17与齿条18啮合连接，所述的控制器通过导线与伺服电机16电性连接。
本实施例公开了一种驱动机构的实现方式，伺服电机16在控制器的控制下可精确移动设定距离，通过超声波测距传感器的配合，可使4条红外线精准定位，并将每个可视化网格图像14呈现出来，通过依次呈现每个可视化网格图像，布料机也依次在每个可视化网格图像对应的区域内进行定量浇筑。
实施例4、
在实施例3的基础上，本实施例公开了：一种精准控制浇筑量的的方法，如图1-5所示，包括如下步骤：(1)在模台上搭建模具，并在模具内侧捆扎钢筋笼；(2)浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量；(3)控制器依据每个网格的位置信息，通过浇注位置定位机构对网格的位置进行定位，在定位过程中，4个移动块在控制器的指令下由驱动机构驱动至设定位置，4个红外线发射装置分别发射红外线，4条红外线在同一平面内相交，并在钢筋笼上方构成可视化网格图像14；(4)控制器启动布料机的驱动单元，通过第二视觉传感器的视觉信号将布料机移动至可视化网格图像14上方，并使布料机的出料口与可视化网格图像14相对，开始布料，并根据所计算的结果向可视化网格图像14垂直向下对应的钢筋笼区域输送定量的混凝土；(5)控制器通过浇注位置定位机构将可视化网格图像14移动至相邻的位置，并按照步骤(4)的方式再次布料；(6)重复步骤(5)直到模具围成的区域全部布料完成。

Claims (3)

1.一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，其特征为：包括支架、第一视觉传感器、控制器及计算机，所述的支架的顶端设有第一视觉传感器，所述的第一视觉传感器通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与布料机、计算机电性连接，所述的计算机配置为对控制器进行主控，所述的第一视觉传感器与模台上端的模具围成的区域相对，在计算机上还设有浇筑量控制模块，所述的浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量；
所述的支架包括与施工地面连接的支柱、固定设于支柱顶端的悬臂，所述的悬臂的自由端设有安装板，所述的安装板的底端设有第一视觉传感器，布料机位于模台与第一视觉传感器之间的区域内沿吊轨移动布料；
所述的模具由4个边模围合而成，在模具的外侧还设有浇注位置定位机构；
所述的浇注位置定位机构包括4个支撑板、滑动连接于支撑板顶端的移动块，4个支撑板在模具外侧的模台上表面围成方形结构，所述的移动块通过驱动机构沿支撑板来回移动，所述的移动块朝向模具的一端设有红外线发射装置、沿支撑板走向的一端设有超声波测距传感器，所述的支撑板的一端上表面设有与超声波测距传感器配合使用的反射板，所述的红外线发射装置的发射端的高度高于模具的高度；所述的布料机的混凝土输出端的一侧设有第二视觉传感器，所述的超声波测距传感器及第二视觉传感器分别通过导线与控制器信号连接，所述的控制器分别通过导线与红外线发射装置及驱动机构电性连接；
4个红外线发射装置所发射的红外线位于同一平面相交；
4条红外线相交后将每个网格可视化，形成可视化网格图像；4条红外线精准定位，并将每个可视化网格图像呈现出来，通过依次呈现每个可视化网格图像，布料机也依次在每个可视化网格图像对应的区域内进行定量浇筑。
2.如权利要求1所述的一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，其特征为：所述的移动块为倒U形结构，所述的支撑板顶端沿走向设有直线滑轨，所述的移动块横跨直线滑轨，并通过设于移动块底部的滑块与直线滑轨滑动连接；所述的支撑板的外侧表面沿走向设有齿条，所述的驱动机构为设于移动块外侧底部的伺服电机，所述的伺服电机的输出轴固定设有齿轮，所述的齿轮与齿条啮合连接，所述的控制器通过导线与伺服电机电性连接。
3.一种精准控制浇筑量的方法，其特征为：采用如权利要求2所述的一种精准控制浇筑量的布料机外设装置，包括如下步骤：(1)在模台上搭建模具，并在模具内侧捆扎钢筋笼；(2)浇筑量控制模块通过第一视觉传感器拍摄的视觉信息将模具围成的区域网格化，并依据待浇筑预制构件的尺寸及钢筋量计算每个网格所需要的混凝土浇筑量；(3)控制器依据每个网格的位置信息，通过浇注位置定位机构对网格的位置进行定位，在定位过程中，4个移动块在控制器的指令下由驱动机构驱动至设定位置，4个红外线发射装置分别发射红外线，4条红外线在同一平面内相交，并在钢筋笼上方构成可视化网格图像；(4)控制器启动布料机的驱动单元，通过第二视觉传感器的视觉信号将布料机移动至可视化网格图像上方，并使布料机的出料口与可视化网格图像相对，开始布料，并根据所计算的结果向可视化网格图像垂直向下对应的钢筋笼区域输送定量的混凝土；(5)控制器通过浇注位置定位机构将可视化网格图像移动至相邻的位置，并按照步骤(4)的方式再次布料；(6)重复步骤(5)直到模具围成的区域全部布料完成。
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