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一种 混凝土 骨料粒径在线监测装置

阅读：446发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种混凝土骨料粒径在线监测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其包括支架、取样机构和视觉识别机构；取样机构包括取样臂、取样斗和导料槽，取样臂第一端可转动地铰接在支架上，取样臂第二端连接取样斗，导料槽与支架连接，导料槽上开口设置在取样斗移动轨迹顶端的下方；视觉识别机构包括高速摄像机和背景板，高速摄像机和背景板在导料槽下开口的下方相对设置。该装置能够应用于混凝土骨料上料时的连续取样监测。，下面是一种混凝土骨料粒径在线监测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
包括支架、取样机构和视觉识别机构；
所述取样机构包括取样臂、取样斗和导料槽，所述取样臂第一端可转动地铰接在所述支架上，所述取样臂第二端连接所述取样斗，所述导料槽与所述支架连接，所述导料槽上开口设置在所述取样斗的移动轨迹顶端的下方；
所述视觉识别机构包括高速摄像机和背景板，所述高速摄像机和所述背景板在所述导料槽下开口的下方相对设置。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述支架包括第一侧支架和第二侧支架；
所述取样臂第一端铰接在所述第一侧支架上，所述取样臂第二端相对于所述取样臂第一端更靠近所述第二侧支架；
所述导料槽、所述高速摄像机和所述背景板分别连接在所述第二侧支架上。
3.根据权利要求2所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述第一侧支架为梯形支架，所述梯形支架上设有支撑板，所述取样臂第一端铰接在所述支撑板上。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述取样臂第一端与电机的转轴连接，所述电机的主体连接在所述支撑板上，所述电机用于驱动所述取样臂转动；
所述电机为可调速微型电机，所述可调速微型电机转速为30r/min至60r/min。
5.根据权利要求2所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述第一侧支架和所述第二侧支架用于分别安装在传送装置的两侧；
所述第一侧支架在所述传送装置上方的高度可调；所述取样斗在所述取样斗移动轨迹底端的移动方向与所述传送装置的移动方向相反；
所述导料槽、所述高速摄像机和所述背景板角度可调并且在所述第二侧支架高度方向上位置可调。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述取样臂的数目为至少一个；当所述取样臂为多个时，多个所述取样臂第一端连接在一起，多个所述取样臂均匀设置；
所述取样斗具有在所述取样斗的移动方向上朝前设置的取样口。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述导料槽呈倒梯形，所述导料槽下开口呈长条形，所述导料槽上开口面积大于所述导料槽下开口面积；所述高速摄像机和所述背景板分别设置在所述导料槽下开口两长边的侧下方。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述导料槽内壁设有从所述导料槽上开口延伸到所述导料槽下开口的栅条。
9.根据权利要求1至5任一项所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述导料槽外壁连接有仓壁振动器。
10.根据权利要求1至5任一项所述的一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其特征在于：
所述视觉识别机构还包括计算机，所述计算机用于接收所述高速摄像机拍摄的图像并获取粒径数据。

说明书全文

一种混凝土 骨料粒径在线监测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及机械自动化的技术领域，尤其涉及一种混凝土骨料粒径在线监测装置。

背景技术

[0002] 混凝土作为建筑业的主要材料，具有广泛的应用市场，2018年我国预拌混凝土产量达到了18亿立方米。尽管如此，我国的混凝土行业仍然存在着由于整体智能化程度不高带来的产品质量稳定性差且无力扭转的问题。混凝土行业是一个劳动密集型产业，长期以来巨大的包容性导致产生了一种混凝土行业对于信息化和智能化要求不迫切的错觉，认为仅以人工经验作为质量控制即可，但事实上绝非如此。

[0003] 混凝土作为一种多相复合材料，其强度取决于水泥、骨料以及骨料与水泥之间的界面强度。骨料是混凝土的骨架，据统计，骨料可占混凝土体积的50%至70%，它会影响新拌混凝土的流变性以及硬化混凝土的力学性能和耐久性。因此，需要实现对于混凝土生产原料的各方面性能的在线监测，才能保证混凝土性能的稳定性。

[0004] 为了实现对于骨料的粒径大小的监测，传统离线监测手段依赖于人工取样然后进行实验检测才能得到骨料粒径大小的数据，这样的方式不仅仅效率较低，得到的数据也难以具有代表性。

发明内容

[0005] 针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种混凝土骨料粒径在线监测装置，该装置在混凝土骨料上料时，能够连续取样并进行监测。

[0006] 为实现本发明的目的，本发明提供了一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其包括支架、取样机构和视觉识别机构；取样机构包括取样臂、取样斗和导料槽，取样臂第一端可转动地铰接在支架上，取样臂第二端连接取样斗，导料槽与支架连接，导料槽上开口设置在取样斗移动轨迹顶端的下方；视觉识别机构包括高速摄像机和背景板，高速摄像机和背景板在导料槽下开口的下方相对设置。

