專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海運(yùn)中適運(yùn)水份極限測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)第85屆會(huì)議通過(guò)了《經(jīng)修正的1974年國(guó)際海上人命安全公約》第VI章和第VII章的修正案，同時(shí)通過(guò)了《國(guó)際海運(yùn)固體散裝貨物規(guī)則》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《MSBC規(guī)則》)，該修正案和規(guī)則將于2011年I月I日強(qiáng)制生效。根據(jù)《頂SBC規(guī)則》的規(guī)定，部分固體散裝貨物在交付船舶運(yùn)輸前，應(yīng)對(duì)其物理、化學(xué)性質(zhì)和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于《MSBC規(guī)則》中規(guī)定的易流態(tài)化物質(zhì)，海事管理機(jī)構(gòu)在辦理固體散裝貨物申報(bào)備案手續(xù)時(shí)，應(yīng)要求提交貨物適運(yùn)水分極限和貨物含水量證明。貨物適運(yùn)水分極限的檢測(cè)應(yīng)在裝貨前六個(gè)月內(nèi)按照《MSBC規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行取樣和檢測(cè)，如期間發(fā)生可改變貨物適運(yùn)水分極限的情況，應(yīng)予以重新取樣和檢測(cè)。貨物含水量的檢測(cè)應(yīng)在裝貨前7日內(nèi)按照《MSBC規(guī)則》的規(guī)定進(jìn)行取樣和檢測(cè)，如期間發(fā)生可改變貨物含水量的降水等情況，應(yīng)予以重新取樣和檢測(cè)。貨物含水量超過(guò)貨物適運(yùn)水分極限的，不得裝船運(yùn)輸。目前在國(guó)際海運(yùn)測(cè)試適運(yùn)水份極限(TML)的通用方法中的流盤(pán)試驗(yàn)，其用于測(cè)試易流態(tài)化物質(zhì)的水份含量、易流態(tài)化物質(zhì)的流盤(pán)振動(dòng)力或離心力作用下的流動(dòng)水份點(diǎn)(FMP)及試驗(yàn)物質(zhì)的適運(yùn)水份極限。在流盤(pán)實(shí)驗(yàn)中，目前的技術(shù)是將待測(cè)易流化物質(zhì)按照標(biāo)準(zhǔn)要求圓模中搗實(shí)，待測(cè)易流化物質(zhì)在圓模中分成三層(形成試樣)，第一層約占圓模深度的三分之一，第二層應(yīng)約達(dá)到圓模深度的三分之二，第三層應(yīng)剛好達(dá)到圓模頂邊的下部，然后撤去圓模，然后通過(guò)手工對(duì)試樣在流盤(pán)上25次/分，12. 5毫米高處升落50次，如果試樣散落，則說(shuō)明試樣的含水量低于流動(dòng)水份點(diǎn)，此時(shí)需要對(duì)待測(cè)易流化物質(zhì)進(jìn)行噴灑水份，然后再取樣試驗(yàn)，直到試樣試驗(yàn)不會(huì)散落為止。在上述試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)流盤(pán)的升落通過(guò)人工手動(dòng)的操作，采用人工手動(dòng)升落的操使操作人員的工作量比較大，也會(huì)相當(dāng)?shù)男量?，而且轉(zhuǎn)速和升落的高度都不容易達(dá)到完全精準(zhǔn)的控制，這對(duì)試驗(yàn)的準(zhǔn)確度帶來(lái)一定的誤差，甚至嚴(yán)重的試驗(yàn)失誤。因此亟需一種能夠提高試驗(yàn)準(zhǔn)確度、減輕試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高試驗(yàn)準(zhǔn)確度、減輕試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)電性連接的主體結(jié)構(gòu)，其中
所述控制系統(tǒng)包括工控機(jī)和信號(hào)解析板，所述工控機(jī)給驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送控制命令，所述信號(hào)解析板連接于所述工控機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置之間，根據(jù)所述控制命令生成適于控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
所述主體結(jié)構(gòu)包括
測(cè)試圓缸，所述測(cè)試圓缸內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔；
驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)搗棒，所述搗棒固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置上，所述驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)；
