CN215727300U - 一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，包括入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块；所述入库模块包括用于放置空料盘的空料盘存放架、若干输送线；所述养护模块包括堆垛机和养护料库架,输送线将料盘和试件运送至堆垛机的抬取位，堆垛机将料盘放置于养护料库架上；所述出库模块包括吹气装置，所述堆垛机将试件从养护料库架上取出运送至输送线的放置位，输送线将试件料盘运送通过出库；所述试验模块包括用于抓取试件的机械臂和测试设备；所述废料处理模块包括位于测试设备一侧的推料板、废料输送带、位于废料输送带末端的废料车，试件破坏后，将破坏试件推入废料输送带，废料输送带将废料运送至废料车。

Description

一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统

技术领域

本实用新型属于大型高品质混凝土结构基础设施建设的质量控制检测领域，具体涉及一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统。

背景技术

为保证工程质量，大型混凝土结构工程在建设过程中会产生大量需要进行标准养护的混凝土试件并对其进行包括力学性能在内的质量检测。传统的人工养护与检测的作业方式劳动强度高、作业效率低且不能连续工作(苏交科集团检测认证有限公司.一种混凝土抗压强度智能检测方法及系统：201910272986.0[P].2019-08-02)，混凝土试件养护时间过多偏离《混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T 50081—2019)》(中华人民共和国国家标准.GB/T 50081—2019混凝土物理力学性能试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社A)的限制，养护库位周转率低，并在混凝土力学性能试验结果中引入过多人为因素造成的影响。目前混凝土试件养护与力学性能试验依靠人工操作的劳动强度高，存在库位周转率低下以及养护时间控制不准确、工作人员进出对养护环境扰动大、人为因素对混凝土力学性能试验结果造成影响的问题。

实用新型内容

本实用新型将在平面区域内划分为上料室、养护室和试验室，采用模块化设计，各个功能模块之间无缝衔接，实现了混凝土试件养护与力学性能试验的无人自动化作业。根据平面区域划分和混凝土试件从拆模入库养护到力学性能试验的整个过程，将系统划分为入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块五个功能模块，各模块之间无缝衔接，通过五个功能模块的组合，实现了从混凝土试件入库养护到出库进行试验全过程的无人自动化作业。涵盖了《混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T 50081—2019)》中的立方体抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、轴心抗压强度试验、抗折强度试验，具体涉及混凝土试件的养护、混凝土力学性能试验，包括立方体抗压强度试验、轴心抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验。

本实用新型至少通过如下技术方案之一实现。

一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，包括入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块；

所述入库模块包括用于放置空料盘的空料盘存放架、若干输送线；

所述养护模块包括堆垛机和养护料库架,输送线将料盘和试件运送至堆垛机的抬取位，堆垛机将料盘放置于养护料库架上；

所述出库模块包括吹气装置，所述堆垛机将试件从养护料库架上取出运送至输送线的放置位，输送线将试件料盘运送通过出库，并在出库门的吹气位吹去试件表面明水；

所述试验模块包括用于抓取试件的机械臂和测试设备；

所述废料处理模块包括位于测试设备一侧的推料板、废料输送带、位于废料输送带末端的废料车，试件破坏后，推料板伸入测试设备的上下承压板之间，将破坏试件推入废料输送带，废料输送带将废料运送至废料车。

优选的，所述堆垛机包括前后移动机构、抬臂、上下移动机构、左右移动机构和旋转机构；

所述前后移动机构包括第一滑块，所述滑块通过第一齿轮在第一链条移动，第一滚轮组架设在地面运动轨道的底部；

所述上下移动机构包括第二滑块，所述第二滑块通过第二齿轮在第二链条上移动，所述第二链条设置在竖立架槽内；所述竖立架槽固定在第一滑块上；

所述左右移动机构包括第三滑块，所述第三滑块设置在第二滑块上，第三滑块通过齿轮在第二滑块上的齿条轨道移动；

所述旋转机构固定在左右移动机构上，所述抬臂固定在旋转机构下部转轴上。

优选的，所述料盘包括三种，分别为：具有三个方形槽位的料盘、只有一个矩形槽位的短料盘和只有一个矩形槽位的长料盘。

优选的，所述料盘槽位的底部开有圆孔。

优选的，所述养护料库架包括立方体抗压试件料库架、劈裂抗拉试件料库架、轴心抗压试件料库架、抗折试件料库架。

优选的，所述吹气装置紧邻出库模块的出库门设置于输送线上，料盘定位停止于吹气位，气流吹去试件表面明水。

优选的，所述试验模块包括电柜与控制台，用于控制各模块的机械设备自动运行。

优选的，所述测试设备包括压力试验机。

优选的，所述入库模还包括二维码喷涂机，将生成的二维码喷涂于试件上；所述试验模块还包括二维码扫描装置，用于在测试前识别试件信息。

优选的，在抗折试验区域，所述机械臂为双联机械臂；在非抗折试验区域，所述机械臂为单个的机械臂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

