CN114993235B - 一种钢筋智能化角度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及计量设备技术领域，涉及一种钢筋智能化角度测量装置及测量方法。夹持器夹紧前方的钢筋；如果第N‑1实际角度A(N‑1)2与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第N过折弯角度EN，扭杆组件重新顺时针旋转，进行第N次折弯，经测量折弯到不小于第N目标角度是AN1后扭杆组件停止旋转；钢筋回弹，如果第N实际角度AN2与0.5度的和不小于最终目标角度[A]，跳出以上循环。第一测量器返回到初始的位置和角度。本发明直接实时测量钢筋的折弯角度，根据反馈的测量结果反复校正，测量的结果精确，工作效率高，降低了劳动强度，避免浪费工时和材料，自动化和智能化水平提高。

Description

一种钢筋智能化角度测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及计量设备技术领域，涉及一种角度的计量设备，具体涉及一种钢筋智能化角度测量装置及测量方法。

背景技术

新型的钢筋智能化折弯设备，如图2至图5所示，包括四个折弯器2、中间夹紧器3、左右直线导轨4、左右齿条5和机架，还包括PLC可编程控制器；所述左右直线导轨4和左右齿条5分别与机架固定联接；所述左右直线导轨4和左右齿条5沿着左右方向设置；所述中间夹紧器3与机架固定联接，所述中间夹紧器3位于左右直线导轨4左右方向的中央位置；所述四个折弯器2，其中有两个是左折弯器201，另外两个是右折弯器202，左折弯器201位于中间夹紧器3的左边，右折弯器202位于中间夹紧器3的右边；

如图3所示，一个所述折弯器2包括前后支架21、扭杆组件22、扭转驱动齿轮231、扭转伺服电机232、固定叉24、前后滑块251、前后直线导轨252、左右支架26、左右滑块27、前后液压缸28、左右伺服电机291和左右齿轮292；所述前后直线导轨252和左右滑块27分别与左右支架26固定联接；所述左右滑块27与左右直线导轨4组成直线导轨副；所述左右伺服电机291的外壳与左右支架26固定联接，所述左右齿轮292和左右伺服电机291的输出轴固定联接；所述左右齿轮292和左右齿条5啮合；所述左右伺服电机291和PLC可编程控制器电联接；所述左右伺服电机291驱动左右支架26左右平移；

所述前后滑块251和前后支架21固定联接；所述前后滑块251和前后直线导轨252组成直线导轨副；所述前后液压缸28的后端与前后支架21固定联接；所述前后液压缸28的前端与左右支架26固定联接；所述前后液压缸28驱动左右支架26前后平移；如图4所示，所述扭杆组件22包括扭套221、扭臂222、扭杆223和扭转被动齿轮224；所述扭套221的后端与扭臂222的第一端固定联接；所述扭转被动齿轮224与扭套221的前端固定联接；所述扭杆223和扭臂222的第二端固定联接；所述扭杆组件22设有前后通透的固定叉避让孔225；所述固定叉避让孔225和扭套221同轴心线；所述扭套221和前后支架21通过转动副相联；所述扭转伺服电机232的外壳与与前后支架21固定联接；所述扭转驱动齿轮231和扭转伺服电机232的输出轴固定联接；所述扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224啮合；所述前后液压缸28和扭转伺服电机232分别与PLC可编程控制器电联接；

所述固定叉24的后端设有上叉齿241和下叉齿242，所述上叉齿241和下叉齿242之间设置叉齿间缝243；所述固定叉24的前端与前后支架21固定联接；所述固定叉24的中部从固定叉避让孔225中通过。

四个所述折弯器2左右排成一排，四个叉齿间缝243与中间夹紧器3的夹持部位左右对齐。

新型的钢筋智能化折弯设备能把一条钢筋四处折弯，折成长方形钢筋，其工作过程是这样的。

1.设备初始化，人工输入待折弯的长方形钢筋的长度和宽度。设备预定四个目标折弯角度为90度。

2.四个左右伺服电机291分别驱动四个折弯器2左右平移，右边左折弯器201的固定叉24和左边右折弯器202的固定叉24与中间夹紧器3的距离分别是长方形钢筋长度的一半，左边左折弯器201的固定叉24和右边左折弯器201的固定叉24的距离是长方形钢筋的宽度，左边右折弯器202的固定叉24和右边右折弯器202的固定叉24的距离是长方形钢筋的宽度。

3.人工把待折弯钢筋0左右水平放置在四个叉齿间缝243与中间夹紧器3的夹持部位内，中间夹紧器3夹持住钢筋0的中点。

4.左边的左折弯器201和右边的右折弯器202同时工作；

左边的左折弯器201的工作状况：钢筋0位于叉齿间缝243内及右边的部分被固定住，扭转伺服电机232通过扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224的组合驱动扭杆组件22旋转，从后往前观察扭杆组件22顺时针方向旋转，扭杆223扳住钢筋0的左端顺时针方向折弯至90度；

右边的右折弯器202的工作状况：钢筋0位于叉齿间缝243内及左边的部分被固定住，扭转伺服电机232通过扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224的组合驱动扭杆组件22旋转，从后往前观察扭杆组件22逆时针方向旋转，扭杆223扳住钢筋0的右端逆时针方向折弯至90度。

5.刚才工作的两个扭转伺服电机232各自反向转动，使两个扭杆组件22各自反向转动相同的角度，回复到初始位置，即扭杆223回到旋转轴下方，使扭杆223解除对钢筋0的扳压施力；前后液压缸28驱动前后支架21、扭杆组件22、扭转驱动齿轮231、扭转伺服电机232、固定叉24和前后滑块251的组合向前平移，叉齿间缝243向前离开钢筋0，左边的左折弯器201和右边的右折弯器202暂时不工作，也不妨碍钢筋0折弯时上下摆动。