振動(dòng)裝置，所述振動(dòng)裝置安設(shè)于所述測(cè)試圓缸之下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)；測(cè)試棒裝置，所述測(cè)試棒裝置包括支架及測(cè)試棒，所述測(cè)試棒可定位在所述支架上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)及懸臂系統(tǒng)，所述懸臂系統(tǒng)包括X懸臂、Y懸臂及Z懸臂，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述X懸臂、Y懸臂及Z懸臂帶動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。所述支架預(yù)設(shè)有定位孔，所述測(cè)試棒包括平衡桿及與所述平衡桿連接的測(cè)試頭，所述平衡桿穿過(guò)所述定位孔，對(duì)所述測(cè)試棒的水平高度進(jìn)行定位，且對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。所述支架包括有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架均開(kāi)設(shè)有具有同一中心線(xiàn)的所述定位孔。所述自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀還設(shè)置有視覺(jué)系統(tǒng)，所述視覺(jué)系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)所述凹腔的位置信息進(jìn)行跟蹤，并將所述凹腔的位置信息反饋至所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述位置信息，調(diào)整所述懸臂系統(tǒng)的初始位置后，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述懸臂系統(tǒng)帶動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。所述信號(hào)解析板與所述驅(qū)動(dòng)裝置之間還設(shè)置有用于產(chǎn)生匹配所述驅(qū)動(dòng)裝置的功率的的功率驅(qū)動(dòng)板。所述控制系統(tǒng)裝設(shè)于機(jī)柜上，所述機(jī)柜設(shè)置有溫度顯示窗口及濕度顯示窗口，所述溫度顯示窗口及濕度顯示窗口分別用于安裝溫度顯示裝置及濕度顯示裝置。所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括有搗棒固定件，所述搗棒固定件包括有用于固定安裝到所述懸臂系統(tǒng)上的安裝部，所述安裝部水平彎折延伸形成用于固定所述搗棒的安裝孔。所述搗棒內(nèi)設(shè)有與所述控制系統(tǒng)電性連接的壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與所述搗棒的搗棒頭之間的壓力大小的信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述壓力大小的信息決定是否停止對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。所述振動(dòng)裝置與所述控制系統(tǒng)電性連接，且所述控制系統(tǒng)預(yù)存有驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)裝置的程序，并對(duì)所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是提供一種進(jìn)行自動(dòng)化插入度試驗(yàn)的方法，其包括如下步驟
(1)初始化控制系統(tǒng)，且將被測(cè)物質(zhì)放置于凹腔內(nèi)部，進(jìn)入待試驗(yàn)狀態(tài)；
(2)用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)所述凹腔的位置信息進(jìn)行跟蹤，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述凹腔的位置信息調(diào)整搗棒的初始位置；
(3)所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與搗棒的搗棒頭之間的壓力大小的信息，當(dāng)所述壓力大小達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力數(shù)值時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置停止搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)； (4)判斷是否仍需繼續(xù)向凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，若是，則繼續(xù)向向凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，并執(zhí)行步驟(2)- (6)，若否，則執(zhí)行下一步驟；
(5)通過(guò)所述控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)裝置對(duì)測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)；
(6)讓測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)，對(duì)插入度進(jìn)行試驗(yàn)。在步驟(3)中，控制系統(tǒng)中預(yù)存有至少一個(gè)所述壓力數(shù)值，控制系統(tǒng)對(duì)比所述壓力大小與預(yù)存的所述壓力數(shù)值的差異，若差異在誤差范圍之內(nèi)，則控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置停止搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，若差異超出誤差范圍，則控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)搗棒繼續(xù)對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。在步驟(5)中，控制系統(tǒng)可以對(duì)振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行預(yù)先編程，并進(jìn)行存儲(chǔ)，且通過(guò)設(shè)置變頻器對(duì)所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行控制。