一种骨料自动快检系统及方法与流程

1.本发明涉及骨料检测技术领域，具体涉及一种骨料自动快检系统及方法。


背景技术：

2.骨料是混凝土中最重要的组成部分之一，骨料包括细骨料(沙子等)和粗骨料(石块等)。骨料的质量对混凝土的强度和耐久性有着至关重要的影响。因此骨料检测对于确保混凝土的质量、耐久性和稳定性至关重要，是混凝土生产和工程施工中不可或缺的一环。根据gb/t 14684-2022《建设用砂》和gb/t 14685-2022《建设用卵石、碎石》中的骨料试样取样方法和测试方法，在料堆、皮带运输机、火车、汽车和货船上取样时，分别要求在不同部位随机取样8-15份试样组成一份样品，随后将所取样品通过人工平均分为多份，直至缩分到试验所需量为止。该方法取得的试样具有较高的代表性，但过程极为繁琐，耗时耗力。试样处理完成后再由人工将试样分别送至烘箱和试验筛等各类仪器设备进行含水率和颗粒级配等测试。人工检测试样时也存在操作不规范、效率低和易误判等问题。
3.公告号为cn217237243u的中国专利申请文件公开了一种门架式骨料检测取样设备，该设备为门架式骨料检测取样设备，横梁上的取样装置可实现对骨料的自动取样。但是该设备的横梁限制了可通行车辆高度，其他超高车辆无法从其下方通过，从而会占用较大的车辆通行面积。同时该设备只能完成骨料的取样工作，后续测试工作依然需要人为参与。
4.公告号为cn218271491u的中国专利申请文件公开了一种砂石骨料颗粒级配在线自动检测系统，该系统可实现骨料取样、物料分级、计量和输送功能。但是该系统只能安装在生产前的特定放料区域，适用范围较小。同时该系统中的物料分级装置设计过于复杂，需要通过大量电动或气动阀门、旋转电机、升降电机和电动推杆才能实现骨料的筛分和出料。
5.公告号为cn210269231u的中国专利申请文件公开了一种混凝土细骨料自动取样装置，该装置可实现对运输车车斗内骨料自动控制取样操作。但是因自身结构限制，其取样范围为一条直线，无法做到车斗内全覆盖，若要对车斗内其他位置取样需运输车前后运动才能实现。同时该设备也仅能实现骨料取样，后续试样收集和测试仍需人工参与。
6.综上所述，现有骨料取样和检测大多是分开进行，试样从取样到测试中间依然存在时间差，十分不利于质量管理体系的建立。个别骨料取样和检测集成的系统也存在适用范围小、结构设计复杂、流程过于繁琐等问题。因此，如何实现迅速可靠且全自动的骨料取样及检测，是本领域技术人员有待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提出了一种骨料自动快检系统及方法，能够实现迅速可靠且全自动的骨料取样及检测。
8.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
9.一种骨料自动快检系统，包括骨料取样模块、快检模块、回收模块、控制模块以及报警模块；
10.所述骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，包含立柱、连接在立柱上部的悬臂、连接在悬臂上的升降台、连接在升降台底端的取样和投料器以及安装在升降台底端的高分辨率相机；
11.所述快检模块安装在立柱一侧，包括接料斗、安装在接料斗内的搅拌叶片、安装在接料斗下方的缩分器、安装在缩分器下方的烘干器、与烘干器连接的称重传感器、安装在烘干器下方的筛机和安装在筛机下方的样品托盘、与样品托盘连接的称重传感器、数据处理单元以及计算机；其中所述数据处理单元根据称重传感器数据得到细骨料快检结果，转发高分辨率相机数据和细骨料快检结果到所述计算机；所述计算机用于对高分辨率相机数据进行处理得到粗骨料快检结果；
12.所述回收模块用于回收检测完成后的细骨料；
13.所述控制模块用于控制其他模块工作。
14.其中，所述控制模块包括高位相机以及指令发送单元；高位相机实时拍摄的信息传输到所述计算机，所述计算机还用于对高位相机实时拍摄的信息进行处理得到处理结果，并将处理结果下发给所述指令发送单元；所述指令发送单元根据处理结果发送对应的控制指令；指令发送单元发送对应指令具体如下：
15.所述计算机根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则由指令发送单元发送揭开指令到报警模块，报警模块提醒揭开遮挡物，车斗顶部无遮挡后分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则控制骨料取样模块的取样和投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；若为粗骨料则控制骨料取样模块的高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；若车辆类型为其他则由指令发送单元发送离开指令到报警模块，报警模块提醒车辆离开可取样位置；若无车辆停驻则继续根据高位相机最新拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻。
16.其中，所述回收模块包括安装在样品托盘下方的样品收集器、底端位于样品收集器内的输送管和位于输送管顶端的出料口。
17.其中，控制模块中的指令发送单元设置在所述计算机中；所述计算机为部署在快检模块内的本地计算机或部署在远程的计算机。