6.右边的左折弯器201和左边的右折弯器202同时工作；

右边左折弯器201的工作状况：钢筋0位于叉齿间缝243内及右边的部分被固定住，扭转伺服电机232通过扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224的组合驱动扭杆组件22旋转，从后往前观察扭杆组件22顺时针旋转，扭杆223扳住钢筋0的左侧部位顺时针方向折弯至90度；

左边右折弯器202的工作状况：钢筋0位于叉齿间缝243内及左边的部分被固定住，扭转伺服电机232通过扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224的组合驱动扭杆组件22旋转，从后往前观察扭杆组件22逆时针旋转，扭杆223扳住钢筋0的右侧部分逆时针方向折弯至90度；这时钢筋0应该被折成一个长方形，钢筋0原来的两端合并在一起位于长方形的上边，两端合并点在中间夹紧器3的正上方。

左折弯器201和右折弯器202的区别在于，两者的固定叉24左右互为镜像，扭杆组件22的旋转方向相反。

7.刚才工作的两个扭转伺服电机232各自反向转动，使两个扭杆组件22各自反向转动相同的角度，回复到初始位置，使扭杆223解除对钢筋0的扳压施力。

8.人工扶住长方形钢筋，中间夹紧器3解除夹紧，人工取下长方形钢筋。

以上所述的钢筋智能化折弯设备存在这样的缺陷，即在计量折弯角度时，是计量的扭杆223摆动的角度，由伺服电机来执行，执行时可以做到摆动的角度非常精确，但是我们需要的最终结果是钢筋0被折弯的角度，设备并没有配置直接测量钢筋0折弯角度的机构，只有执行机构，而没有对执行结果进行测量和反馈，工作过程比较盲目，精确度较低。把钢筋折弯成精确的角度后，再把它放松，钢筋并不能保持在该精确的角度，而是会有回弹现象，回弹后的实际折弯角度小于最终目标角度。对于同一批次相同规格的钢筋，其回弹量可能保持在比较确定的数值，这样，在开始正式折弯之前，先取几段钢筋样品做实验，比最终目标角度过度折弯一定角度，比如一度、三度或五度，经过多次实验，比较一下，过度折弯到哪一个角度，松开、回弹后正好能回到符合要求的角度，那么在每次折弯的时候都比最终目标角度过度折弯该角度，这样基本能达到要求。但是，每次折弯回弹量也不太确定，有一定的随机性，同一生产厂家相同规格的钢筋，换一批次，其回弹量大概率是不相等的，不同生产厂家相同规格的钢筋，其回弹量大概率是不相等的，过度折弯多少角度总是不能确定，每次正式折弯之前都要浪费几段钢筋，经过多次实验确定出这样一个过度折弯角度，浪费工时和材料，影响自动化水平。

折弯角度的误差比较大，有的超过三度，如果不校正则不能在工程中使用。校正步骤是这样的，由工人拿着直角尺测量，偏大或者偏小，使用大锤砸钢筋，当它的角度在预期值±0.4度范围内记为合格，工作效率比较低，劳动强度比较大。

存在较大误差的折弯角度，也可能是大于最终目标角度的误差，也可能是小于最终目标角度的误差，还需要准备两套校正模具，在两套校正模具之间切换，对于8×8米的长方形钢筋，至少需要两个人专职负责搬运，一个人抡大锤，总共需要三个人组成一组完成这样的工作。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的上述不足，提供一种能直接实时测量钢筋的折弯角度、能反复校正、测量的结果精确、工作效率高、劳动强度低、避免浪费工时和材料、提高自动化和智能化水平的钢筋智能化角度测量装置及测量方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢筋智能化角度测量装置，包括四个测量器；

四个所述的测量器分别是第一测量器、第二测量器、第三测量器和第四测量器，四个测量器的结构相同，安放位置不同，从左向右依次排列；

一个所述的测量器包括测量框架、四个麦克纳姆轮、四个测量器伺服电机、角度测试仪、角度摆锤和单片机控制器；单片机控制器安装在测量框架上；所述角度测试仪和四个所述测量器伺服电机分别与单片机控制器电联接；

所述测量器伺服电机的外壳与测量框架固定联接；四个所述麦克纳姆轮分别与四个测量器伺服电机的输出轴固定联接；

所述角度测试仪是指无锡迈科传感科技有限公司生产的HW228B型无触点角度传感器，能把0至360度的角度信号转变为4毫安至20毫安的标准电流输出信号，传输给单片机控制器；所述角度测试仪的主体外壳与测量框架固定联接，角度摆锤的第一端与角度测试仪的输入轴固定联接，在重力作用下角度摆锤的第二端自由下垂。

本发明还包括附着板；所述附着板上有竖直设置的附着面，所述附着面面朝前方，附着板与机架固定联接，所述附着板内设有铁板；所述测量器还包括电磁铁；所述电磁铁固定联接在测量框架上，所述四个麦克纳姆轮在附着面上滚动，所述电磁铁吸附铁板；所述四个麦克纳姆轮的四个形心分布成长方形，两个相邻的所述麦克纳姆轮的轴心线重合，另外两个相邻的所述麦克纳姆轮的轴心线重合；所述电磁铁在长方形包围的区域以内；所述电磁铁与附着面的距离在0.3至5毫米范围内，距离比较小，与铁板之间产生比较大的磁性吸引力，使测量器附着在附着面上。

本发明还包括夹持器；所述夹持器包括气动手指和V型夹爪；V型夹爪上设置有V型槽；所述夹持器是指亚德客集团生产的HFR32型气动手指，一个气动手指包括一个气动手指缸体和两个气动手指指体，两个V型夹爪分别与两个气动手指指体固定联接，气动手指缸体和测量框架联接；气动手指驱动两个V型夹爪分别朝前下方和前上方摆动对夹，两个V型夹爪的两个V型槽夹紧前方的钢筋；气动手指驱动两个V型夹爪同步反向离开，分别向后上方和后下方翻转九十度，则两个V型夹爪离开钢筋的上下方，不妨碍钢筋折弯时在上下方向摆动。相邻两个麦克纳姆轮形心的距离要大于所述钢筋与附着面的距离至少两倍，这样才能避免麦克纳姆轮在附着面上不正常翻转。