[0007] 进一步的技术方案是，支架包括第一侧支架和第二侧支架；取样臂第一端铰接在第一侧支架上，取样臂第二端相对于取样臂第一端更靠近第二侧支架；导料槽、高速摄像机和背景板分别连接在第二侧支架上。

[0008] 更进一步的技术方案是，第一侧支架为梯形支架，梯形支架上设有支撑板，取样臂第一端铰接在支撑板上。

[0009] 更进一步的技术方案是，取样臂第一端与电机连接，电机主体连接在支撑板上，电机驱动取样臂转动；电机为可调速微型电机，可调速微型电机转速为30r/min至60r/min。

[0010] 更进一步的技术方案是，第一侧支架和第二侧支架用于分别安装在传送装置的两侧；第一侧支架在传送装置上方的高度可调；取样斗在取样斗移动轨迹底端的移动方向与传送装置的移动方向相反；导料槽、高速摄像机和背景板角度可调并且在第二侧支架高度方向上位置可调。

[0011] 进一步的技术方案是，取样臂的数目为至少一个；当取样臂为多个时，多个取样臂第一端连接在一起，多个取样臂均匀设置。取样斗具有在取样斗移动方向上朝前设置的取样口。

[0012] 进一步的技术方案是，导料槽呈倒梯形，导料槽下开口呈长条形，导料槽上开口面积大于导料槽下开口面积；高速摄像机和背景板分别设置在导料槽下开口两长边的侧下方。

[0013] 进一步的技术方案是，导料槽内壁设有从导料槽上开口延伸到导料槽下开口的栅条。

[0014] 进一步的技术方案是，导料槽外壁连接有仓壁振动器。

[0015] 进一步的技术方案是，视觉识别机构还包括计算机，计算机接收高速摄像机拍摄的图像并获取粒径数据。

[0016] 与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：本发明提供的混凝土骨料粒径在线监测装置能够将骨料从传送装置例如传送带上取样后，通过视觉识别机构对骨料进行拍照，获得反映骨料颗粒形貌包括粒径大小的图像以供分析使用，拍照后的骨料样品将直接回到传送装置上。具体地，本发明通过旋转式的取样臂将骨料从传送装置上取出，取样臂旋转至其移动轨迹顶端后，骨料从取样斗倒出，骨料经导料槽自由落下，在骨料自由落下过程中，高速摄像机进行拍照。所得照片可以传输到计算机中进行分析后得到骨料粒径的大小及分布。可见，本发明实现了在混凝土生产线中骨料上料时在线监测骨料粒径大小，并且实现了骨料的连续取样监测。
附图说明

[0017] 图1为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例在第一角度下的结构示意图。

[0018] 图2为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例在第二角度下的结构示意图。

[0019] 图3为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例的俯视图。

[0020] 图4为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例中取样机构的工作示意图。

[0021] 图5为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例中骨料进入导料槽的效果示意图。

[0022] 图6为本发明混凝土骨料粒径在线监测装置实施例中视觉识别机构拍照得到的图像示意图。

具体实施方式

[0023] 如图1至6所示，本实施例提供了一种混凝土骨料粒径在线监测装置，其包括支架100、取样机构200和视觉识别机构300。

[0024] 其中，支架100包括第一侧支架110和第二侧支架120，第一侧支架110为梯形支架，梯形支架上设有支撑板111。第一侧支架110和第二侧支架120用于分别安装在输送混凝土骨料的传送装置400的两侧，传送装置400例如可以是传送带。第一侧支架110可以固定在传送装置400的一侧。在本发明的更优选的实施例中，第一侧支架在传送装置上方的高度可调，例如第一侧支架可以安装在传送装置边框的侧面，通过上下移动第一侧支架调整位置再将第一侧支架固定在传送装置边框侧面，从而实现高度调整。

[0025] 取样机构200包括取样臂210、取样斗220和导料槽230。取样臂210第一端可转动地铰接在第一侧支架110的支撑板111上，梯形的第一侧支架110以及支撑板111可以为取样臂210提供稳定的支撑作用。取样臂210第一端与电机240的转轴连接，电机240的主体连接在支撑板111上，电机240用于驱动取样臂210转动。在本实施例中，电机240为可调速微型电机，转速范围为30r/min至60r/min，转速可以根据实际情况进行调整。取样臂210的数目为至少一个，例如可以是三个，具体可以根据实际需要选择。当取样臂210为多个时，多个取样臂210第一端连接在一起，多个取样臂210均匀设置。可以通过调整第一侧支架110的高度进而调整取样臂210的旋转中心。