18.其中，所述取样和投料器为螺旋取样器、机械手、取样针、负压取样器中的一种或多种。
19.其中，所述立柱、悬臂和升降台之间的连接处设有驱动装置和传动装置，其中驱动装置为伺服电机、步进电机中的一种或多种，传动装置为齿轮、齿条、蜗杆、皮带中的一种或多种。
20.其中，所述报警模块的报警通过扬声器、灯光、显示器中的一种或多种实现。
21.本发明还提供了一种骨料自动快检方法，采用本发明所述系统实现，包括如下步骤：
22.步骤1，骨料自动快检系统开启，进入待机状态，等待车辆进入可取样位置；
23.步骤2，高位相机进行拍摄，计算机根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则进入步骤3；若无车辆停驻则进入步骤1；
24.步骤3，计算机分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则进入步骤4；若车辆类型为其他则进入步骤10；
25.步骤4，计算机分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则进入，步骤5，若车斗顶部无遮挡则进入步骤6；
26.步骤5，报警模块提醒需揭开遮挡物，计算机根据高位相机最新拍摄的信息分析车斗顶部无遮挡后进入步骤6；
27.步骤6，计算机分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则进入步骤7；若为粗骨料则进入步骤9；
28.步骤7，取样、投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗；
29.步骤8，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；
30.步骤9，高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；
31.步骤10，报警模块提醒车辆离开可取样位置；
32.步骤11，高位相机拍摄，计算机判断可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻则进入步骤10，若无车辆停驻则进入步骤1。
33.有益效果
34.1、本发明系统既能完成细骨料的快速检测，也能完成粗骨料的检测，实现取样、检测和回收全程自动化，无需人工处理，并且骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，没有限高，不影响车辆通行。
35.2、本发明系统控制模块中的计算机可以为部署在快检模块内的本地计算机或部署在远程的计算机，所述计算机设有训练好的机器学习模型，通过该模型实现图像处理，得到粗骨料的快检结果，快速准确，并且可以上传到云端。
36.3、本发明系统中的取样和投料器采用螺旋取样器，可以实现深度取样。
37.4、本发明还提供了一种骨料自动快检方法，采用本发明所述系统实现，取样、检测和回收全程自动化，无需人工处理。
38.5、本发明能够识别到运输车是细骨料或粗骨料，自动下达命令进行相应处理，具体地，对于细骨料，直接对运输车上装载的细骨料取样后进行样本检测，对于粗骨料则进行拍照后通过图像处理实现检测，快速准确，无需人工。
附图说明
39.图1为本发明系统整体示意图。
40.图2为本发明系统中取样模块示意图。
41.图3为本发明系统中快检模块的细骨料检测部分示意图。
42.其中，11-取样模块，12-高位相机，13-快检模块，14-回收模块，22-悬臂，23-立柱，24-高分辨率相机，25-升降台，26-取样和投料器，31-接料斗，32-缩分器；33-与烘干器连接的称重传感器；34-烘干器；35-筛机；36-与样品托盘连接的称重传感器；37-样品托盘。
具体实施方式
43.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
44.本发明系统既能实现细骨料检测，也可以实现对粗骨料的检测，对于检测后的细骨料通过回收模块进行回收，全程不需要人为参与，完全自动化处理。
45.本发明系统如图1所示，包括骨料取样模块、快检模块、回收模块、控制模块以及报警模块；
46.所述骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，包含立柱、连接在立柱上部且可围绕立柱旋转运动的悬臂、连接在悬臂上可沿悬臂移动的升降台、连接在升降台底端的取样和投料器以及安装在升降台底端的高分辨率相机；本发明取样模块如图2所示。骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，没有限高，不影响车辆通行。
47.所述快检模块安装在立柱一侧，包括接料斗、安装在接料斗内的搅拌叶片、安装在接料斗下方的缩分器、安装在缩分器下方的烘干器、与烘干器连接的称重传感器、安装在烘干器下方的筛机和安装在筛机下方的样品托盘、与样品托盘连接的称重传感器、数据处理单元以及计算机；其中所述数据处理单元接收高分辨率相机数据，并转发到所述计算机，接收称重传感器数据，对称重传感器数据进行处理得到细骨料快检结果，并将所述细骨料快检结果转发到所述计算机；所述计算机用于对高分辨率相机数据进行处理得到粗骨料快检结果，对所述细骨料快检结果或粗骨料快检结果进行展示；其中，烘干器连接有称重传感器，通过称量样品烘干之前和烘干之后的重量，可以得到样品含水率，烘干完之后通过筛机完成不同粒径大小样品筛选，所述筛机由筛盖、尺寸分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm和0.15mm的孔径筛网以及振动电机组成，每个样品托盘下面设有一个称重传感器，称量出每一种尺寸的沙子重量，可以计算样品的细度模数。本发明系统中快检模块的细骨料检测部分如图3所示。