所述测量器还包括摄像机；摄像机安装在测量框架上，摄像机与单片机控制器电联接；附着面上设置多个导航标记，多个所述导航标记布置成矩形阵列；所述导航标记包含坐标信息，所述坐标信息是指该导航标记处于阵列中的第几行和第几列的信息，附着面上设置有限个导航标记，每个导航标记都有确定的第几行和第几列的信息；摄像机采集导航标记的图像和位置信息，并确定测量器当前的位置和行驶方向，从而确定下一步的行驶方向。所述的摄像机和导航标记分别是指申请公布号为CN 106708051 A的发明专利申请中所描述的摄像头和导航标记，本发明采用了该发明专利申请中提到的基于二维码的导航系统，所采取的确定当前位置和行驶方向的方法也是该专利申请中所提到的方法。摄像机只要获取到两个导航标记的坐标信息，就能确定出测量器的坐标位置和朝向哪个方向，就能确定出朝向目标位置的行走路径，随着测量器移动行走，又获得前方新的导航标记的坐标信息，又能重新确定出测量器新的坐标位置和行驶角度，持续不断地获取新的导航标记的坐标信息和重新确定出测量器新的坐标位置和行驶角度，持续不断地沿着预定的行走路径向目标移动。

本发明还包括PLC可编程控制器与无线通讯模块，单片机控制器和PLC可编程控制器通过无线通讯模块进行数据交换。

所述气动手指缸体和测量框架联接，是指通过移动副联接，气动手指缸体上设置有夹持器导杆，测量框架上设有导向孔，夹持器导杆和导向孔滑动配合，夹持器沿着前后方向滑动；夹持器还包括橡胶弹簧，橡胶弹簧的前端与气动手指缸体固定联接，橡胶弹簧的后端与测量框架固定联接；自由状态下橡胶弹簧不伸缩，弹力为0；当所夹持的钢筋在前后方向上有不大的位移时，夹持器随着钢筋在小范围内前后移动，橡胶弹簧被动伸缩；在折弯时，前后方向摆动幅度一般不会太大，如果太大，比如超过了10毫米，那么应该是某个环节出现了问题，比如钢筋的放置位置不正，需要排除故障、纠正错误后再继续执行。

所述测量器上设置可充电蓄电池，给它上面的用电器供电。当蓄电池电量不足时发出低电报警，提示充电。

在测量器的蓄电池电力不足时，其电磁铁的吸引力变小，为了防止它突然跌落，所述的附着板下边缘处设有下托板，托住测量器。在出现异常状况时也可能导致测量器跌落，由下托板托住测量器，避免跌落摔坏。

本发明放置在钢筋智能化折弯设备的后方。

本发明和钢筋智能化折弯设备一起工作，工作过程是这样的。

0.设备初始化，人工通过输入设备输入待折弯的长方形钢筋的长度和宽度，设备自动把最终目标角度[A]预设定为90度；预设定差值增率为K=30%、第一过折弯角度E1=2度。

1.PLC可编程控制器获取待折弯长方形钢筋的长度和宽度信息，发送指令，四个左右伺服电机分别驱动四个折弯器左右平移，右边左折弯器的固定叉和左边右折弯器的固定叉与中间夹紧器的距离分别是长方形钢筋长度的一半，两个左折弯器的固定叉的距离等于长方形钢筋的宽度，两个右折弯器的固定叉的距离是长方形钢筋的宽度；把最终目标角度[A]预设定为90度。

2.PLC可编程控制器发送指令，四个所述的测量器各自沿着附着面移动，其中两个V型夹爪处于上下张开的状态，麦克纳姆轮的轴心线沿着左右方向，角度摆锤下垂的角度被角度测试仪测量，此时的测量值为0。第一测量器在左边的左折弯器左边，第二测量器在两个左折弯器之间，第三测量器在两个右折弯器之间，第四测量器在右边的右折弯器右边。

3.人工把待折弯钢筋左右水平放置在四个叉齿间缝与中间夹紧器的夹持部位内，中间夹紧器夹持住钢筋的中点。

4.四个所述的测量器的夹持器分别驱动各自的两个V型夹爪夹紧前方的钢筋。

5.左边的左折弯器和右边的右折弯器同时工作；以左边的左折弯器和第一测量器为例说明其工作过程；

左边的左折弯器和第一测量器的工作状况：钢筋位于叉齿间缝内及右边的部分被固定住，扭转伺服电机通过扭转驱动齿轮和扭转被动齿轮的组合驱动扭杆组件旋转，从后往前观察扭杆组件顺时针方向旋转，扭杆扳住钢筋的左端顺时针方向向右上方折弯；

第一测量器的四个测量器伺服电机都处于不对外施力、可以自由转动的状态，钢筋的左端带动着测量器沿着圆弧线向右上方移动，麦克纳姆轮沿着附着面被动地转动，角度测试仪相对于角度摆锤转动，角度摆锤始终下垂,并把测量的角度通过单片机控制器、无线通讯模块发送至PLC可编程控制器，该测量角度就等于钢筋的左端被折弯的角度；第一目标角度A11比最终目标角度[A]大第一过折弯角度E1=2度，即A11=[A]+E1=92度；测量角度不小于A11=92度时扭杆组件停止旋转，然后反向旋转，停止扳压钢筋；这时钢筋被折弯部位就会回弹，带动测量器沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第一实际角度A12，测量到第一实际角度A12是88度；

第一测量器始终在实时测量角度，回弹后的第一实际角度A12与最终目标角度[A]相比对，如果第一实际角度A12与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第一实际角度A12与最终目标角度[A]差值的绝对值，即([A]-A12)，数值是90°-88°=2°，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，即增加了差值增量，差值增率为预设定的30%，第二过折弯角度E2=1.3×([A]-A12)=2.6°;扭杆组件重新顺时针旋转，进行第二次折弯，扳压钢筋的左端，在最终目标角度[A]的基础上钢筋再过折弯第二过折弯角度E2度，即第二目标角度是A21=[A]+E2=90°+2.6°=92.6°，经测量折弯到不小于第二目标角度A21后扭杆组件停止旋转，然后反向旋转，停止扳压钢筋；

