CN115467530A - 一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置及方法。装置包括移动车，其顶部前端设有支架；振捣组件，包括多组，每组所述振捣组件分别通过独立的调节部件安装在所述支架上，多组振捣组件沿支架宽度方向间隔布置；传感器支架，通过第二牵引绳与所述牵引组件连接，包括多个竖向支腿，多个竖向支腿均匀布置在以振捣棒为中心、以振捣棒有效振捣半径为半径的圆周上，每个竖向支腿的端部设有一个振动传感器。本发明通过振动传感器记录有效振捣半径内的混凝土振动，根据试验得到的混凝土振动与混凝土密实度之间的关系判断混凝土振捣密实度，通过摄像机监控混凝土表面情况，保证了混凝土振捣施工的质量，实现了混凝土的自动化振捣，降低了技术人员的劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土振捣技术领域，具体涉及一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置及方法。
背景技术
混凝土振捣是混凝土施工过程中的一个重要环节，其目的是通过振捣排出新浇筑混凝土中的气泡，使得混凝土密实结合，消除混凝土蜂窝麻面等现象，从而提高混凝土强度，保证混凝土构件的质量。混凝土振捣的原理是：在振动激励的作用下，混凝土的黏着力和内摩擦力显著减小，使得混凝土液化，混凝土骨料在重力作用下会沉落到新的位置，紧密排列，水泥砂浆均匀分布填充空隙，气泡被排出，游离水被挤压上升，混凝土填充了模板的各个角落，形成了密实体。当混凝土表面不再出现气泡，混凝土不再显著下沉，且混凝土表面出现浮浆时，表明混凝土振捣密实。
目前，混凝土振捣方式可分为人工振捣和机械振捣两种。人工振捣是利用捣锤或者插钎等工具的冲击作用使混凝土密实，该方法振捣效率低，效果差。机械振捣是借助振动装置的振动作用使混凝土密实，该方法效率和效果均优于人工振捣方式，是施工中常用的振捣方式。但是，这两种振捣方式均要求技术人员根据经验和现场实际情况判断混凝土振捣是否密实，这对技术人员的技术水平要求较高，混凝土振捣密实度难以准确判断，振捣质量难以保证。此外，采用机械振捣装置振捣混凝土时，技术人员需要手持振动装置长时间工作，这对技术人员的体力要求较高，并且部分振动能量会传递到技术人员身上，对技术人员的身体造成一定的损伤。
发明内容
技术目的：为解决现有技术存在的问题，本发明公开了一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置及方法。通过振动传感器记录有效振捣半径内的混凝土振动，主控器判断混凝土振捣密实度，通过摄像机监控混凝土表面情况并补充判断混凝土振捣情况，从而严格控制混凝土振捣密实度，以保证混凝土振捣施工的质量。通过调节部件和振捣组件的组合装置，以满足施工现场的振捣间距要求，通过多振捣棒并行工作以提高混凝土振捣施工的效率，通过遥控器远程开展混凝土振捣工作，实现了混凝土的自动化振捣，以降低技术人员的劳动强度。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，包括：
移动车，其顶部前端设有支架；
振捣组件，包括多组，每组所述振捣组件分别通过独立的调节部件安装在所述支架上，多组振捣组件沿支架宽度方向间隔布置，所述调节部件用于调整多组振捣组件之间的间隔距离，每组振捣组件均包括：
牵引组件，与所述调节部件连接；
振捣电机支架，通过第一牵引绳与所述牵引组件连接，振捣电机支架上安装有振捣电机，振捣电机的驱动端安装有竖向设置的振捣棒；
传感器支架，通过第二牵引绳与所述牵引组件连接，包括多个竖向支腿，多个竖向支腿均匀布置在以所述振捣棒为中心、以所述振捣棒有效振捣半径为半径的圆周上，每个竖向支腿的端部设有一个振动传感器；
摄像机，安装在所述支架上，拍摄方向指向待振捣混凝土区域；
隔振单元，设置在所述第一牵引绳与所述振捣电机支架之间，用于对所述振捣电机产生的振动进行阻隔；
