CN216747263U - 全自动针入度测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动针入度测定仪，属于沥青质量检测设备技术领域，包括带主控板的机座及盛装沥青容器的水浴盆，水浴盆上方设带有砝码的标准针，标准针通过升降组件驱动其针尖向沥青容器内的沥青表面移动；水浴盆一侧设有摄像头；水浴盆与标准针之间设有水面检测组件，控制标准针接触水浴盆内水面前快速下降，接触后缓慢下降；水浴盆内设有加热组件和测温元件，加热组件、测温元件、摄像头、升降组件及水面检测组件均与主控板相连。通过主控板实现水浴盆自动控温、标准针自动下降，自动控制标准针的针尖快速、精确地到达目标位置。本实用新型能够实现自动化操作，进行沥青针入度的自动检测，使标准针升降更稳定、检测更准确。

Description

全自动针入度测定仪

技术领域

本实用新型属于沥青质量检测设备技术领域，尤其涉及一种全自动针入度测定仪。

背景技术

目前，公路施工前需要利用沥青针入度测定仪来检测沥青的软硬度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，针入度试验时必须使得针入度标准针的针尖正好和沥青表面相接触。而现有沥青针入度测定仪使用时，需要人工调节检测装置的升降，这就需要事先开启灯光辅助照明，操作人员再通过放大镜观察针尖位置，然后手动控制试验检测组件升降。一般为手动拧旋钮，或者通过按键、旋转编码器等输入设备控制步进电机以最终使得标准针针尖和沥青表面相接触。这些操作方式不仅需要人工繁琐操作来实现，而且会因为观察不便及手工动作不够精细、稳定导致调高或调低，最终造成试验误差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全自动针入度测定仪，旨在解决现有技术中人工操作针入度测定仪的针尖升降存在操作繁琐、标准针的升降调节不稳定、观察不方便的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种全自动针入度测定仪，包括设有主控板的机座及用于盛装沥青容器的水浴盆，所述水浴盆的上方设置带有标准针的试验检测组件，所述标准针与升降组件相连，用于驱动标准针的针尖向沥青容器内的沥青表面移动；所述水浴盆的一侧设有用于观测标准针的针尖与沥青表面是否接触的摄像头；所述水浴盆与标准针之间设有水面检测组件，所述水面检测组件用于检测标准针是否接触水面并控制标准针快速自动的下降直到与水面接触；所述摄像头、升降组件及水面检测组件均与主控板相连。

优选的，所述升降组件包括设置于水浴盆一侧的壳体，所述壳体的内部设有直立导轨，所述标准针通过升降盒与滑块相连，所述滑块与导轨滑动配合，所述升降盒与升降部件相连，所述升降部件能够驱动升降盒及滑块沿着导轨升降；所述升降部件与主控板相连。

优选的，所述升降部件包括步进电机和丝杆，所述步进电机设置于壳体的底部，所述步进电机的输出轴通过联轴器与丝杆下端相连，所述升降盒通过螺母座与丝杆配合，所述步进电机与主控板相连。

优选的，所述导轨的上部设有上限位开关，所述导轨的下部设有下限位开关，并可手动上下调节各限位开关的位置；所述上限位开关及下限位开关均与主控板相连，用于限制滑块的上下极限位置。

优选的，所述水面检测组件包括电磁铁、连接导线一、连接导线二、检测放大电路，所述电磁铁设置于升降盒内，且所述电磁铁的铁芯一端与标准针上方连杆顶部的金属棒抵接，所述铁芯的另一端通过连接导线一与主控板相连，所述水浴盆内盛装的水浸没沥青容器，所述水浴盆内与水接触的连接导线二与主控板相连；所述检测放大电路设置于主控板上，用于检测电磁铁的铁芯与水组成的回路是否导通并用于放大导通后的电流。

优选的，所述水浴盆内还设有与主控板相连的加热组件，所述加热组件包括设置于水浴盆内的加热管及用于与主控板相连的导线，所述加热管呈盘管状设置于水浴盆的四周。

优选的，所述沥青容器设置于容器支架上，所述水浴盆的底部设有磁力搅拌子，所述磁力搅拌子设置于水浴盆的底部中心位置；所述水浴盆的下方机座内设有搅拌电机，所述搅拌电机的转轴端部设有能够与磁力搅拌子相吸的磁性叶片，通过搅拌电机驱动磁力搅拌子在水浴盆的底部旋转。

