一种混凝土芯样抗压强度检测方法及设备与流程

本发明属于建筑材料质量检测，具体为一种混凝土芯样抗压强度检测方法及设备。

背景技术：

1、钻芯法是检测混凝土抗压强度的权威方法，其结果直接用于结构安全性鉴定和混凝土质量评判。在传统的钻芯法检测流程中，压力机是核心设备，但其周边的辅助操作，如芯样试件的搬运、在压力机承台上的对中放置、试验后承台的清扫与水平状态恢复，以及试验数据的记录等，均严重依赖人工。

2、随着建筑行业检测需求的日益增长，这种传统的人工作业模式暴露了诸多缺陷。首先，人工搬运和上料效率低下，试件在托盘中随意堆放，不仅容易造成取样错误或遗漏，也无法满足大批量、连续性的检测需求。其次，人工将芯样放置于压力机承台时，难以保证芯样的中心轴线与压力机的加载中心轴线精确重合，由此产生的偏心受压会显著影响抗压强度测试结果的准确性和可靠性。此外，每次抗压试验结束后，压力机承台上会残留大量的混凝土碎块和粉末，必须进行彻底清扫，同时还需检查并调整因受力可能发生微小倾斜的承台，使其恢复水平。这些操作不仅耗时费力，降低了检测的整体效率，而且人工清理过程中存在一定的安全隐患。

3、另外，现有的检测流程中，尺寸测量装置、压力机等设备通常是独立运行的，设备之间缺乏有效的通信与协同调度机制。整个流程的衔接依赖于人工干预，无法形成一个闭环的自动化系统。检测数据也需要人工记录和整理，不仅容易出错，也难以保证数据的真实性和可追溯性，无法满足现代化实验室对信息化管理的要求。

4、因此，亟需一种能够实现混凝土芯样从试件上料、尺寸测量、抗压试验到清扫归位全流程自动化的改造系统，以解决现有检测流程中各环节衔接不畅、定位精度不足、人工依赖严重的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种混凝土芯样抗压强度检测方法及设备，旨在解决现有技术中混凝土芯样检测流程人工依赖度高、作业效率低、定位精度差、无法实现全流程自动化与智能化管理的技术问题。

2、本发明的第一方面是提供一种混凝土芯样抗压强度检测方法，方法基于混凝土芯样抗压强度检测设备来实现，检测设备包括控制系统、机械臂、以及围绕机械臂设置的上料装置、尺寸测量装置和压力机，控制系统分别与机械臂、上料装置、尺寸测量装置和压力机通讯连接；

3、方法包括以下步骤：

4、控制系统控制机械臂通过其上的侧面曲面夹爪，从上料装置的承载板上抓取芯样，并通过侧面曲面夹爪对芯样的位置进行初步修正后，将芯样放置于尺寸测量装置上；

5、在尺寸测量装置判定芯样的尺寸合格后，控制系统控制机械臂通过其上的半圆形对心夹爪，从尺寸测量装置上抓取芯样，并通过半圆形对心夹爪的环抱式对心结构，将芯样精确的放置于压力机的承台中心；

6、在压力机完成抗压试验后，控制系统控制压力机上的清扫推板，先使清扫推板处于竖直状态，以将承台上的大块碎料推入设置于承台一侧的输出机构上；再控制清扫推板旋转至水平状态，通过清扫推板侧面的阵列气孔喷气，吹扫承台表面的细小碎渣；

7、控制系统与数据处理单元通讯连接，通过数据处理单元收集尺寸测量装置输出的尺寸数据、以及压力机输出的压力值，并基于收集到的数据计算抗压强度，自动生成检测报告。

8、进一步的，压力机至少设置两台，控制系统实时监控各台压力机的运行状态，并在其中一台压力机执行加载试验任务期间，控制机械臂为另一台未处于加载试验任务状态的压力机执行上料操作。

9、进一步的，控制系统控制机械臂抓取芯样之前，还包括以下步骤：

10、搬运装置将承载有待测芯样的承载板运送至停放位，并解除对承载板的支撑，使设置于地面上的定位件插入承载板底部的配合结构相嵌合，对承载板的物理坐标进行强制修正；

11、承载板上设置有芯样整理机构，控制系统控制芯样整理机构运行，使其上的多个整理组件分别作用于承载板上的多个芯样，以将各芯样调整至各自所在容纳区域的预设中心位置。