这时钢筋又会回弹，带动测量器沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第二实际角度A22，A22的实测值是89度；

回弹后的第二实际角度A22与最终目标角度[A]相比对，如果第二实际角度A22与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第二实际角度A22与最终目标角度[A]的差值绝对值，即[A]-A22=90-89=1度，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，即增加了差值增量，第三过折弯角度E3=1.3×([A]-A22)=1.3度，扭杆组件重新顺时针旋转，进行第三次折弯，扳压钢筋的左端，在最终目标角度[A]的基础上钢筋再折弯第三过折弯角度E3度，即第三目标角度是A31=[A]+E3=90°+1.3°=91.3°，经测量折弯到不小于第三目标角度A31后扭杆组件停止旋转，反向旋转，停止扳压钢筋；

这时钢筋又会回弹，带动测量器沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第三实际角度A32，其实测值是89.4度；

如此反复；

回弹后的第N-1实际角度A(N-1)2与最终目标角度[A]相比对，如果第N-1实际角度A(N-1)2与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第N-1实际角度A(N-1)2与最终目标角度[A]的差值绝对值，即([A]-A(N-1)2)，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，即第N过折弯角度EN=1.3×([A]-A(N-1)2)，扭杆组件重新顺时针旋转，进行第N次折弯，扳压钢筋的左端，在最终目标角度[A]再折弯第N过折弯角度EN度，即第N目标角度是AN1=[A]+EN，经测量折弯到不小于第N目标角度是AN1后扭杆组件停止旋转，反向旋转，停止扳压钢筋；这时钢筋又会回弹，带动测量器沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第N实际角度AN2；

回弹后的第N实际角度AN2与最终目标角度[A]相比对，如果第N实际角度AN2与0.5度的和不小于最终目标角度[A]，跳出以上循环，左边的左折弯器终止折弯，第一测量器终止测量角度。理想状况是第N实际角度AN2在[A]-0.4度至[A]+0.4度之间，符合使用要求，停止折弯。所述的N是正整数。

在使用中如果发现达到[A]±0.4度范围内时，折弯次数N的数值过大，比如大于8次，则折弯消耗的时间太多，可以通过增大差值增率K或者增大第一过折弯角度E1来调整，调整的结果是折弯次数N的数值变小，比如把差值增率K值增加为35%，把第一过折弯角度E1增大为2.5度等。

6.第一测量器的四个测量器伺服电机切换到接受并执行PLC可编程控制器指令的状态，麦克纳姆轮保持不转动；夹持器驱动各自的两个V型夹爪反向转动，解除对钢筋夹紧。PLC可编程控制器发送指令，摄像机拍摄导航标记的图像，PLC可编程控制器确定出第一测量器的当前位置和朝向，并制定出行走路径，第一测量器沿着制定的行走路径返回到初始的位置和角度，等待下一次折弯时再使用。

同时左边的左折弯器的扭转伺服电机各自反向转动，使扭杆组件反向转动相同的角度，回复到初始位置，使扭杆解除对钢筋的扳压施力。

7.左边的左折弯器的前后液压缸驱动前后支架、扭杆组件、扭转驱动齿轮、扭转伺服电机、固定叉和前后滑块的组合向前平移，叉齿间缝向前离开钢筋，左边的左折弯器暂时不工作，也不妨碍钢筋折弯时上下摆动。

钢筋的第一处折弯完成，其它三处折弯的步骤与第一处的相同或者左右动作互为镜像，不再重复描述。

8.人工扶住长方形钢筋，中间夹紧器解除夹紧，人工取下长方形钢筋。

本发明的有益效果是：直接实时测量钢筋的折弯角度，根据反馈的测量结果反复校正，根据上一次的回弹角度和差值增率智能化确定下一次目标折弯角度，按比例逐步增大目标折弯角度，直到折弯角度符合要求，相比传统方式，能避免过度折弯，执行和测量的结果更精确，不需要人工校正，提高了工作效率，降低了劳动强度，避免浪费工时和材料，自动化和智能化水平提高。

本发明经过多次反复折弯，逐步接近最终目标角度，一边折弯一边测量一边校正，不需要工人抡大锤砸钢筋，节省下抡大锤的一个人工，只需要两个搬运工人；并且，可以由两个搬运工人看守两套至三套本发明设备，设备工作期间不需要人工参与，只在开始时放入钢筋，结束时取下长方形钢筋，进一步节省人工、降低了劳动强度，也提高劳动安全性。

附图说明

图1是本发明实施例1与钢筋智能化折弯设备的组合的三维结构示意图；

图2是钢筋智能化折弯设备的三维结构示意图；

图3是折弯器2的三维结构示意图；

图4是扭杆组件22的三维结构示意图；

图5是固定叉24的三维结构示意图；

图6是本发明实施例1的三维结构示意图；

图7是测量器1的第一视角三维结构示意图；

图8是测量器1的第二视角三维结构示意图；

图9是夹持器16的正视图；

图10是本发明实施例1控制系统的控制关系示意图；

图11是本发明实施例1折弯角度随着时间的变化曲线图。

图中：

101-第一测量器；102-第二测量器；103-第三测量器；104-第四测量器；

1-测量器；11-测量框架；111-缓冲垫；12-麦克纳姆轮；13-测量器伺服电机；14-电磁铁；15-摄像机；16-夹持器；161-气动手指；162-V型夹爪；163-夹持器导杆；164-橡胶弹簧；17-角度测试仪；18-角度摆锤；