优选的，所述试验检测组件包括标准针、连杆、砝码、金属棒及其顶部的位移传感器，所述标准针的顶部通过连杆与金属棒相连，所述金属棒的顶部还设有位移传感器，所述位移传感器与主控板相连；所述水浴盆内设有与主控板相连的测温元件，所述测温元件为温度传感器；所述摄像头通过支撑杆设置于水浴盆的一侧，所述摄像头通过转轴与支撑杆的上端相连，所述转轴由旋转电机驱动，用于调整摄像头的旋转角度；所述旋转电机、位移传感器及温度传感器均与主控板相连。

优选的，所述水浴盆及升降组件均设置于机座的上表面，所述升降组件设置于水浴盆的一侧，所述机座的一侧设有控制面板，所述主控板与控制面板电连接。

优选的，所述水浴盆的侧面还设有放大镜及照明灯。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 与现有技术相比，本实用新型通过主控板控制加热组件、升降组件及水面检测组件的动作，加热组件与测温元件协同实现对水浴盆内的水自动加热控温，通过水面检测组件可检测标准针与水浴盆内的水面接触与否，进而控制标准针的升降速度；升降组件与摄像头协同动作，通过摄像头拍摄实时画面，主控板通过程序控制标准针的自动升降，使标准针的针头自动下降至接触沥青容器内沥青表面。利用本实用新型能够实现自动化操作，进行沥青针入度的自动检测，避免了人工控制的繁琐与误差，通过自动控制标准针的针尖快速、自动、精确地到达目标位置，使标准针升降更稳定、精确，节省了时间和人工，使得沥青针入度检测更准确。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例提供的一种全自动针入度测定仪的结构示意图；

图2是图1中全自动针入度测定仪的外形图；

图3是本实用新型实施例中水面检测组件控制步进电机的工作原理流程图；

图中：1-主控板，2-机座，3-沥青容器，4-水浴盆，5-砝码，6-标准针，7-摄像头，8-加热管，9-测温元件，10-壳体，11-导轨，12-升降盒，13-滑块，14-步进电机，15-丝杆，16-联轴器，17-螺母座，18-上限位开关，19-下限位开关，20-电磁铁，21-连接导线一，22-连接导线二，23-铁芯，24-金属棒，25-照明灯；26-容器支架，27-磁力搅拌子，28-搅拌电机，29-连杆，30-位移传感器，31-支撑杆，32-放大镜，33-转轴,34-磁性叶片，35-调节旋钮。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1、2，本实用新型提供的一种全自动针入度测定仪，包括设有主控板1的机座2及用于盛装沥青容器3的水浴盆4，所述水浴盆4的上方设置带有标准针的试验检测组件，所述标准针6与升降组件相连，用于驱动标准针6的针尖向沥青容器3内的沥青表面移动；所述水浴盆4的一侧设有用于观测标准针6的针尖与沥青表面是否接触的摄像头7；所述水浴盆4与标准针6之间设有水面检测组件，所述水面检测组件用于检测标准针6是否接触水面并控制标准针快速自动的下降直到标准针6与水浴盆4内水面接触；所述水浴盆4内设有加热组件和测温元件9，所述加热组件、测温元件9、摄像头7、升降组件及水面检测组件均与主控板1相连。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述升降组件包括设置于水浴盆4一侧的壳体10，所述壳体10的内部设有直立导轨11，所述标准针6通过升降盒12与滑块13相连，所述滑块13与导轨11滑动配合，所述升降盒12与升降部件相连，所述升降部件能够驱动升降盒12及滑块13沿着导轨11升降，确保标准针相对沥青表面的下降方向不变；所述升降部件与主控板1相连。其中，所述升降部件包括步进电机14和丝杆15，所述步进电机14设置于壳体10的底部，所述步进电机14的输出轴通过联轴器16与丝杆15下端相连，所述升降盒12通过螺母座17与丝杆15配合，所述步进电机14与主控板1相连。其中，升降盒采用钣金或塑料等材料制作。主控板控制步进电机的转速及转向，驱动丝杆转动，进而带动滑块及升降盒沿着导轨升降，升降盒带动标准针相对沥青容器的沥青表面移动。

进一步优化上述技术方案，如图1所示，所述导轨11的上部设有上限位开关18，所述导轨11的下部设有下限位开关19，并可手动上下调节各限位开关的位置；所述上限位开关18及下限位开关19均与主控板1相连，用于限制滑块13的上下极限位置。上限位开关、下限位开关通过导线连接到主控板的控制电路，使滑块在触碰到限位开关后停止移动，能够保护整个升降系统不会超限。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述水面检测组件包括电磁铁20、连接导线一21、连接导线二22、检测放大电路（图中未画出），所述电磁铁20的铁芯23及线圈均设置于升降盒12内，所述电磁铁20的铁芯23一端与标准针6上方连杆顶部的金属棒24抵接，所述铁芯23的另一端通过连接导线一21与主控板1相连，所述水浴盆4内盛装的水浸没沥青容器，所述水浴盆4内与水接触的连接导线二22与主控板1相连；所述检测放大电路设置于主控板1上，用于检测电磁铁20的铁芯23与水组成的回路是否导通并用于放大导通后的电流。该检测放大电路的工作原理流程如图3所示，检测端最终与标准针6的针尖电性连接，通过主控板上的放大电路对电流进行放大处理，再经电流转电压电路、电压匹配电路与主控板内的控制芯片（即MCU）相连，再通过控制芯片（即MCU）来控制步进电机的转速。具体工作流程如下：