所述測(cè)試圓缸包括有上底板、下底板及設(shè)置于所述上底板及下底板之間的缸體，所述下底板通過(guò)夾緊件夾緊固定，所述缸體的內(nèi)部形成所述凹腔。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的手工對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行搗實(shí)，由于在所述測(cè)試圓缸內(nèi)，手工無(wú)法控制對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行精確的、均勻的搗實(shí)，造成被測(cè)物質(zhì)的結(jié)實(shí)程度不均勻，手工搗實(shí)后的被測(cè)物質(zhì)并不能成為一個(gè)整體，使得測(cè)試的準(zhǔn)確度無(wú)法掌握。而由于本發(fā)明自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀中，試驗(yàn)儀包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)電性連接的主體結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括所述測(cè)試圓缸、驅(qū)動(dòng)裝置、振動(dòng)裝置及測(cè)試裝置，所述測(cè)試圓缸內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)搗棒，所述搗棒固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置上，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，所述振動(dòng)裝置安設(shè)于所述測(cè)試圓缸之下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)，所述測(cè)試棒裝置包括支架及測(cè)試棒，所述測(cè)試棒可定位在所述支架上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。所述搗棒是固定安裝到所述驅(qū)動(dòng)裝置上，所述驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)的搗實(shí)力度和移動(dòng)位移均可以達(dá)到精確控制，因此能夠確保被測(cè)物質(zhì)被搗實(shí)之后是一個(gè)完整的均勻硬度的整體，而且可以根據(jù)自己的需要預(yù)先對(duì)搗棒和被測(cè)物質(zhì)之間的最大壓力進(jìn)行預(yù)先編程，因此可以對(duì)被搗實(shí)后的被測(cè)物質(zhì)的硬度進(jìn)行精確控制。通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1為本發(fā)明自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為如圖1所示的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀的主體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為如圖1所示的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀的驅(qū)動(dòng)裝置安裝有搗棒的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為如圖1所示的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀的控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)裝置連接的電路原理圖。圖5為如圖1所示的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中類(lèi)似的元件標(biāo)號(hào)代表類(lèi)似的元件。如上所述，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀100，包括控制系統(tǒng)IOOa及與所述控制系統(tǒng)IOOa電性連接的主體結(jié)構(gòu)100b，所述控制系統(tǒng)IOOa包括工控機(jī)I和信號(hào)解析板2，所述工控機(jī)I給驅(qū)動(dòng)裝置20發(fā)送控制命令，所述信號(hào)解析板2連接于所述工控機(jī)I與驅(qū)動(dòng)裝置20之間，根據(jù)所述控制命令生成適于控制驅(qū)動(dòng)裝置20的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
所述主體結(jié)構(gòu)IOOb包括
測(cè)試圓缸10，所述測(cè)試圓缸10內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔11，被測(cè)物質(zhì)是指通過(guò)海運(yùn)的固體散裝貨物，包括泥沙、煤炭等；
驅(qū)動(dòng)裝置20，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述搗棒22，所述搗棒22固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置20上，所述驅(qū)動(dòng)裝置20驅(qū)動(dòng)所述搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，所述驅(qū)動(dòng)裝置20包括步進(jìn)電機(jī)23及懸臂系統(tǒng)24，所述懸臂系統(tǒng)24包括X懸臂24a、Y懸臂24b及Z懸臂24c，所述步進(jìn)電機(jī)23驅(qū)動(dòng)所述X懸臂24a、Y懸臂24b及Z懸臂24c帶動(dòng)所述搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