数据采集模块，与所述振动传感器连接，用于采集振动数据；
主控器，其信号输入端与所述数据采集模块连接，信号输出端通过驱动模块与所述振捣电机信号连接；
电源，用于向所述调节部件、牵引组件、摄像机、数据采集模块、振动传感器、主控器、驱动模块以及振捣电机供电。
还包括圆盘，所述圆盘用于同时连接所述第一牵引绳和第二牵引绳，保证传感器支架和振捣棒始终同时起落。
所述牵引组件包括：外壳、绳辊驱动单元、绳辊、第一定滑轮和第二定滑轮，其中，所述外壳上转动连接所述绳辊，所述第一定滑轮和第二定滑轮分别通过定滑轮安装架与外壳连接，绳辊驱动单元驱动所述绳辊收放第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳绕过第一定滑轮后连接所述圆盘，再连接振捣电机支架，第二牵引绳绕过第二定滑轮后连接所述圆盘，再连接传感器支架。
所述调节部件为滚珠丝杆螺母副，多组滚珠丝杆螺母副上的丝杆在所述支架上同轴间隔布置，每组滚珠丝杆螺母副上的螺母移动副与牵引组件上的所述外壳固定连接。
所述振捣棒的棒体表面分布有球形凸起。
还包括遥控器和天线模块，其中，所述天线模块设置在所述移动车上，并与所述主控器电连接，所述遥控器与所述天线模块信号连接，遥控器上设有报警信号灯和显示器。
本发明进一步公开了一种基于所述用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置的工作方法，包括以下步骤：
S1. 技术人员运输装置至混凝土振捣施工现场，同时，控制移动车行进至待振捣位置；
S2. 技术人员根据现场要求输入振捣棒插入混凝土深度和振捣间距，主控器通过指令分别控制多个调节部件调整好各个振捣棒之间的间距；
S3.主控器通过指令控制开启振捣电机，振捣电机带动振捣棒振动，然后，牵引组件通过快速放下与振捣棒插入深度相同长度的第一牵引绳和第二牵引绳，使得振捣组件和传感器支架在自重作用下快速插入混凝土，接着，振动传感器记录振捣深度处有效振捣半径内的混凝土振动，主控器根据试验得到的混凝土振动与混凝土密实度之间的关系判断当前深度混凝土振捣密实度，同时，摄像机实时监控混凝土表面情况并由主控器补充判断混凝土振捣情况，当混凝土振捣密实度满足要求时，牵引组件做出响应并通过第一牵引绳和第二牵引绳控制振捣棒以2-4cm/s的速度缓慢上升5cm-10cm，重复这步工作直至振捣棒完全抽出混凝土，最后，当振捣棒完全拔出混凝土时，若摄像监控显示混凝土表面不再出现气泡，混凝土不再显著下沉，且混凝土表面出现浮浆，表明混凝土已振捣密实，混凝土振捣施工完成，主控器通过指令控制关闭振捣电机；反之，若混凝土未完全振捣密实，主控器通过天线发送指令到遥控器，遥控器的报警信号灯闪烁，提醒技术人员振捣不足，需再次振捣；
S4. 当多个振捣组件上的振捣棒都完成混凝土振捣工作后，技术人员通过遥控器控制移动车前进，前进距离为振捣间距，并重复步骤S3操作，开展下一批点位混凝土振捣工作；
S5. 重复步骤S4操作，直至施工现场混凝土振捣工作全部完成。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1. 本发明通过振动传感器记录有效振捣半径内的混凝土振动，主控器根据试验得到的混凝土振动与混凝土密实度之间的关系判断混凝土振捣密实度，通过摄像机监控混凝土表面情况并由主控器补充判断混凝土振捣情况，严格控制混凝土振捣密实度，避免了混凝土振捣不足或振捣过度两种不利情况，保证了混凝土振捣施工的质量。
2. 本发明通过滚珠丝杆螺母副和振捣组件的组合装置，自由调整振捣棒的振捣间距，以满足施工现场的振捣间距要求，可更好地满足施工现场需要。
3. 本发明通过多振捣棒并行工作，振捣棒的表面分布有球形凸起，增加了振捣棒与混凝土的接触表面积，提高了振捣棒的振动能量传递效率，进而提高了混凝土振捣施工的效率，同时在一定程度上缩短了振捣时间，节约了能源消耗，实现了减少碳排放的设计目标。
4. 本发明通过遥控器远程开展混凝土振捣工作，实现了混凝土的自动化振捣，降低了技术人员的劳动强度。