[0026] 取样斗220连接在取样臂210第二端，可以按照骨料的形状大小在取样臂210第二端更换不同类型和尺寸的取样斗220。取样臂210第二端相对于取样臂210第一端更靠近第二侧支架120，使得取样臂210第二端相对于取样臂210第一端向传送装置400的骨料伸出，便于取样。取样斗220具有容纳骨料的腔体以及在取样斗220的移动方向上朝前设置的取样口221。取样斗220的移动方向是指取样斗220随取样臂210转动而圆周运动的方向，取样口221朝前设置是指取样口221的开口方向沿圆周运动方向朝前。取样口221朝前设置有助于取样。优选地，取样斗220在取样斗220移动轨迹底端的移动方向与传送装置400的移动方向相反，便于取样。

[0027] 导料槽230连接在第二侧支架120上，避免设置在第一支架110上阻碍取样臂210转动。导料槽230具有上开口231和下开口232，上开口232设置在取样斗220移动轨迹顶端的下方，例如可以是正下方、前下方或后下方，用于接住从取样斗220落下的骨料。当取样口221朝前设置时，导料槽230可以位于取样斗220移动轨迹最顶点的前方的位置，该前方的位置是相对于取样斗220在移动轨迹顶端的移动方向而言，以接住从取样口221落下的骨料。

[0028] 在本实施例中，导料槽230呈倒梯形，导料槽230的下开口232呈长条形，导料槽230的上开口231面积大于导料槽230的下开口232面积。下开口232采用上述方式设置有助于得到单层的下落的骨料，减少骨料在拍摄方向上重叠，便于后续拍照分析。导料槽230内壁设有从上开口231延伸到下开口232的栅条233，导料槽230外壁连接有仓壁振动器234，用于将重叠在一起的骨料进行分散。

[0029] 视觉识别机构300包括高速摄像机310、背景板320和计算机。高速摄像机310可以是现有的高速摄像机，只要能够拍摄自由落下的骨料的图像即可，高速摄像机310例如可以是能够以小于1/1000秒的曝光或超过每秒250 帧的帧速率捕获运动图像的设备。背景板320可以根据需要采用合适的尺寸和颜色，只要背景板320的颜色和骨料自有颜色形成对比即可，便于对高速摄像机310拍摄的图像进行分析。高速摄像机310和背景板320分别连接在第二侧支架120上，高速摄像机310和背景板320在导料槽230的下开口232的下方相对设置，具体地，高速摄像机310和背景板320分别设置在导料槽230下开口两长边的侧下方，从而对单层骨料进行拍照。

[0030] 在本发明的更优选的实施例中，导料槽、高速摄像机和背景板角度可调并且在第二侧支架高度方向上位置可调，以调整至最佳拍摄工况。例如第二侧支架上可以具有多个不同高度位置的安装孔，导料槽、高速摄像机和背景板分别通过连接杆与不同高度位置的安装孔配合，实现高度的调整，且连接杆可相对于安装孔转动，实现角度的调整，完成调整后可以通过螺纹紧固件将连接杆固定到安装孔内。

[0031] 计算机（未在图中示出）用于接收高速摄像机310拍摄的图像并获取粒径数据。计算机与高速摄像机310之间可以电连接，也可以通过无线方式传输图像。计算机可以具有图像分析软件，可以根据照片图像获得粒径大小和粒径分布的数据，还可以将获得的数据进行保存并分析。

[0032] 由上可见，本实施例的混凝土骨料粒径在线监测的装置，能够在骨料上料时连续取样并完成监测。作为示例，将本实施例的混凝土骨料粒径在线监测装置应用于混凝土搅拌站石子上料，此时，传送带将石子从石碓运送至混凝土配料楼的配料仓中，将骨料粒径在线监测装置固定在传送带支架边框上。如图4至6所示，在线监测步骤包括：（1）当开始上料时，传送带开始运转，开启混凝土骨料粒径在线监测装置，电机240开始运转，转速可设置为30r/min，取样臂210末端的取样斗220装入传送带表面的石子，取样斗
220逐渐旋转至其移动轨迹顶端，此时取样口221开始向下倾斜，取样斗220内部的石子受到重力的作用会从取样口221掉出；
（2）从取样斗220中掉出的骨料落入导料槽230中，导料槽230内部的栅条233将聚在一团的石料进行分散，并且导料槽230外壁装有仓壁振动机234，有助于石料分散开，导料槽
230的下开口232比上开口231要狭窄，导料槽230内部的石料被筛成单层的石子从导料槽
230的下开口232自由落下。

[0033] （3）导料槽230下方的高速摄像机310将落下的石子颗粒进行拍摄，并将照片500传输至计算机中，计算机将照片500经过图像处理分析后计算得到石子颗粒粒径数据并进行存储和分析。

[0034] 最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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