201-左折弯器；202-右折弯器；

2-折弯器；21-前后支架；22-扭杆组件；221-扭套；222-扭臂；223-扭杆；224-扭转被动齿轮；225-固定叉避让孔；231-扭转驱动齿轮；232-扭转伺服电机；24-固定叉；241-上叉齿；242-下叉齿；243-叉齿间缝；251-前后滑块；252-前后直线导轨；26-左右支架；27-左右滑块；28-前后液压缸；291-左右伺服电机；292-左右齿轮；

3-中间夹紧器；4-左右直线导轨；5-左右齿条；

6-附着板；61-铁板；611-附着面；62-下托板；63-导航标记；64-支腿；

7-机架。

具体实施方式

下面将结合实施例及附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例1，一种钢筋智能化角度测量装置，如图1、图6至图9所示，包括四个测量器1；

四个所述的测量器1分别是第一测量器101、第二测量器102、第三测量器103和第四测量器104，四个测量器1的结构相同，安放位置不同，从左向右依次排列；

所述的测量器1包括测量框架11、四个麦克纳姆轮12、四个测量器伺服电机13、角度测试仪17、角度摆锤18和单片机控制器；单片机控制器安装在测量框架11上；所述角度测试仪17和四个所述测量器伺服电机13分别与单片机控制器电联接；

所述测量器伺服电机13的外壳与测量框架11固定联接；四个所述麦克纳姆轮12分别与四个测量器伺服电机13的输出轴固定联接；所述测量框架11、四个麦克纳姆轮12、四个测量器伺服电机13和单片机控制器的组合实质上是一个小型的AGV小车；AGV是AutomatedGuided Vehicle的简称，汉语意思是“自动导航车”，是工业自动化领域经常使用的成熟技术；

所述角度测试仪17是指无锡迈科传感科技有限公司生产的HW228B型无触点角度传感器，能把0至360度的角度信号转变为4毫安至20毫安的标准电流输出信号；所述角度测试仪17的主体外壳与测量框架11固定联接，角度摆锤18的第一端与角度测试仪17的输入轴固定联接，在重力作用下角度摆锤18的第二端自由下垂，所述角度测试仪17的主体外壳随着测量器1转动，输入轴保持角度不变。

本实施例还包括附着板6；所述附着板6上有竖直设置的附着面611，所述附着面611面朝前方，附着板6通过支腿64与机架固定联接，所述附着板6内设有铁板；所述测量器1还包括电磁铁14；所述电磁铁14固定联接在测量框架11上，所述四个麦克纳姆轮12在附着面611上滚动，所述电磁铁14吸附铁板；所述四个麦克纳姆轮12的形心分布成长方形，两个相邻的所述麦克纳姆轮12的轴心线重合，另外两个相邻的所述麦克纳姆轮12的轴心线重合；所述电磁铁14在长方形包围的区域以内。所述电磁铁14与附着面611的距离是0.5毫米，距离比较小，与铁板之间产生比较大的磁性吸引力，使测量器1附着在附着面611上。四个所述麦克纳姆轮12，其中有两个的小辊子左旋分布，另个两个的小辊子右旋分布，小辊子旋向相同的两个麦克纳姆轮12对角分布。

本实施例还包括夹持器16；所述夹持器16包括气动手指161和V型夹爪162；V型夹爪162上设置有V型槽；所述夹持器16是指亚德客集团生产的HFR32型气动手指，一个气动手指161包括一个气动手指缸体和两个气动手指指体，两个V型夹爪162分别与两个气动手指指体固定联接，气动手指缸体和测量框架11联接；气动手指161驱动两个V型夹爪162分别朝前下方和前上方摆动对夹，两个V型夹爪162的两个V型槽夹紧前方的钢筋0；气动手指161驱动两个V型夹爪162同步反向离开，分别向后上方和后下方翻转九十度，则两个V型夹爪162离开钢筋0的上下方，不妨碍钢筋折弯时在上下方向摆动。相邻两个麦克纳姆轮12形心的距离要大于所述钢筋0与附着面611距离至少两倍，这样才能避免麦克纳姆轮12在附着面611上不正常翻转。

所述测量器1还包括摄像机15；摄像机15安装在测量框架11上，摄像机15与单片机控制器电联接；附着面611上设置多个导航标记63，多个所述导航标记63布置成矩形阵列；所述导航标记63包含坐标信息，所述坐标信息是指该导航标记63处于阵列中的第几行和第几列的信息，附着面611上设置有限个导航标记63，每个导航标记63都有确定的第几行和第几列的信息；摄像机15采集导航标记63的图像和位置信息，并确定测量器1当前的位置和行驶方向，从而确定下一步的行驶方向。所述的摄像机15和导航标记63分别是指申请公布号为CN 106708051 A的发明专利申请中所描述的摄像头和导航标记，本实施例采用了该发明专利申请中提到的基于二维码的导航系统，所采取的确定当前位置和行驶方向的方法也是该专利申请中所提到的方法。摄像机15只要获取到两个导航标记63的坐标信息，就能确定出测量器1的坐标位置和朝向哪个方向，就能确定出朝向目标位置的行走路径，随着测量器1移动行走，又获得前方新的导航标记63的坐标信息，又能重新确定出测量器1新的坐标位置和行驶角度，持续不断地获取新的导航标记63的坐标信息和重新确定出测量器1新的坐标位置和行驶角度，持续不断地沿着预定的行走路径向目标移动。

本实施例还包括PLC可编程控制器与无线通讯模块，单片机控制器和PLC可编程控制器通过无线通讯模块进行数据交换。

所述气动手指缸体和测量框架11联接，是指通过移动副联接，气动手指缸体上设置有夹持器导杆163，测量框架11上设有导向孔，夹持器导杆163和导向孔滑动配合，夹持器16沿着前后方向滑动；夹持器16还包括橡胶弹簧164，橡胶弹簧164的前端与气动手指缸体固定联接，橡胶弹簧164的后端与测量框架11固定联接；自由状态下橡胶弹簧164不伸缩，弹力为0；当所夹持的钢筋0在前后方向上有不大的位移时，夹持器16随着钢筋0在小范围内前后移动，橡胶弹簧164被动伸缩；在折弯时，前后方向摆动幅度也一般不会太大，如果太大，比如超过了10毫米，那么可能是某个环节出现了问题，比如钢筋0的放置位置不正，需要排除故障、纠正错误后再继续执行。