48.所述回收模块包括安装在样品托盘下方的样品收集器、底端位于样品收集器内的输送管和位于输送管顶端的出料口。完成检测后的样品由安装在样品托盘下方的样品收集器收集，然后通过输送管提升到出料口。输送管通过电机带动旋转，回收过程无需人工。
49.所述控制模块包括高位相机以及指令发送单元；高位相机实时拍摄的信息传输到所述计算机，所述计算机还用于对高位相机实时拍摄的信息进行处理得到处理结果，并将处理结果下发给所述指令发送单元；所述指令发送单元根据处理结果发送对应的控制指令，具体如下：
50.所述计算机根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则由指令发送单元发送揭开指令到报警模块，报警模块提醒揭开遮挡物，车斗顶部无遮挡后分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则控制骨料取样模块的取样和投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；若为粗骨料则控制骨料取样模块的高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；若车辆类型为其他则由指令发送单元发送离开指令到报警模块，报警模块提醒车辆离开可取样位置；若无车辆停驻则继续根据高位相机最新拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻。
51.可选地，控制模块中的指令发送单元可以设置在所述计算机中。所述计算机可以
为部署在快检模块内的本地计算机或部署在远程的计算机。所述计算机设有训练好的机器学习模型，通过该模型实现图像处理，得到粗骨料的快检结果。
52.进一步地，所述取样和投料器为螺旋取样器、机械手、取样针、负压取样器中的一种或多种。本实施例采用螺旋取样器，可以实现深度取样。
53.较佳地，螺旋取样器与高分辨率相机安装在相邻位置。
54.其中，所述立柱、悬臂和升降台之间的连接处可设有驱动装置和传动装置，其中驱动装置可以为伺服电机、步进电机中的一种或多种，传动装置为齿轮、齿条、蜗杆、皮带中的一种或多种。
55.进一步地所述报警模块的报警可以通过扬声器、灯光、显示器中的一种或多种实现。
56.本发明中，所述运输车可以为平板运输车或者高栏运输车，运输物上可以加有篷布。
57.本发明还提供了一种骨料自动快检方法，采用本发明所述系统实现，包括如下步骤：
58.步骤1，骨料自动快检系统开启，进入待机状态，等待车辆进入可取样位置；
59.步骤2，高位相机进行拍摄，计算机根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则进入步骤3；若无车辆停驻则进入步骤1；
60.步骤3，计算机分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则进入步骤4；若车辆类型为其他则进入步骤10；
61.步骤4，计算机分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则进入，步骤5，若车斗顶部无遮挡则进入步骤6；
62.步骤5，报警模块提醒需揭开遮挡物，计算机根据高位相机最新拍摄的信息分析车斗顶部无遮挡后进入步骤6；
63.步骤6，计算机分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则进入步骤7；若为粗骨料则进入步骤9；
64.步骤7，取样、投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗；
65.步骤8，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；
66.步骤9，高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；
67.步骤10，报警模块提醒车辆离开可取样位置；
68.步骤11，高位相机拍摄，计算机判断可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻则进入步骤10，若无车辆停驻则进入步骤1。