，在實(shí)際操作過(guò)程中，工作人員可以對(duì)所述控制系統(tǒng)IOOa進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，即預(yù)存有控制所述驅(qū)動(dòng)裝置20運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)程序，所述X懸臂24a、Y懸臂24b及Z懸臂24c按照預(yù)存的驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)轉(zhuǎn)，而所述X懸臂24a、Y懸臂24b及Z懸臂24c均為通過(guò)所述步進(jìn)電機(jī)23進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所述搗棒22是固定安裝在所述Z懸臂24c上，因此所述搗棒22將按照預(yù)定的運(yùn)行軌跡對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行搗實(shí)；
振動(dòng)裝置30，所述振動(dòng)裝置30安設(shè)于所述測(cè)試圓缸10之下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸10進(jìn)行振動(dòng)，所述振動(dòng)裝置30為豎直振動(dòng)裝置，為所述控制系統(tǒng)IOOa進(jìn)行控制，所述控制系統(tǒng)IOOa可以對(duì)所述振動(dòng)裝置30的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)先編程，在所述測(cè)試圓缸10與所述振動(dòng)裝置30之間還設(shè)置有固定板50，為了確保所述測(cè)試圓缸10能夠受到均勻的振動(dòng)，因此所述振動(dòng)裝置30啟動(dòng)前，必須確保所述測(cè)試圓缸10固定到所述固定板50上，而當(dāng)所述自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀100試驗(yàn)完成時(shí)，能夠方便的將所述測(cè)試圓缸10內(nèi)的被測(cè)物質(zhì)倒出，因此測(cè)試圓缸10與所述固定板是通過(guò)均勻的設(shè)置肘夾件60進(jìn)行固定；
如圖2所示，測(cè)試棒裝置40，所述測(cè)試棒裝置40包括支架41及測(cè)試棒42，所述測(cè)試棒42可定位在所述支架41上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒42自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)，所述支架41是安裝到一具有標(biāo)尺的豎直桿43上，并可以在所述豎直桿43上滑動(dòng)，根據(jù)需參考標(biāo)尺，將所述測(cè)試棒42固定到需要試驗(yàn)的水平高度。如圖2所示,所述支架41預(yù)設(shè)有定位孔(圖上未視),所述測(cè)試棒42包括平衡桿42a及與所述平衡桿42a連接的測(cè)試頭42b，所述平衡桿42a穿過(guò)所述定位孔，對(duì)所述測(cè)試棒42的水平高度進(jìn)行定位，且對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒42自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。所述支架41包括有第一支架41a和第二支架41b，所述第一支架41a和第二支架41b均開(kāi)設(shè)有具有同一中心線(xiàn)的所述定位孔。 所述自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀100還設(shè)置有視覺(jué)系統(tǒng)70，所述視覺(jué)系統(tǒng)70與所述控制系統(tǒng)IOOa電性連接，所述視覺(jué)系統(tǒng)70對(duì)所述凹腔11的位置信息進(jìn)行跟蹤，并將所述凹腔11的位置信息反饋至所述控制系統(tǒng)100a，所述控制系統(tǒng)IOOa根據(jù)所述位置信息，調(diào)整所述懸臂系統(tǒng)24的初始位置后，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置20驅(qū)動(dòng)所述懸臂系統(tǒng)24帶動(dòng)所述搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。所述信號(hào)解析板2與所述驅(qū)動(dòng)裝置20之間還設(shè)置有用于產(chǎn)生匹配所述驅(qū)動(dòng)裝置的功率的的功率驅(qū)動(dòng)板3。所述控制系統(tǒng)IOOa裝設(shè)于機(jī)柜4上，所述機(jī)柜4設(shè)置有溫度顯示窗口及濕度顯示窗口，所述溫度顯示窗口及濕度顯示窗口分別用于安裝溫度顯示裝置5及濕度顯示裝置6，通過(guò)所述溫度顯示裝置5及濕度顯示裝置6能夠讓工作人員隨時(shí)掌握自動(dòng)化插入度試驗(yàn)所處的環(huán)境的環(huán)境參數(shù)。所述驅(qū)動(dòng)裝置20還包括有搗棒固定件25，所述搗棒固定件25包括有用于固定安裝到所述懸臂系統(tǒng)24上的安裝部25a，所述安裝部25a水平彎折延伸形成用于固定所述搗棒22的安裝孔25b，所述搗棒22套設(shè)于所述安裝孔25b上，對(duì)搗棒22進(jìn)行固定。所述搗棒22內(nèi)設(shè)有與所述控制系統(tǒng)IOOa電性連接的壓力傳感器(圖上未視)，所述壓力傳感器用于檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與所述搗棒22的搗棒頭之間的壓力大小的信息，所述壓力傳感器可以裝設(shè)于所述搗棒22的內(nèi)部對(duì)所述搗棒22的棒頭與被測(cè)物質(zhì)之間的壓力大小進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)電流的形式輸出所述壓力大小的信息給所述控制系統(tǒng)100a，所述控制系統(tǒng)IOOa根據(jù)所述壓力大小的信息決定是否停止對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。