附图说明
图1为本发明一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置的正视图；
图2为图1中的支架的俯视图；
图3为图1中的牵引组件的内部俯视图；
图4为图3中的牵引组件的I – I剖面图；
图5为图1中的圆盘的俯视图及第一牵引绳、第二牵引绳的布置情况图；
图6为图1中的传感器系统的俯视图。
图中有：1.移动车，2.电源，3.主控器，4.数据采集模块，5.驱动模块，6.天线，7.连接角钢，8.支架，9.滚珠丝杆螺母副驱动，10. 螺母移动副，11.丝杆，12.牵引组件，13.圆盘，14.第一牵引绳，15.第二牵引绳，16.隔振单元，17.振捣电机支架，18.振捣电机，19.振捣棒，20.传感器支架，21振动传感器，22.摄像机，23.遥控器，24.外壳，25.绳辊驱动单元，26.绳辊，27.第一定滑轮，28.第二定滑轮，29.连接螺栓。
具体实施方式
为方便本领域的技术人员准确理解，以下结合附图对本发明作进一步的详细说明，实施方式所提及的内容并非对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种可精准控制混凝土振捣时间的自动化装置，包括移动车1、电源2、主控器3、数据采集模块4、驱动模块5、天线6、连接角钢7、支架8、滚珠丝杆螺母副驱动9、螺母移动副10、丝杆11、牵引组件12、圆盘13、牵引组件、振捣组件、传感器系统、摄像机22。
所述移动车1包括车体和圆柱体车轮，移动车1上搭载有电源2、数据采集模块4、驱动模块5、天线6、连接角钢7和支架8；
所述电源2，用于向所述滚珠丝杆螺母副驱动9、牵引组件、摄像机22、数据采集模块4、传感器系统、主控器3、驱动模块5以及振捣组件供电。
所述主控器3包括数据存储、数据处理及指令发送，控制着整个装置的自动化工作；
所述数据采集模块4采集振动传感器21记录的混凝土振动并发送至主控器；
所述驱动模块5为移动车1的行走提供动力；
所述天线6通过无线传输技术实现自动化装置与遥控器23的信息交互。
本发明中，所述遥控器23包括显示屏、操作手柄、报警信号灯、开始键、暂停键、停止键和开机键，显示屏内容包括摄像机22记录图像、振动传感器21记录振动、振捣棒插入深度、振捣时间，技术人员可通过遥控器远程开展混凝土振捣工作，振捣施工过程自动化操作，降低了技术人员的劳动强度。
如图2所示，本发明中，所述移动车1和支架通过连接角钢7固定连接；
所述摄像机22固定在支架上，拍摄方向指向待振捣混凝土区域，每个混凝土振捣区域布置两个摄像机22；
所述支架上布置有三个独立的振捣组件，每个所述振捣组件分别通过独立的调节部件安装在所述支架上，多个振捣组件沿支架宽度方向间隔布置，所述调节部件用于调整多个振捣组件之间的间隔距离。
本实施例中，每个振捣组件均包括：
牵引组件，与所述调节部件连接；
振捣电机支架，通过第一牵引绳与所述牵引组件连接，振捣电机支架上安装有振捣电机，振捣电机的驱动端安装有竖向设置的振捣棒19；
传感器支架20，通过第二牵引绳与所述牵引组件连接，包括多个竖向支腿，多个竖向支腿均匀布置在以所述振捣棒为中心、以所述振捣棒有效振捣半径为半径的圆周上，每个竖向支腿的端部设有一个振动传感器，用于记录混凝土振捣施工过程中的混凝土振动。
所述振捣棒19的振捣间距可通过调节部件自由调整，以满足混凝土振捣施工现场的振捣间距要求；所述振捣棒19的棒体表面分布有球形凸起，增加了振捣棒19与混凝土的接触表面积，用于提高振捣棒19的振动能量传递效率，进而提高混凝土振捣施工的效率。
如图3所示，本发明还包括牵引组件12、圆盘13和牵引绳，牵引组件与振捣组件通过四根第一牵引绳连接，牵引组件与传感器支架通过三根第二牵引绳悬挂连接，圆盘13同时连接了第一牵引绳和第二牵引绳，将振捣组件和传感器系统联结为一个整体，保证传感器和振捣棒始终同时起落，传感器可准确记录与振捣中心同一深度处的混凝土振动。