所述测量器1上设置可充电蓄电池，给它上面的用电器供电。当蓄电池电量不足时发出低电报警，提示充电。

在测量器1的蓄电池电力不足时，其电磁铁14的吸引力变小，为了防止它突然跌落，所述的附着板6下边缘处设有下托板62，托住测量器1。在出现异常状况时也可能导致测量器1跌落，由下托板62托住测量器1，避免跌落摔坏。

本实施例放置在钢筋智能化折弯设备的后方。

本实施例所述的前、后、左、右、上或下是指：假设有一个人立正站立，双眼向他的正前方平视，这个人视线的朝向和附着面611的朝向一致，都是朝前，本实施例所述的前、后、左、右、上或下与这个人的前、后、左、右、上或下方向分别一致。

本实施例和钢筋智能化折弯设备一起工作，工作过程是这样的。

0.设备初始化，人工通过输入设备输入待折弯的长方形钢筋的长度和宽度，设备自动把最终目标角度[A]预设定为90度；预设定差值增率为K=30%、第一过折弯角度E1=2度。

1.PLC可编程控制器获取待折弯长方形钢筋的长度和宽度信息，发送指令，四个左右伺服电机291分别驱动四个折弯器2左右平移，右边左折弯器201的固定叉24和左边右折弯器202的固定叉24与中间夹紧器3的距离分别是长方形钢筋长度的一半，两个左折弯器201的固定叉24的距离等于长方形钢筋的宽度，两个右折弯器202的固定叉24的距离是长方形钢筋的宽度；把最终目标角度[A]预设定为90度。

2.PLC可编程控制器发送指令，四个所述的测量器1各自沿着附着面611移动，其中两个V型夹爪162处于上下张开的状态，麦克纳姆轮12的轴心线沿着左右方向，角度摆锤18下垂的角度被角度测试仪17测量，此时的测量值为0。第一测量器101在左边的左折弯器201左边，第二测量器102在两个左折弯器201之间，第三测量器103在两个右折弯器202之间，第四测量器104在右边的右折弯器202右边。

3.人工把待折弯钢筋0左右水平放置在四个叉齿间缝243与中间夹紧器3的夹持部位内，中间夹紧器3夹持住钢筋0的中点。

4.四个所述的测量器1的夹持器16分别驱动各自的两个V型夹爪162夹紧前方的钢筋0。

5.左边的左折弯器201和右边的右折弯器202同时工作；以左边的左折弯器201和第一测量器101为例说明其工作过程；

左边的左折弯器201和第一测量器101的工作状况：钢筋0位于叉齿间缝243内及右边的部分被固定住，扭转伺服电机232通过扭转驱动齿轮231和扭转被动齿轮224的组合驱动扭杆组件22旋转，从后往前观察扭杆组件22顺时针方向旋转，扭杆223扳住钢筋0的左端顺时针方向向右上方折弯；

第一测量器101的四个测量器伺服电机13都处于不对外施力、可以自由转动的状态，钢筋0的左端带动着测量器1沿着圆弧线向右上方移动，麦克纳姆轮12沿着附着面611被动地转动，角度测试仪17相对于角度摆锤18转动，角度摆锤18始终下垂，角度测试仪17把测量的角度通过单片机控制器、无线通讯模块发送至PLC可编程控制器，该测量角度就等于钢筋0的左端被折弯的角度；第一目标角度A11比最终目标角度[A]大第一过折弯角度E1=2度，即A11=[A]+E1=92度，第一次折弯如图11中的曲线段C1，折弯角度从零开始增加至92度；测量角度不小于A11=92度时扭杆组件22停止旋转，然后反向旋转，停止扳压钢筋0；这时钢筋0被折弯部位就会回弹，带动测量器1沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第一实际角度A12，图中曲线段C2代表的是回弹时的角度随时间变化曲线，曲线段C2右下端点的纵坐标等于第一实际角度A12，第一实际角度A12是88度；

第一测量器101始终在实时测量角度，回弹后的第一实际角度A12与最终目标角度[A]相比对，如果第一实际角度A12与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第一实际角度A12与最终目标角度[A]差值的绝对值，即([A]-A12)，数值是90°-88°=2°，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，即增加了差值增量，差值增率为预设定的K=30%，得到第二过折弯角度E2=1.3×([A]-A12)=2.6°;

扭杆组件22重新顺时针旋转，进行第二次折弯，扳压钢筋0的左端，在最终目标角度[A]的基础上钢筋0再过折弯第二过折弯角度E2度，即第二目标角度是A21=[A]+E2=90°+2.6°=92.6°，经测量折弯到不小于第二目标角度A21后扭杆组件22停止旋转，然后反向旋转，停止扳压钢筋0，如曲线段C3所示，是第二次折弯时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C3的右上端点纵坐标代表第二目标角度是A21=92.6°；

这时钢筋0又会回弹，带动第一测量器1沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第二实际角度A22，如曲线段C4所示，是回弹时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C4右下端点纵坐标代表A22，实测值是A22=89度；

回弹后的第二实际角度A22与最终目标角度[A]相比对，如果第二实际角度A22与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第二实际角度A22与最终目标角度[A]的差值绝对值，即[A]-A22=90-89=1度，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，即增加了差值增量，第三过折弯角度E3=1.3×([A]-A22)=1.3度；

扭杆组件22重新顺时针旋转，进行第三次折弯，扳压钢筋0的左端，在最终目标角度[A]的基础上钢筋0再折弯第三过折弯角度E3度，即第三目标角度是A31=[A]+E3=90°+1.3°=91.3°，经测量折弯到不小于第三目标角度A31后扭杆组件22停止旋转，反向旋转，停止扳压钢筋0；如曲线段C5所示，是第三次折弯时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C5的右上端点纵坐标代表第三目标角度是A31=91.3°；