当标准针的针尖接触到水浴盆内的水面时，即可在电磁铁芯与水之间形成电流回路，使得电流经过连接导线一、电磁铁芯、金属棒及标准针与整盆水电性相连。由于水浴盆内的水多采用蒸馏水、去离子水或超纯水，此类水的电导率非常低，故而流经的电流非常小，需对电流进行放大等处理最终使主控板得以实现检测，主控板检测到电路导通，即此时标准针接触到水面，此时控制步进电机减速并开启摄像头，进行下一阶段慢速下降。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述加热组件包括设置于水浴盆4内的加热管8及用于与主控板相连的导线（图中未画出），所述加热管8呈盘管状设置于水浴盆4的四周，加热管的两端延伸至水浴盆的外部最终通过导线与主控板连接，实现主控板控温。

作为一种优选结构，如图1所示，所述沥青容器3设置于容器支架26上，所述水浴盆4的底部设有磁力搅拌子27，所述磁力搅拌子27设置于水浴盆4的底部中心位置、且置于容器支架26内；所述水浴盆4的下方机座2内设有搅拌电机28，所述搅拌电机28的转轴端部设有能够与磁力搅拌子27相吸的磁性叶片34，通过搅拌电机28驱动磁力搅拌子27在水浴盆4的底部旋转。具体设计时，磁力搅拌子采用聚四氟乙烯磁力搅拌子，就是用聚乙烯四氟材料将永久性磁铁密封起来制作而成。将控制搅拌电机转速的调节旋钮设置在水浴盆一侧的机座表面上，通过搅拌电机驱动磁性叶片旋转，进而带动水浴盆内的磁力搅拌子旋转，实现对水浴盆内水的搅拌，确保水温一致，实现加热管对水浴盆内的沥青容器快速均匀地加热。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，所述试验检测组件包括标准针6、连杆29、砝码5、金属棒24及其顶部的位移传感器30，所述标准针6的顶部通过连杆29与金属棒24相连，标准针6的上端通过螺丝固定在连杆29内，砝码5套装在连杆29的外部，金属棒24的下端与连杆29螺纹配合，所述金属棒24的顶部能够穿过位移传感器30的中心孔、且能够在位移传感器的中心孔内伸缩，所述位移传感器30与主控板1相连；所述测温元件9为温度传感器；所述摄像头7通过支撑杆31设置于水浴盆4的一侧，所述摄像头7通过转轴33与支撑杆31的上端相连，转轴33可带有阻尼，方便手动转至任意角度，也可以由旋转电机驱动，自动调整摄像头7的旋转角度；所述旋转电机、位移传感器30及温度传感器9均与主控板1相连。其中，摄像头可采用双目或单目的摄像头，支撑杆采用伸缩结构，使用时可抽出，通过转轴调整摄像头的角度，能够拍摄水槽中针入度标准针针尖部分的影像。采用该结构，主控板能够根据摄像头拍摄的影像，通过图像识别算法控制模块估算出标准针与沥青表面间的距离，同时借助位移传感器检测到的标准针下降位移，实现精准控制标准针的下降速度。控制过程如下：

慢速下降过程主要通过摄像头观察针尖，把图像信号传输到主控板，主控板通过内部图像识别算法控制模块分析此时针尖是否接触沥青表面，如果接触则立即停止步进电机，如果未接触则评估此时标准针针尖和沥青表面的大概距离，距离越近则步进电机的转速越慢，即试验检测组件下降越慢，最终使针尖精确地接触沥青表面。

具体制作时，如图1、2所示，所述水浴盆4及升降组件均设置于机座2的上表面，所述升降组件设置于水浴盆4的一侧，所述机座2的一侧设有控制面板36，所述主控板1与控制面板36电连接，控制面板的显示屏设置于机座一侧的斜面上，方便观察与操作。其中，所述水浴盆4的侧面还设有放大镜32及照明灯25。其中，照明灯亦可集成摄像头，以代替或作为前置摄像头的补充。借助放大镜及照明灯可方便操作人员目测观察标准针与沥青表面之间的距离，同时照明灯也为摄像头观测标准针的针尖提供光照条件。