从试件准备入库养护到试验完成后的废料处理，依次设置入库模块、养护模块、出库模块、试验模块以及废料处理模块，可实现大型混凝土工程建设中大量混凝土试件养护与力学性能试验的无人自动化作业，提高库位周转率，降低劳动强度，助力大型高品质混凝土结构基础设施建设的质量控制。降低混凝土试件养护与力学性能试验的劳动强度，提高混凝土养护与试验的工作效率和养护室库位周转率，准确控制养护时间和养护环境，排除混凝土力学性能试验中人为因素的影响。

附图说明

图1为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的系统布局示意图；

图2a为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的盛装混凝土试件的具有三个方形槽位的料盘示意图；

图2b为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的盛装混凝土试件的只有一个矩形槽位的短料盘示意图；

图2c为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的盛装混凝土试件的只有一个矩形槽位的长料盘示意图；

图3为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的堆垛机内部结构示意图；

图4为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统试验模块与废料处理模块的立方体抗压试验区域的布局示意图；

图5为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统试验模块与废料处理模块的劈裂抗拉试验区域的布局示意图；

图6为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统试验模块与废料处理模块的轴心抗压试验区域的布局示意图；

图7为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统试验模块与废料处理模块的抗折试验区域的布局示意图；

图例说明：1-上料室；11-入库门；12-空料盘存放架；13-辊筒输送线；2-养护室；21-堆垛机；211-地面运动轨道；212-前后移动机构；2121-第一齿轮；2122-第一链条；2123-第一滚轮组；213-上下移动机构；2131-竖立架槽；2132-第二齿轮-2133-第二链条；2134-第二滚轮组；214-左右移动机构；2141-齿轮；2142-齿条轨道；215-旋转机构；216-抬臂；22-立方体抗压试件料库架；23-劈裂抗拉试件料库架；24-轴心抗压试件料库架；25-抗折试件料库架；26-出库门；3-试验室；31-电柜与控制台；32-吹气位；33-机械臂抓取位；34-机械臂；341-双联机械臂；342-机械臂滑轨；35-测量位；36-压力试验机；37-推料板；371-废料输送带；372-废料车；38-留样架；39-空料盘暂存位；4-抗压试验区；5-劈裂抗拉试验区；6-轴心抗压试验区；7-抗折试验区。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的描述。

在图1中，为本实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的系统布局示意图，所述系统划分为入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块。本实用新型将在平面区域内划分为上料室1、养护室2和试验室3。

所述入库模块包括入库门11、用于放置空料盘的空料盘存放架12、用于运输料盘的若干输送线；此外，所述入库模块还包括二维码喷涂机；

作为一种优选，所述输送线采用辊筒输送线13。

具体操作时，在入库模块的人工操作区域，工作人员将脱模后的试件用小车装运至上料位，从空料盘存放架12上取出一个空的试件料盘置于辊筒输送线13的上料位，由工作人员将试件装入料盘的槽位中并录入试件信息，然后生成试件信息二维码，用二维码喷涂机将二维码喷涂于试件朝上面，在进入养护室2的入库门11处扫码登记养护时间，由辊筒输送线13将料盘和试件入库运送至堆垛机21的抬取位。

所述入库模块，在试件入库前人工录入试件的配合比信息；所述试验模块，系统自动录入试件的力学性能信息；将试件配合比信息和力学性能信息保存于数据库中，为根据混凝土配合比判断强度提供样本数据。

所述养护模块位于养护室2内，所述养护模块包括在地面运动轨道211上移动的堆垛机21，用于将料盘放置于养护料库架上；所述辊筒输送线13将料盘和试件运送至堆垛机21的抬取位；