69.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种骨料自动快检系统，其特征在于，包括骨料取样模块、快检模块、回收模块、控制模块以及报警模块；所述骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，包含立柱、连接在立柱上部的悬臂、连接在悬臂上的升降台、连接在升降台底端的取样和投料器以及安装在升降台底端的高分辨率相机；所述快检模块安装在立柱一侧，包括接料斗、安装在接料斗内的搅拌叶片、安装在接料斗下方的缩分器、安装在缩分器下方的烘干器、与烘干器连接的称重传感器、安装在烘干器下方的筛机和安装在筛机下方的样品托盘、与样品托盘连接的称重传感器、数据处理单元以及计算机；其中所述数据处理单元根据称重传感器数据得到细骨料快检结果，转发高分辨率相机数据和细骨料快检结果到所述计算机；所述计算机用于对高分辨率相机数据进行处理得到粗骨料快检结果；所述回收模块用于回收检测完成后的细骨料；所述控制模块用于控制其他模块工作。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块包括高位相机以及指令发送单元；高位相机实时拍摄的信息传输到所述计算机，所述计算机还用于对高位相机实时拍摄的信息进行处理得到处理结果，并将处理结果下发给所述指令发送单元；所述指令发送单元根据处理结果发送对应的控制指令；指令发送单元发送对应指令具体如下：根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则发送揭开指令到报警模块，报警模块提醒揭开遮挡物，车斗顶部无遮挡后分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则控制骨料取样模块的取样和投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；若为粗骨料则控制骨料取样模块的高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；若车辆类型为其他则发送离开指令到报警模块，报警模块提醒车辆离开可取样位置；若无车辆停驻则继续根据高位相机最新拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻。3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述回收模块包括安装在样品托盘下方的样品收集器、底端位于样品收集器内的输送管和位于输送管顶端的出料口。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，控制模块中的指令发送单元设置在所述计算机中；所述计算机为部署在快检模块内的本地计算机或部署在远程的计算机。5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述取样和投料器为螺旋取样器、机械手、取样针、负压取样器中的一种或多种。6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述立柱、悬臂和升降台之间的连接处设有驱动装置和传动装置，其中驱动装置为伺服电机、步进电机中的一种或多种，传动装置为齿轮、齿条、蜗杆、皮带中的一种或多种。7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述报警模块的报警通过扬声器、灯光、显示器中的一种或多种实现。8.一种骨料自动快检方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述系统实现，包括如下步骤：
步骤1，骨料自动快检系统开启，进入待机状态，等待车辆进入可取样位置；步骤2，高位相机进行拍摄，计算机根据高位相机实时拍摄的信息分析可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻在可取样位置则进入步骤3；若无车辆停驻则进入步骤1；步骤3，计算机分析车辆类型，若车辆类型为骨料运输车则进入步骤4；若车辆类型为其他则进入步骤10；步骤4，计算机分析车斗顶部是否有遮挡，若车斗顶部有遮挡则进入，步骤5，若车斗顶部无遮挡则进入步骤6；步骤5，报警模块提醒需揭开遮挡物，计算机根据高位相机最新拍摄的信息分析车斗顶部无遮挡后进入步骤6；步骤6，计算机分析车斗内的骨料类型，若为细骨料则进入步骤7；若为粗骨料则进入步骤9；步骤7，取样、投料器取出细骨料样品并放入快检模块内的接料斗；步骤8，快检模块检测完成后将细骨料样品放入回收模块，然后由回收模块将细骨料样品送至运输车；步骤9，高分辨率相机对车斗内粗骨料进行拍摄，由计算机分析粗骨料粒形和级配；步骤10，报警模块提醒车辆离开可取样位置；步骤11，高位相机拍摄，计算机判断可取样位置是否有车辆停驻，若有车辆停驻则进入步骤10，若无车辆停驻则进入步骤1。

技术总结
本发明提出了一种骨料自动快检系统及方法，能够实现迅速可靠且全自动的骨料取样及检测。本发明系统既能完成细骨料的快速检测，也能完成粗骨料的检测，实现取样、检测和回收全程自动化，并且骨料取样模块采用单立柱悬臂机器人，没有限高，不影响车辆通行。本发明能够识别到运输车是细骨料或粗骨料，自动下达命令进行相应处理，具体地，对于细骨料，直接对运输车上装载的细骨料取样后进行样本检测，对于粗骨料则进行拍照后通过图像处理实现检测，快速准确，无需人工。无需人工。无需人工。


技术研发人员：刘离 杨文 阳凡 欧阳丛森 晏釜 陈泓任 邱叶思亮 涂玉林 颜坤
受保护的技术使用者：中建西部建设建材科学研究院有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/24