这时钢筋0又会回弹，带动测量器1沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第三实际角度A32，如曲线段C6所示，是回弹时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C6右下端点纵坐标代表A32，实测值是A32=89.4度；

如此反复；

本实施例中曲线段C7是第四次折弯时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C7的右上端点纵坐标代表第四次折弯的目标角度是A41=90.65°；曲线段C8是回弹时折弯角度随着时间的变化曲线，曲线段C8右下端点纵坐标代表第四实际角度A42，实测值是89.7度；第四实际折弯角A42与0.5度的和是90.2度，不小于最终目标角度[A]，跳出以上循环，左边的左折弯器201终止折弯，第一测量器101终止测量角度；

回弹后的第N-1实际角度A(N-1)2与最终目标角度[A]相比对，如果第N-1实际角度A(N-1)2与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第N-1实际角度A(N-1)2与最终目标角度[A]的差值绝对值，即([A]-A(N-1)2)，计算出该差值绝对值的(1+K)倍，第N过折弯角度EN=1.3×([A]-A(N-1)2)；

扭杆组件22重新顺时针旋转，进行第N次折弯，扳压钢筋0的左端，在最终目标角度[A]再折弯第N过折弯角度EN度，即第N目标角度是AN1=[A]+EN，经测量折弯到不小于第N目标角度是AN1后扭杆组件22停止旋转，反向旋转，停止扳压钢筋0；这时钢筋0又会回弹，带动测量器1沿着原圆弧形路径返回一定的角度，折弯角变为第N实际角度AN2；

回弹后的第N实际角度AN2与最终目标角度[A]相比对，如果第N实际角度AN2与0.5度的和不小于最终目标角度[A]，跳出以上循环，左边的左折弯器201终止折弯，第一测量器101终止测量角度。理想状况是第N实际角度AN2在[A]-0.4至[A]+0.4度之间，符合使用要求，停止折弯。所述的N是正整数。循环过程中实际角度趋向于接近最终目标角度[A]。

如果在以上循环中第N实际角度AN2超过了合格角度范围的上限，则终止循环，停止折弯，发出报警，需要把差值增率K或第一过折弯角度E1调整为一个较小的数值。

在使用中如果发现达到[A]±0.4度时，折弯次数N的数值过大，比如大于8次，则折弯消耗的时间太多，可以通过增大差值增率K或者增大第一过折弯角度E1来调整，调整的结果是折弯次数N的数值变小，比如把差值增率K值由30%增大为35%，把第一过折弯角度E1由2度增大为2.5度等等。

6.第一测量器101的四个测量器伺服电机13切换到接受并执行PLC可编程控制器指令的状态，麦克纳姆轮12保持不转动；夹持器16驱动各自的两个V型夹爪162反向转动，解除对钢筋0夹紧，在电磁铁14的吸引作用下第一测量器101附着在附着面611上保持静止不落下来。PLC可编程控制器发送指令，摄像机15拍摄导航标记63的图像，PLC可编程控制器确定出第一测量器101的当前位置和朝向，并制定出行走路径，第一测量器101沿着制定的行走路径行走返回到初始的位置和角度，等待下一次折弯时再使用。

所述的第一测量器101行走，是指四个测量器伺服电机13协同运动，分别驱动四个麦克纳姆轮12运动，以目前的第一测量器101沿着制定的行走路径行走返回到初始的位置和角度为例进行说明，如图1所示，当前的第一测量器101的麦克纳姆轮12轴心线都是沿着上下方向，需要向左下方平移，还需要调转90度转为朝下。

从上向下观察，四个测量器伺服电机13分别驱动四个麦克纳姆轮12同步逆时针转动，能实现第一测量器101向左平移。

如果下侧的两个麦克纳姆轮12保持不转，而上侧的两个同步逆时针转动，能实现第一测量器101左端向左下方转弯。如果对角的一组两个麦克纳姆轮12保持同步同向转动，两组麦克纳姆轮12的转向等速相反，则能实现上下方向的侧移。是向上还是向下平移，和麦克纳姆轮12布局的旋向有关。如果只有对角的一组两个麦克纳姆轮12以相同的方向转动，而另外两个保持不转，则实现麦克纳姆轮12斜向运动。不同路段执行以上不同动作，就能实现沿着制定的行走路径行走返回到初始的位置和角度。

由于重力的存在，第一测量器101有自动朝下移动的趋势，可以结合导航系统对偏移路径进行纠编处理。

同时左边的左折弯器201的扭转伺服电机232各自反向转动，使扭杆组件22反向转动相同的角度，回复到初始位置，使扭杆223解除对钢筋0的扳压施力。

7.左边的左折弯器201的前后液压缸28驱动前后支架21、扭杆组件22、扭转驱动齿轮231、扭转伺服电机232、固定叉24和前后滑块251的组合向前平移，叉齿间缝243向前离开钢筋0，左边的左折弯器201暂时不工作，也不妨碍钢筋0折弯时上下摆动。

钢筋的第一处折弯完成，其它三处折弯的步骤与第一处的相同或者左右动作互为镜像，不再重复描述。

8.人工扶住长方形钢筋，中间夹紧器3解除夹紧，人工取下长方形钢筋。

不限于加工长方形钢筋，把一根钢筋只在一处折弯，或者在两处、三处折弯也可以加工。不限于折90度的弯，参考以上步骤，0至180度的折弯都能加工。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：包括测量器（1）；所述的测量器（1）包括测量框架（11）、四个麦克纳姆轮（12）、四个测量器伺服电机（13）、角度测试仪（17）、角度摆锤（18）和单片机控制器；单片机控制器安装在测量框架（11）上；所述角度测试仪（17）和四个所述测量器伺服电机（13）分别与单片机控制器电联接；

所述测量器伺服电机（13）的外壳与测量框架（11）固定联接；四个所述麦克纳姆轮（12）分别与四个测量器伺服电机（13）的输出轴固定联接；

所述角度测试仪（17）的主体外壳与测量框架（11）固定联接，角度摆锤（18）的第一端与角度测试仪（17）的输入轴固定联接，在重力作用下角度摆锤（18）的第二端自由下垂；