所述堆垛机21包括地面运动轨道211、前后移动机构212、用于控制抬臂216上下移动的上下移动机构213、用于控制抬臂216左右移动的左右移动机构214、用于控制抬臂旋转的旋转机构215和抬臂216；所述堆垛机21的前后移动机构212连接在第一链条2122上，由第一齿轮2121控制前后移动，由第一滚轮组2123架设在地面运动轨道211的底部；所述堆垛机21的上下移动机构213架设在竖立架槽2131内，第二齿轮2132带动第二链条2133，第二滚轮组2134在竖立架槽2131内带动抬臂216上下移动；所述堆垛机21通过齿轮2141在齿条轨道2142上的滚动来控制左右移动机构214带动抬臂216左右移动；所述堆垛机21的旋转机构215固定在左右移动机构214上，所述堆垛机21的抬臂216固定在旋转机构215下部转轴上。

在养护模块，堆垛机21前后移动至抬取位，再调整抬臂216的位置，将抬臂216插入料盘下部抬起，将装有立方体抗压试件的料盘运送至立方体抗压试件料库架22，将装有劈裂抗拉试件的料盘运送至劈裂抗拉试件料库架23，连续将三个装有轴心抗压试件的料盘运送至轴心抗压试件料库架24，连续将三个装有抗折试件的料盘运送至抗折试件料库架25；堆垛机放下料盘，左右移动机构214收回抬臂216，再去抬取下一料盘。

所述出库模块包括吹气装置，本实施例采用的吹气装置为气泵，所述气泵设置在紧邻出库模块的出库门设置于输送线上，料盘定位停止于吹气位32，气流吹去试件表面明水。待某一组试件达到养护龄期后，堆垛机21将达到养护龄期的试件所在料库架即立方体抗压试件料库架22、劈裂抗拉试件料库架23、抗压试件料库架24、抗折试件料库架25，将抬臂216插入料盘下部抬取料盘，再移动到出库辊筒输送线的放置位，将料盘放置于穿过出库门26的辊筒输送线13上，接着，堆垛机后退，抬取下一组试件(一组轴心抗压试件或一组劈裂抗拉试件)或下一个试件(一个轴心抗压试件或一个抗折试件)，或者将新送入的待养护试件抬取入库；试件出库后，料盘定位停止于紧邻出库门26的吹气位32，吹气位有气泵泵出高速气流吹去试件表面明水，随后料盘继续前进并定位停止于紧邻吹气位32的机械臂抓取位33。

所述试验模块包括用于抓取试件的机械臂34和和测试设备，所述测试设备为压力试验机36；辊筒输送线上的料盘停止于机械臂34的抓取位33，机械臂34按设定位置抓取试件放置于测量位35，测量完成后，机械臂34再抓取试件放置于压力试验机36中，压力试验机36加压，机械臂34抓取下一待测试件或抓取测试后试件放置于留样架38；所述电柜与控制台31设置于试验模块。

作为一种优选，所述机械臂34可以为双联机械臂341。

所述废料处理模块包括位于测试设备一侧的推料板37、废料输送带371、位于废料输送带371末端的废料车372，试件破坏后，若试验数据合格，推料板37伸入压力试验机36的上下承压板之间，将破坏试件推入废料输送带371，废料输送带371将废料运送至废料车372。

所述试验模块和废料处理模块分为抗压试验区域4、劈裂抗拉试验区域5、轴心抗压试验区域6、抗折试验区域7，其具体实施方式按照不同试验区域在下述中列出。在抗折试验区域，所述机械臂为双联机械臂341；在其他试验区域，所述机械臂为单个的机械臂34。

所述试验模块在所述试验区域之外，设置了电柜与控制台31，用于集合该实用新型一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统的电路，并控制机械设备自动运行，以及在需要人工处理留样架38上的试件时，提供人工操作压力试验机和废料处理模块的控制路径。

如图2所示，为本实施例盛装混凝土试件的料盘示意图；在图2a为盛装混凝土试件的具有三个方形槽位的料盘示意图，用于盛放一组(三个)边长为150mm的立方体试件；在图2b为只有一个矩形槽位的短料盘示意图，用于盛放一个边长为150mm×150mm×300mm的长方体试件，每三个这样的料盘可盛放一组(三个)试件；在图2c为只有一个矩形槽位的长料盘示意图，用于盛放一个边长为150mm×150mm×550mm的长方体试件，每三个这样的料盘可盛放一组(三个)试件。在料盘槽位的底部开有圆孔，保证试件底面与料盘的接触面积不超过规范要求。

如图3所示，本实施例堆垛机内部结构示意图。在试件入库养护时，堆垛机21的第一齿轮2121牵动第一链条2122，第一滚轮组2123在地面运动轨道211内滚动，带动前后移动机构212前后运动至入库辊筒输送线13；与此同时，在竖立架槽2131内，第二齿轮2132牵动第二链条2233，第二滚轮组2134在竖立架槽2131内滚动，带动上下移动机构213上下移动调整抬臂216的高度；齿轮2141在齿条轨道2142上滚动，带动左右移动机构左右滑动；旋转机构215旋转调整抬臂216的朝向；堆垛机21将抬臂216伸入料盘，然后向上抬起料盘，将料盘运送至养护料库架，放下料盘，退出抬臂216。