所述振動(dòng)裝置30與所述控制系統(tǒng)IOOa電性連接，且所述控制系統(tǒng)IOOa預(yù)存有驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)裝置30的程序，并對(duì)所述振動(dòng)裝置30的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行控制，在實(shí)際應(yīng)用中，所述振動(dòng)裝置30的振動(dòng)強(qiáng)度可以通過(guò)變頻器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。所述測(cè)試圓缸10包括有上底板11、下底板13及設(shè)置于所述上底板11及下底板13之間的缸體12，所述下底板13通過(guò)夾緊件14夾緊固定，所述缸體12的內(nèi)部形成所述凹腔11。提供一種進(jìn)行自動(dòng)化插入度試驗(yàn)的方法，其包括如下步驟
SOOl初始化控制系統(tǒng)，且將被測(cè)物質(zhì)放置于凹腔內(nèi)部，進(jìn)入待試驗(yàn)狀態(tài)；
S002用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)所述凹腔的位置信息進(jìn)行跟蹤，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述凹腔的位置信息調(diào)整搗棒的初始位置，使所述搗棒的初始位置處于默認(rèn)狀態(tài)；
S003所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與搗棒的搗棒頭之間的壓力大小的信息，當(dāng)所述壓力大小達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力數(shù)值時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置停止搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)；
S004判斷是否仍需繼續(xù)向凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，若是，則繼續(xù)向向凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，并執(zhí)行步驟(2)- (6)，若否，則執(zhí)行下一步驟；
S005通過(guò)所述控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)裝置對(duì)測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)；
S006讓測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)，對(duì)插入度進(jìn)行試驗(yàn)。在步驟S003中，控制系統(tǒng)I中預(yù)存有至少一個(gè)所述壓力數(shù)值，控制系統(tǒng)IOOa對(duì)比所述壓力大小與預(yù)存的所述壓力數(shù)值的差異，若差異在誤差范圍之內(nèi)，則控制系統(tǒng)IOOa控制驅(qū)動(dòng)裝置20停止搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，若差異超出誤差范圍，則控制系統(tǒng)IOOa控制驅(qū)動(dòng)裝置20驅(qū)動(dòng)搗棒22繼續(xù)對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。在步驟S005中，控制系統(tǒng)IOOa可以對(duì)振動(dòng)裝置30的振動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行預(yù)先編程，并進(jìn)行存儲(chǔ)，且通過(guò)設(shè)置變頻器對(duì)所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行控制。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的手工對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行搗實(shí)，由于在所述測(cè)試圓缸10內(nèi)，手工無(wú)法控制對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行精確的、均勻的搗實(shí)，造成被測(cè)物質(zhì)的結(jié)實(shí)程度不均勻，手工搗實(shí)后的被測(cè)物質(zhì)并不能成為一個(gè)整體，使得測(cè)試的準(zhǔn)確度無(wú)法掌握。而由于本發(fā)明自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀100中，所述測(cè)試圓缸10內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔11，被測(cè)物質(zhì)是指通過(guò)海運(yùn)的固體散裝貨物，包括泥沙、煤炭等；所述驅(qū)動(dòng)裝置20用于驅(qū)動(dòng)所述搗棒22，所述搗棒22固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置20上，所述驅(qū)動(dòng)裝置20驅(qū)動(dòng)所述搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，所述振動(dòng)裝置30安設(shè)于所述測(cè)試圓缸10之下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸10進(jìn)行振動(dòng)，所述測(cè)試棒裝置40包括支架41及測(cè)試棒42，所述測(cè)試棒42可定位在所述支架41上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒42自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)，所述支架41是安裝到一具有標(biāo)尺的豎直桿43上，并可以在所述豎直桿43上滑動(dòng)，根據(jù)需要固定到需要試驗(yàn)的水平高度。