本发明中，所述牵引组件14通过精确地收放牵引绳，严格控制振捣棒19的插入和拔出，同时，通过天线实时将振捣棒19的插入深度反馈给遥控器23。
本实施例中，所述牵引组件包括：外壳、绳辊驱动单元、绳辊、第一定滑轮和第二定滑轮，其中，所述外壳上转动连接所述绳辊，所述第一定滑轮和第二定滑轮分别通过定滑轮安装架与外壳连接，绳辊驱动单元驱动所述绳辊收放第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳绕过第一定滑轮后连接所述圆盘，再连接振捣电机支架，第二牵引绳绕过第二定滑轮后连接所述圆盘，再连接传感器支架。
本实施例中，调节部件为滚珠丝杆螺母副，多组滚珠丝杆螺母副上的丝杆在所述支架上同轴间隔布置，每组滚珠丝杆螺母副上的螺母移动副与牵引组件上的所述外壳固定连接。
本实施例中，传感器支架20的三个支腿均匀分布在以振捣棒19为中心、以有效振捣半径为半径的圆面上，振动传感器21固定在传感器支架20的支腿顶端；传感器支架20与振捣组件相互独立且不碰触，避免了振捣棒19的振动传导至传感器系统从而导致振动传感器21记录振动不准确。此外，所述隔振单元16设置在所述第一牵引绳14与所述振捣电机支架17之间，用于对所述振捣电机产生的振动进行阻隔。
本发明公开的一种可精准控制混凝土振捣时间的自动化装置的具体使用步骤是：
S1. 技术人员运输装置至混凝土振捣施工现场，同时，控制移动车行进至待振捣位置；
S2. 技术人员根据现场要求输入振捣棒插入混凝土深度和振捣间距，主控器通过指令分别控制多个调节部件调整好各个振捣棒之间的间距；
S3.主控器通过指令控制开启振捣电机，振捣电机带动振捣棒振动，然后，牵引组件通过快速放下与振捣棒插入深度相同长度的第一牵引绳和第二牵引绳，使得振捣组件和传感器支架在自重作用下快速插入混凝土，接着，振动传感器记录振捣深度处有效振捣半径内的混凝土振动，主控器根据试验得到的混凝土振动与混凝土密实度之间的关系判断当前深度混凝土振捣密实度，同时，摄像机实时监控混凝土表面情况并由主控器补充判断混凝土振捣情况，当混凝土振捣密实度满足要求时，牵引组件做出响应并通过第一牵引绳和第二牵引绳控制振捣棒以2-4cm/s的速度缓慢上升5cm-10cm，重复这步工作直至振捣棒完全抽出混凝土，最后，当振捣棒完全拔出混凝土时，若摄像监控显示混凝土表面不再出现气泡，混凝土不再显著下沉，且混凝土表面出现浮浆，表明混凝土已振捣密实，混凝土振捣施工完成，主控器通过指令控制关闭振捣电机；反之，若混凝土未完全振捣密实，主控器通过天线发送指令到遥控器，遥控器的报警信号灯闪烁，提醒技术人员振捣不足，需再次振捣；
S4. 当多个振捣组件上的振捣棒都完成混凝土振捣工作后，技术人员通过遥控器控制移动车前进，前进距离为振捣间距，并重复步骤S3操作，开展下一批点位混凝土振捣工作；
S5. 重复步骤S4操作，直至施工现场混凝土振捣工作全部完成。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，包括：
移动车，其顶部前端设有支架；
振捣组件，包括多组，每组所述振捣组件分别通过独立的调节部件安装在所述支架上，多组振捣组件沿支架宽度方向间隔布置，所述调节部件用于调整多组振捣组件之间的间隔距离，每组振捣组件均包括：
牵引组件，与所述调节部件连接；
振捣电机支架，通过第一牵引绳与所述牵引组件连接，振捣电机支架上安装有振捣电机，振捣电机的驱动端安装有竖向设置的振捣棒；
传感器支架，通过第二牵引绳与所述牵引组件连接，包括多个竖向支腿，多个竖向支腿均匀布置在以所述振捣棒为中心、以所述振捣棒有效振捣半径为半径的圆周上，每个竖向支腿的端部设有一个振动传感器；
摄像机，安装在所述支架上，拍摄方向指向待振捣混凝土区域；
隔振单元，设置在所述第一牵引绳与所述振捣电机支架之间，用于对所述振捣电机产生的振动进行阻隔；
数据采集模块，与所述振动传感器连接，用于采集振动数据；
主控器，其信号输入端与所述数据采集模块连接，信号输出端通过驱动模块与所述振捣电机信号连接；