如图4所示，本实施例的抗压试验区域布局示意图，包含试验模块与废料处理模块。在其中的试验模块，料盘定位停止于机械臂抓取位33后，机械臂34抓取一个抗压试验立方体试件放置于设置于辊筒输送线一侧的测量位35进行外观尺寸测量，测量完成后，由机械臂34抓取试件放置于压力试验机36的承压板上，机械臂撤出，压力试验机36加压，系统自动收集试验数据；如果系统判定试件的试验数据不合格，则由机械臂34抓取破坏的试件和同组剩余的其他试件置于留样架38，并发出声光提醒，交由人工检验；如果系统判定试件的试验数据合格，则机械臂34抓取同组的下一个试件，试件盘空后，沿着辊筒输送线13停止于空料盘暂存位39。在其中的废料处理模块，试件破坏后，设置于压力试验机36侧面的推料板37将破坏的试件和试件碎屑推入废料输送带371，废料输送带371将破坏的试件和试件碎屑运送至废料车372。

如图5所示，本实施例的劈裂抗拉试验区域布局示意图，包含试验模块与废料处理模块。在其中的试验模块,料盘定位停止于机械臂抓取位33后，机械臂34抓取一个劈裂抗拉试验立方体试件放置于设置于辊筒输送线一侧的测量位35进行外观尺寸测量，测量完成后，由机械臂34抓取试件放置于压力试验机36的弧形钢垫板上，机械臂撤出，压力试验机36加压，系统自动收集试验数据；如果系统判定试件的试验数据不合格，则由机械臂34抓取破坏的试件和同组剩余的其他试件置于留样架38，并发出声光提醒，交由人工检验；如果系统判定试件的试验数据合格，则机械臂34抓取同组的下一个试件，试件盘空后，沿着辊筒输送线13停止于空料盘暂存位39。在其中的废料处理模块，试件破坏后，设置于压力试验机36侧面的推料板37将破坏的试件和试件碎屑推入废料输送带371，废料输送带371将破坏的试件和试件碎屑运送至废料车372。

如图6所示，本实施例的轴心抗压试验区域布局示意图，包含试验模块与废料处理模块。在其中的试验模块，首先等待三个料盘依次定位停止于机械臂抓取位33，机械臂34抓取一个轴心抗压试件放置于设置于辊筒输送线一侧的测量位35进行外观尺寸测量，测量完成后，由机械臂34抓取试件放置于压力试验机36的承压板上，机械臂撤出，压力试验机36加压，系统自动收集试验数据；如果系统判定试件的试验数据不合格，则由机械臂34抓取破坏的试件和同组另外两个料盘里的试件置于留样架38，并发出声光提醒，交由人工检验；如果系统判定试件的试验数据合格，则机械臂34抓取同组的下一个试件，试件盘空后，沿着辊筒输送线13停止于空料盘暂存位39。在其中的废料处理模块，试件破坏后，设置于压力试验机36侧面的推料板37将破坏的试件和试件碎屑推入废料输送带371，废料输送带371将破坏的试件和试件碎屑运送至废料车372。

如图7所示，本实施例的抗折试验区域布局示意图，包含试验模块与废料处理模块。在其中的试验模块，首先等待三个料盘依次定位停止于机械臂抓取位33，双联机械臂341抓取一个轴心抗压试件，然后沿机械臂滑轨342移动至设置于辊筒输送线一侧的测量位35上方，将试件放置于测量位35进行外观尺寸测量，测量完成后，由双联机械臂341抓取试件放置于机械臂滑轨342另一侧的压力试验机36的承压板上，双联机械臂撤出，压力试验机36加压，系统自动收集试验数据；如果系统判定试件的试验数据不合格，则由双联机械臂341抓取破坏的试件放置于留样架38，并发出声光提醒，交由人工检验；如果系统判定试件的试验数据合格，则双联机械臂341抓取同组的下一个试件。交由沿机械臂滑轨342移动至辊筒输送线13的机械臂抓取位33前抓取破坏的试件和同组另外两个料盘里的试件置于留样架38，并发出声光提醒，交由人工检验；如果系统判定试件的试验数据合格，则机械臂34抓取同组的下一个试件，试件盘空后，沿着辊筒输送线13停止于空料盘暂存位39。在其中的废料处理模块，试件破坏后，设置于压力试验机36侧面的推料板37将破坏的试件和试件碎屑推入废料输送带371，废料输送带371将破坏的试件和试件碎屑运送至废料车372。