所述驅(qū)動(dòng)裝置20對(duì)搗棒22對(duì)被測(cè)物質(zhì)的搗實(shí)力度和移動(dòng)位移均可以達(dá)到精確控制，因此能夠確保被測(cè)物質(zhì)被搗實(shí)之后是一個(gè)完整的均勻硬度的整體，而且可以根據(jù)自己的需要預(yù)先對(duì)搗棒22和被測(cè)物質(zhì)之間的最大壓力進(jìn)行預(yù)先編程，因此可以對(duì)被搗實(shí)后的被測(cè)物質(zhì)的硬度進(jìn)行精確控制。以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)電性連接的主體結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述控制系統(tǒng)包括工控機(jī)和信號(hào)解析板，所述工控機(jī)給驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送控制命令，所述信號(hào)解析板連接于所述工控機(jī)與驅(qū)動(dòng)裝置之間，根據(jù)所述控制命令生成適于控制驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 所述主體結(jié)構(gòu)包括 測(cè)試圓缸，所述測(cè)試圓缸內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔； 驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)搗棒，所述搗棒固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置上，所述驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)； 振動(dòng)裝置，所述振動(dòng)裝置安設(shè)于所述測(cè)試圓缸之下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)； 測(cè)試棒裝置，所述測(cè)試棒裝置包括支架及測(cè)試棒，所述測(cè)試棒可定位在所述支架上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括步進(jìn)電機(jī)及懸臂系統(tǒng)，所述懸臂系統(tǒng)包括X懸臂、Y懸臂及Z懸臂，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述X懸臂、Y懸臂及Z懸臂帶動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀還設(shè)置有視覺(jué)系統(tǒng)，所述視覺(jué)系統(tǒng)與所述控制系統(tǒng)電性連接，所述視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)所述凹腔的位置信息進(jìn)行跟蹤，并將所述凹腔的位置信息反饋至所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述位置信息，調(diào)整所述懸臂系統(tǒng)的初始位置后，控制所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述懸臂系統(tǒng)帶動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述信號(hào)解析板與所述驅(qū)動(dòng)裝置之間還設(shè)置有用于產(chǎn)生匹配所述驅(qū)動(dòng)裝置的功率的的功率驅(qū)動(dòng)板。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述支架預(yù)設(shè)有定位孔，所述測(cè)試棒包括平衡桿及與所述平衡桿連接的測(cè)試頭，所述平衡桿穿過(guò)所述定位孔，對(duì)所述測(cè)試棒的水平高度進(jìn)行定位，且對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述支架包括有第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架均開(kāi)設(shè)有具有同一中心線(xiàn)的所述定位孔。
7.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述控制系統(tǒng)裝設(shè)于機(jī)柜上，所述機(jī)柜設(shè)置有溫度顯示窗口及濕度顯示窗口，所述溫度顯示窗口及濕度顯示窗口分別用于安裝溫度顯示裝置及濕度顯示裝置。
8.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括有搗棒固定件，所述搗棒固定件包括有用于固定安裝到所述懸臂系統(tǒng)上的安裝部，所述安裝部水平彎折延伸形成用于固定所述搗棒的安裝孔。
9.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述搗棒內(nèi)設(shè)有與所述控制系統(tǒng)電性連接的壓力傳感器，所述壓力傳感器用于檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與所述搗棒的搗棒頭之間的壓力大小的信息，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳遞給所述控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述壓力大小的信息決定是否停止對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。