本实用新型的应用过程如下：

在试验时，针入度标准针下落前，标准针针尖在水面的上方，此时主控板自动控制步进电机运转，丝杆转动后升降盒带动含有标准针的试验检测组件快速下降。由于导轨对滑块的导向作用，确保标准针的下降是精密垂直下降。下降的过程中通过水面检测组件来检测标准针是否接触到水面，当检测到标准针的针尖触碰到水面时，水面检测组件检测到电路导通，主控板控制步进电机的转速降低，试验检测组件慢速下降。

慢速下降阶段是针入度标准针的针尖已在水面下方但尚未触碰到沥青表面，此时摄像头通过图像识别预估针尖和沥青表面的距离，进而减慢步进电机转速直到停止，最终使得针入度标准针针尖正好与沥青表面相接触。

综上所述，本实用新型具有结构简单紧凑、自动化程度高的优点，能够实现标准针的快速、自动、精确下降，避免了人工控制的繁琐与误差，通过设备自动检测，自动控制升降以使得针入度专用标准针的针尖自动到达目标位置，节省了时间和人工，操作方便快捷，提高了检测准确度。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种全自动针入度测定仪，其特征在于：包括设有主控板的机座及用于盛装沥青容器的水浴盆，所述水浴盆的上方设置带有标准针的试验检测组件，所述标准针与升降组件相连，用于驱动标准针的针尖向沥青容器内的沥青表面移动；所述水浴盆的一侧设有用于观测标准针的针尖与沥青表面是否接触的摄像头；所述水浴盆与标准针之间设有水面检测组件，所述水面检测组件用于检测标准针是否接触水面并控制标准针的下降速度；所述摄像头、升降组件及水面检测组件均与主控板相连。

2.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述升降组件包括设置于水浴盆一侧的壳体，所述壳体的内部设有直立导轨，所述标准针通过升降盒与滑块相连，所述滑块与导轨滑动配合，所述升降盒与升降部件相连，所述升降部件能够驱动升降盒及滑块沿着导轨升降；所述升降部件与主控板相连。

3.根据权利要求2所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述升降部件包括步进电机和丝杆，所述步进电机设置于壳体的底部，所述步进电机的输出轴通过联轴器与丝杆下端相连，所述升降盒通过螺母座与丝杆配合，所述步进电机与主控板相连。

4.根据权利要求2所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述导轨的上部设有上限位开关，所述导轨的下部设有下限位开关，所述上限位开关及下限位开关均与主控板相连，用于限制滑块的上下极限位置。

5.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述水面检测组件包括电磁铁、连接导线一、连接导线二、检测放大电路，所述电磁铁设置于升降盒内，且所述电磁铁的铁芯一端与标准针上方连杆顶部的金属棒抵接，所述铁芯的另一端通过连接导线一与主控板相连，所述水浴盆内盛装的水浸没沥青容器，所述水浴盆内与水接触的连接导线二与主控板相连；所述检测放大电路设置于主控板上，用于检测电磁铁的铁芯与水组成的回路是否导通并用于放大导通后的电流。

6.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述水浴盆内还设有与主控板相连的加热组件，所述加热组件包括设置于水浴盆内的加热管及用于与主控板相连的导线，所述加热管呈盘管状设置于水浴盆的四周。

7.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述沥青容器设置于容器支架上，所述水浴盆的底部设有磁力搅拌子，所述磁力搅拌子设置于水浴盆的底部中心位置；所述水浴盆的下方机座内设有搅拌电机，所述搅拌电机的转轴端部设有能够与磁力搅拌子相吸的磁性叶片，通过搅拌电机驱动磁力搅拌子在水浴盆的底部旋转。

8.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述试验检测组件包括标准针、连杆、砝码、金属棒及其顶部的位移传感器，所述标准针的顶部通过连杆与金属棒相连，所述金属棒的顶部还设有位移传感器，所述位移传感器与主控板相连；所述水浴盆内设有与主控板相连的测温元件，所述测温元件为温度传感器；所述摄像头通过支撑杆设置于水浴盆的一侧，所述摄像头通过转轴与支撑杆的上端相连，用于调整摄像头的旋转角度；所述位移传感器及温度传感器均与主控板相连。

9.根据权利要求1所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述水浴盆及升降组件均设置于机座的上表面，所述升降组件设置于水浴盆的一侧，所述机座的一侧设有控制面板，所述主控板与控制面板电连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的全自动针入度测定仪，其特征在于：所述水浴盆的侧面还设有放大镜及照明灯。

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