测量器（1）的数量是四个，四个所述的测量器（1）分别是第一测量器（101）、第二测量器（102）、第三测量器（103）和第四测量器（104），四个测量器（1）从左向右依次排列；还包括附着板（6）；所述附着板（6）上有竖直设置的附着面（611），所述附着面（611）面朝前方，附着板（6）与机架固定联接，所述附着板（6）内设有铁板；一个所述测量器（1）内还包括一个电磁铁（14）；所述电磁铁（14）固定联接在测量框架（11）上，所述四个麦克纳姆轮（12）在附着面（611）上滚动，所述电磁铁（14）吸附铁板；所述四个麦克纳姆轮（12）的形心分布成长方形，两个相邻的所述麦克纳姆轮（12）的轴心线重合，另外两个相邻的所述麦克纳姆轮（12）的轴心线重合；所述电磁铁（14）在长方形包围的区域以内。

2.如权利要求1所述的钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：还包括夹持器（16）；所述夹持器（16）包括气动手指（161）和V型夹爪（162）；V型夹爪（162）上设置有V型槽；一个气动手指（161）包括一个气动手指缸体和两个气动手指指体，两个V型夹爪（162）分别与两个气动手指指体固定联接，气动手指缸体和测量框架（11）联接；气动手指（161）驱动两个V型夹爪（162）分别朝前下方和前上方摆动，两个V型夹爪（162）的两个V型槽夹紧前方的钢筋（0）。

3.如权利要求2所述的钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：所述测量器（1）还包括摄像机（15）；摄像机（15）安装在测量框架（11）上，摄像机（15）与单片机控制器电联接；附着面（611）上设置多个导航标记（63），多个所述导航标记（63）布置成矩形阵列；所述导航标记（63）包含坐标信息，所述坐标信息是指该导航标记（63）处于阵列中的第几行和第几列的信息；摄像机（15）采集导航标记（63）的图像和位置信息，并确定测量器（1）当前的位置和行驶方向。

4.如权利要求3所述的钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：还包括PLC可编程控制器与无线通讯模块，单片机控制器和PLC可编程控制器通过无线通讯模块进行数据交换。

5.如权利要求4所述的钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：所述气动手指缸体和测量框架（11）通过移动副联接，夹持器（16）沿着前后方向滑动；夹持器（16）还包括橡胶弹簧（164），橡胶弹簧（164）的前端与气动手指缸体固定联接，橡胶弹簧（164）的后端与测量框架（11）固定联接。

6.如权利要求5所述的钢筋智能化角度测量装置，其特征在于：所述电磁铁（14）与附着面（611）的距离在0.3至5毫米范围内。

7.一种如权利要求6所述的钢筋智能化角度测量装置的钢筋智能化角度测量方法，其特征在于：预设定最终目标角度[A]、第一过折弯角度E1和差值增率K；

扭转伺服电机（232）驱动扭杆组件（22）顺时针方向旋转，扭杆（223）扳住钢筋（0）的左端顺时针方向向右上方折弯；

第一目标角度A11比最终目标角度[A]大第一过折弯角度E1度；测量角度不小于第一目标角度A11时扭杆组件（22）停止旋转，然后反向旋转；

钢筋（0）被折弯部位回弹，折弯角变为第一实际角度A12；

第一实际角度A12与最终目标角度[A]相比对，如果第一实际角度A12与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第二过折弯角度E2=1.3×([A]-A12);

扭杆组件（22）重新顺时针旋转，进行第二次折弯，第二目标角度是A21=[A]+E2，经测量折弯到不小于第二目标角度A21后扭杆组件（22）停止旋转，然后反向旋转，停止扳压；

钢筋（0）回弹，折弯角变为第二实际角度A22；

回弹后的第二实际角度A22与最终目标角度[A]相比对，如果第二实际角度A22与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第三过折弯角度E3=1.3×([A]-A22)；

扭杆组件（22）重新顺时针旋转，进行第三次折弯，扳压钢筋（0）的左端，第三目标角度是A31=[A]+E3，经测量折弯到不小于第三目标角度A31后扭杆组件（22）停止旋转，反向旋转，停止扳压；

钢筋（0）回弹，折弯角变为第三实际角度A32；

如此反复；

回弹后的第N-1实际角度A(N-1)2与最终目标角度[A]相比对，如果第N-1实际角度A(N-1)2与0.5度的和小于最终目标角度[A]，则计算出第N过折弯角度EN=1.3×([A]-A(N-1)2)；

扭杆组件（22）重新顺时针旋转，进行第N次折弯，扳压钢筋（0）的左端，第N目标角度是AN1=[A]+EN，经测量折弯到不小于第N目标角度是AN1后扭杆组件（22）停止旋转，反向旋转，停止扳压；

钢筋（0）回弹，折弯角变为第N实际角度AN2；

回弹后的第N实际角度AN2与最终目标角度[A]相比对，如果第N实际角度AN2与0.5度的和不小于最终目标角度[A]，跳出以上循环，左边的左折弯器（201）终止折弯，第一测量器（101）终止测量角度；所述的N是正整数。

8.如权利要求7所述的钢筋智能化角度测量方法，其特征在于：第一测量器（101）的四个测量器伺服电机（13）切换到接受并执行PLC可编程控制器指令的状态，麦克纳姆轮（12）保持不转动；夹持器（16）驱动各自的两个V型夹爪（162）反向转动，解除对钢筋（0）夹紧，在电磁铁（14）的吸引作用下第一测量器（101）附着在附着面（611）上。

9.如权利要求8所述的钢筋智能化角度测量方法，其特征在于：摄像机（15）拍摄导航标记（63）的图像，PLC可编程控制器确定出第一测量器（101）的当前位置和朝向，并制定出行走路径，第一测量器（101）沿着制定的行走路径行走。

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