10.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，其特征在于，所述測(cè)試圓缸包括有上底板、下底板及設(shè)置于所述上底板及下底板之間的缸體，所述下底板通過(guò)夾緊件夾緊固定，所述缸體的內(nèi)部形成所述凹腔。
11.一種利用如權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀，進(jìn)行自動(dòng)化插入度試驗(yàn)方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)初始化控制系統(tǒng)，且將被測(cè)物質(zhì)放置于凹腔內(nèi)部，進(jìn)入待試驗(yàn)狀態(tài)； (2)用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)所述凹腔的位置信息進(jìn)行跟蹤，所述控制系統(tǒng)根據(jù)所述凹腔的位置信息調(diào)整搗棒的初始位置處于默認(rèn)狀態(tài)； (3)所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)與搗棒的搗棒頭之間的壓力大小的信息，當(dāng)所述壓力大小達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力數(shù)值時(shí)，所述控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置停止搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)； (4)判斷是否仍需繼續(xù)向凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，若是，則繼續(xù)向所述凹腔內(nèi)放置被測(cè)物質(zhì)，并執(zhí)行步驟(2)- (6)，若否，則執(zhí)行下一步驟； (5)通過(guò)所述控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)裝置對(duì)測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)； (6)讓測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)，對(duì)插入度進(jìn)行試驗(yàn)。
12.如權(quán)利要求11所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)的方法，其特征在于，在步驟(3)中，控制系統(tǒng)中預(yù)存有至少一個(gè)所述壓力數(shù)值，控制系統(tǒng)對(duì)比所述壓力大小與預(yù)存的所述壓力數(shù)值的差異，若差異在誤差范圍之內(nèi)，則控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置停止搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)，若差異超出誤差范圍，則控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)搗棒繼續(xù)對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)。
13.如權(quán)利要求11所述的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)的方法，其特征在于，在步驟(5)中，控制系統(tǒng)可以對(duì)振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間進(jìn)行預(yù)先編程，并進(jìn)行存儲(chǔ)，且通過(guò)設(shè)置變頻器對(duì)所述振動(dòng)裝置的振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法，試驗(yàn)儀包括控制系統(tǒng)及與所述控制系統(tǒng)電性連接的主體結(jié)構(gòu)，所述主體結(jié)構(gòu)包括測(cè)試圓缸，所述測(cè)試圓缸內(nèi)設(shè)有用于盛裝被測(cè)物質(zhì)的凹腔；驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)搗棒，所述搗棒固定安裝在所述驅(qū)動(dòng)裝置上，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述搗棒對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行壓實(shí)；振動(dòng)裝置，所述振動(dòng)裝置安設(shè)于所述測(cè)試圓缸下，并對(duì)所述測(cè)試圓缸進(jìn)行振動(dòng)；測(cè)試棒裝置，所述測(cè)試棒裝置包括支架及測(cè)試棒，所述測(cè)試棒可定位在所述支架上，對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，讓所述測(cè)試棒自由降落插入被測(cè)物質(zhì)內(nèi)。本發(fā)明公開(kāi)的自動(dòng)化插入度試驗(yàn)儀及試驗(yàn)方法能夠提高試驗(yàn)準(zhǔn)確度、減輕試驗(yàn)人員工作強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01N33/00GK103063810SQ201210593539
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者邱利明, 陳益思, 范靜宏, 郭冰 申請(qǐng)人:深圳國(guó)技儀器有限公司