电源，用于向所述调节部件、牵引组件、摄像机、数据采集模块、振动传感器、主控器、驱动模块以及振捣电机供电。
2.根据权利要求1所述的用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，还包括圆盘，所述圆盘用于同时连接所述第一牵引绳和第二牵引绳，保证传感器支架和振捣棒始终同时起落。
3.根据权利要求2所述的用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，所述牵引组件包括：外壳、绳辊驱动单元、绳辊、第一定滑轮和第二定滑轮，其中，所述外壳上转动连接所述绳辊，所述第一定滑轮和第二定滑轮分别通过定滑轮安装架与外壳连接，绳辊驱动单元驱动所述绳辊收放第一牵引绳和第二牵引绳，第一牵引绳绕过第一定滑轮后连接所述圆盘，再连接振捣电机支架，第二牵引绳绕过第二定滑轮后连接所述圆盘，再连接传感器支架。
4.根据权利要求3所述的用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，所述调节部件为滚珠丝杆螺母副，多组滚珠丝杆螺母副上的丝杆在所述支架上同轴间隔布置，每组滚珠丝杆螺母副上的螺母移动副与牵引组件上的所述外壳固定连接。
5.根据权利要求1所述的用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，所述振捣棒的棒体表面分布有球形凸起。
6.根据权利要求1所述的用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置，其特征在于，还包括遥控器和天线模块，其中，所述天线模块设置在所述移动车上，并与所述主控器电连接，所述遥控器与所述天线模块信号连接，遥控器上设有报警信号灯和显示器。
7.一种基于权利要求1~6中任一所述用于控制混凝土密实度的自动化振捣装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 技术人员运输装置至混凝土振捣施工现场，同时，控制移动车行进至待振捣位置；
S2. 技术人员根据现场要求输入振捣棒插入混凝土深度和振捣间距，主控器通过指令分别控制多个调节部件调整好各个振捣棒之间的间距；
S3.主控器通过指令控制开启振捣电机，振捣电机带动振捣棒振动，然后，牵引组件通过快速放下与振捣棒插入深度相同长度的第一牵引绳和第二牵引绳，使得振捣组件和传感器支架在自重作用下快速插入混凝土，接着，振动传感器记录振捣深度处有效振捣半径内的混凝土振动，主控器根据试验得到的混凝土振动与混凝土密实度之间的关系判断当前深度混凝土振捣密实度，同时，摄像机实时监控混凝土表面情况并由主控器补充判断混凝土振捣情况，当混凝土振捣密实度满足要求时，牵引组件做出响应并通过第一牵引绳和第二牵引绳控制振捣棒以2-4cm/s的速度缓慢上升5cm-10cm，重复这步工作直至振捣棒完全抽出混凝土，最后，当振捣棒完全拔出混凝土时，若摄像监控显示混凝土表面不再出现气泡，混凝土不再显著下沉，且混凝土表面出现浮浆，表明混凝土已振捣密实，混凝土振捣施工完成，主控器通过指令控制关闭振捣电机；反之，若混凝土未完全振捣密实，主控器通过天线发送指令到遥控器，遥控器的报警信号灯闪烁，提醒技术人员振捣不足，需再次振捣；
S4. 当多个振捣组件上的振捣棒都完成混凝土振捣工作后，技术人员通过遥控器控制移动车前进，前进距离为振捣间距，并重复步骤S3操作，开展下一批点位混凝土振捣工作；
S5. 重复步骤S4操作，直至施工现场混凝土振捣工作全部完成。
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- 2022-09-05 CN CN202211079774.9A patent/CN115467530A/zh active Pending
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