12、进一步的，在压力机完成抗压试验后，还包括以下步骤：

13、承台的下方设置有球形支座；控制系统控制一环形的夹紧机构，使夹紧机构套设于压力机的承台外壁，并在动作后夹紧承台，以使承台基于其下方的球形支座调整至水平状态。

14、进一步的，方法还包括：

15、根据尺寸测量装置输出的尺寸判定结果或压力机输出的强度判定结果，自动执行与判定结果对应的不合格品处置流程；

16、不合格品处置流程包括：

17、当芯样尺寸不合格时，控制机械臂将芯样放回至承载板的原容纳区域；

18、当芯样强度不合格时，控制对应的压力机停机并发出声光报警。

19、本发明的第二方面是提供一种混凝土芯样抗压强度检测设备，包括控制系统、机械臂、以及围绕机械臂设置的上料装置、尺寸测量装置和压力机，控制系统分别与机械臂、上料装置、尺寸测量装置和压力机通讯连接；

20、机械臂的末端设有双头夹爪，双头夹爪包括侧面曲面夹爪和半圆形对心夹爪，控制系统控制机械臂通过侧面曲面夹爪将上料装置上的芯样转运至尺寸测量装置；并在尺寸测量装置判定芯样尺寸合格后，控制机械臂通过半圆形对心夹爪将尺寸测量装置上的芯样转运至压力机的承台中心上；

21、压力机上设置有承台和清扫推板，清扫推板设置在承台一侧，并可绕水平轴线在水平位置与竖直位置之间转动，清扫推板的侧面设有朝向承台表面的阵列气孔，当清扫推板处于竖直状态时，用于将承台上的大块碎料推入设置于承台一侧的输出机构上；当清扫推板处于水平状态时，阵列气孔用于吹扫承台表面的细小碎渣。

22、进一步的，上料装置包括承载板和芯样整理机构，承载板的支腿下方设置有配合结构，地面上对应设置有定位件，定位件与配合结构相配合，用于在承载板就位时对其物理坐标进行强制修正；

23、芯样整理机构用于在机械臂取料前，由控制系统驱动芯样整理机构上的多个整理组件分别作用于承载板上的多个芯样，以将多个芯样调整至各自所在容纳区域的预设中心位置。

24、进一步的，芯样整理机构架设于承载板的上方，包括分别设于承载板相对两侧的两个直线导轨、架设于直线导轨上并沿直线导轨移动的横向梁、以及安装在横向梁上的多个夹持组件；

25、承载板上排列设置有多个容纳区域，各容纳区域用于放置芯样，横向梁沿直线导轨逐列移动，每到达一列芯样所在位置时，夹持组件同时动作，将该列各行容纳区域内偏离中间位置的芯样推回容纳区域的中心位置。

26、进一步的，压力机上还设有归正机构，承台的下方设置有球形支座；

27、归正机构为环形的夹紧机构，夹紧机构套设压力机的承台外壁，夹紧机构动作后夹紧承台，以使承台基于其下方的球形支座恢复至水平状态。

28、进一步的，侧面曲面夹爪和半圆形对心夹爪安装于同一横梁上，横梁可绕机械臂的末端旋转；

29、侧面曲面夹爪包括左右对称布置的两个圆柱形曲面夹持部；

30、半圆形对心夹爪包括左右对称布置的两个半圆环形夹持部，且闭合后形成完整的圆环形抱持结构；

31、控制系统还被配置为通过旋转横梁在侧面曲面夹爪和半圆形对心夹爪之间进行工位切换。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、（1）本发明通过控制系统和各装置之间的通讯连接，实现了芯样从上料、整理、定位、测试到清扫的全流程自动化，大幅提升了检测效率。其中，侧面曲面夹爪在抓取阶段即对芯样进行初步位置修正，消除初始偏差，为后续精密对心提供前置保障；半圆形对心夹爪通过环抱式对心结构实现芯样与承台中心的精确对位，避免偏心加载导致的应力分布不均，从源头保障抗压强度测试结果的准确性；清扫推板以竖直推料与水平吹扫相结合的两阶段清扫方式，实现对承台表面大块碎料和细小粉尘的深度清洁，防止残留物影响后续试验的承压平整度；而数据处理单元的自动采集、计算和报告生成，消除了人工操作环节的误差与延迟，最终实现了混凝土芯样抗压强度检测的高精度、高效率和高自动化。

34、（2）本发明的压力机至少有两台，通过控制系统实时监控各压力机运行状态，在加载试验期间穿插执行辅助操作，使机械臂的等待空闲期被充分利用，大幅提升设备利用率和整体检测效率。

35、（3）本发明通过配合结构与地面的定位件的配合，实现了承载板的强制坐标修正，无需格外的视觉定位系统或传感器，结构简单、成本低廉，为机械臂取料提供了稳定的坐标基准。

36、（4）本发明通过芯样整理机构居中整理，将容纳区域内的芯样调整至预设的中心位置，整理后芯样的中心与容纳区域的中心偏差不超过2mm，解决了不同直径芯样放置偏移及运输振动移位导致的机械臂取料夹偏、脱落问题，大幅提高了全自动检测流程的取料可靠性和连续运行能力；且芯样整理机构结构简单、动作快速，单块承载板的整理时间不超过30秒。