本实用新型采用模块化设计，由入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块依次组合布置。在入库模块的上料位，工作人员将脱模后的试件装盘、录入试件信息和喷涂试件二维码，由辊筒输送线13运送入养护室。在养护模块，由堆垛机21从辊筒输送线13取下料盘存入料库架，系统自动控制和监控养护环境满足《混凝土物理力学性能试验方法标准(GBT 50081—2019)》的要求，待达到养护龄期后，由堆垛机21从料库架取出试件，放置于出库模块的辊筒输送线13上。在出库模块，由辊筒输送线13将试件运送出养护室，用高速气流吹去试件表面凝水。在试验模块，由机械臂抓取试件放置于测量位35，由自动化测量装置测量尺寸数据后，由机械臂抓取试件放置于压力试验机36上，由压力试验机36加载至试件破坏；系统根据规范要求判定试验数据是否合格，如果判定合格，则进行下一个试件的试验，如果判定不合格，则由机械臂将一组试件放置于留样架38并发出声光提示，交由人工处置。在废料处理模块，在试件破坏之后，由推料板36或机械臂将试件取下置于废料输送带371上，由废料输送带371将破坏的试件运输至废料车372，采用人工或机械清运。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：包括入库模块、养护模块、出库模块、试验模块、废料处理模块；

所述入库模块包括用于放置空料盘的空料盘存放架（12）、若干输送线（13）；

所述养护模块包括堆垛机（21）和养护料库架,输送线（13）将料盘和试件运送至堆垛机（21）的抬取位，堆垛机（21）将料盘放置于养护料库架上；

所述出库模块包括吹气装置，所述堆垛机（21）将试件从养护料库架上取出运送至输送线（13）的放置位，输送线将试件料盘运送通过出库，并在出库门的吹气位吹去试件表面明水；

所述试验模块包括用于抓取试件的机械臂（34）和测试设备；

所述废料处理模块包括位于测试设备一侧的推料板（37）、废料输送带（371）、位于废料输送带（371）末端的废料车（372），试件破坏后，推料板（37）伸入测试设备的上下承压板之间，将破坏试件推入废料输送带（371），废料输送带（371）将废料运送至废料车（372）。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述堆垛机（21）包括前后移动机构（212）、抬臂（216）、上下移动机构（213）、左右移动机构（214）和旋转机构（215）；

所述前后移动机构（212）包括第一滑块，所述滑块通过第一齿轮（2121）在第一链条（2122）移动，第一滚轮组（2123）架设在地面运动轨道（211）的底部；

所述上下移动机构（213）包括第二滑块，所述第二滑块通过第二齿轮（2132）在第二链条（2133）上移动，所述第二链条（2133）设置在竖立架槽（2131）内；所述竖立架槽（2131）固定在第一滑块上；

所述左右移动机构（214）包括第三滑块，所述第三滑块设置在第二滑块上，第三滑块通过齿轮（2141）在第二滑块上的齿条轨道（2142）移动；

所述旋转机构（215）固定在左右移动机构（214）上，所述抬臂（216）固定在旋转机构（215）下部转轴上。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述料盘包括三种，分别为：具有三个方形槽位的料盘、只有一个矩形槽位的短料盘和只有一个矩形槽位的长料盘。

4.根据权利要求3所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：料盘槽位的底部开有圆孔。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述养护料库架包括立方体抗压试件料库架（22）、劈裂抗拉试件料库架（23）、轴心抗压试件料库架（24）、抗折试件料库架（25）。

6.根据权利要求5所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述吹气装置紧邻出库模块的出库门设置于输送线上，料盘定位停止于吹气位，气流吹去试件表面明水。

7.根据权利要求6所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述试验模块包括电柜与控制台（31），用于控制各模块的机械设备自动运行。

8.根据权利要求7所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述测试设备包括压力试验机（36）。

9.根据权利要求8所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：所述入库模还包括二维码喷涂机，将生成的二维码喷涂于试件上；所述试验模块还包括二维码扫描装置，用于在测试前识别试件信息。

10.根据权利要求1~9任一项所述的一种混凝土材料无人智能化养护与试验系统，其特征是：在抗折试验区域，所述机械臂为双联机械臂（341）；在非抗折试验区域，所述机械臂为单个的机械臂（34）。

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