一種既有玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統的製作方法

2023-04-26 21:03:36

一種既有玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種既有玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統，用於現場測試玻璃幕牆結構膠的力學性能，其主要由驅動控制系統(1)、電源系統(2)、固定吸盤真空維持系統(3)以及拉力吸盤真空維持系統(4)組成。其中上述系統分別容置在由支架在前後及左右兩側上支承的A-D四個箱體內。其中驅動控制系統接收檢測數據對步進電機進行控制，電源系統為各個系統提供電源，該系統中的固定吸盤將測試系統安裝固定到幕牆上，拉力吸盤與玻璃幕牆相接觸並對玻璃施加載荷。玻璃幕牆上的載荷和形變分別通過應力傳感器和位移傳感器獲得，從而可通過數據採集及分析裝置得出玻璃幕牆上結構膠的載荷-形變函數曲線，並進行外顯或輸出。固定及拉力吸盤真空維持系統保證在檢測期間，各吸盤內保持一定的真空度。本系統能夠準確地測量結構膠粘結強度，具有體積小、重量輕、操作簡單、測量準確等優點。
【專利說明】一種既有玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種既有玻璃幕牆結構膠的力學性能現場檢測系統。
【背景技術】
[0002]現在的玻璃幕牆結構膠的力學性能檢測方法，只限於試驗室制樣檢測。幕牆結構膠試驗室制樣檢測僅適合新建幕牆的結構膠產品進行檢驗，僅能得到膠體自身的拉伸強度和拉伸率；對既有幕牆而言，安全性鑑定的關鍵是結構膠拉伸粘結強度，其不僅取決於結構膠自身的拉伸強度，還取決於粘結表面處理、是否選用底塗、打膠質量等其它工藝因素以及室外環境變化的影響；既有幕牆結構膠受上述條件的影響，使得試驗室檢測與現場實際情況存在很大偏離，試驗室檢測無法真實反映既有幕牆結構膠的質量情況。現有技術中提出了通過測量在局部加載的條件下所獲得的撓度，來確定結構密封膠失效部位的試驗裝置和方法，然而，這種測試方法還應考慮確定撓度和結構膠失效之間的關係以及影響撓度的各種因素，且試驗現場可能破壞幕牆玻璃面板，現場試驗複雜，只能作為研究使用，測試方法很難推廣使用。

【發明內容】

[0003]本發明的主要目的在於提供一種操作簡單、測量準確、能適應現場環境的玻璃幕牆粘結性能的檢測系統。它能向玻璃幕牆施加一定的拉應力載荷並同時測量玻璃幕牆上發生的形變，得出玻璃幕牆結構膠的力學性能，從而進一步估計結構膠乃至玻璃幕牆的安全性能；並能夠通過測控界面，實現手動/自動切換檢測模式，自動數據採集以及自動數據保存。
[0004]本發明是這樣實現的，一種玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統，其特徵在於:包括驅動控制系統1、電源系統2、固定吸盤真空維持系統3以及拉力吸盤真空維持系統4 ；
[0005]其中所述驅動控制系統I包括控制器5、步進電機驅動裝置7、人機界面操作裝置8 ;其中控制器接收傳感器中測得的位移和/或應力信號，在內部進行運算後將信號分別傳輸到步進電機驅動裝置和人機界面操作裝置中，以實現驅動控制和人機互動操作；
[0006]其中所述電源系統2包括多塊彼此間串聯連接的、具有一定工作電壓的蓄電池；
[0007]其中所述固定吸盤真空維持系統3包括第一真空傳感器15、第一逆止閥16、第一真空泵17以及第一分氣模塊18 ;其中第一真空泵17通過第一逆止閥16與第一分氣模塊18相連接；第一真空傳感器15檢測固定吸盤內的真空度並控制第一真空泵17的運行以將固定吸盤內的真空度維持在設定值；
[0008]其中所述拉力吸盤真空維持系統4包括第二真空傳感器19、第二逆止閥20、第二真空泵21以及第二分氣模塊22 ;其中第二真空泵21通過第二逆止閥20與第二分氣模塊22相連接；第二真空傳感器19檢測拉力吸盤內的真空度並控制第二真空泵21的運行以將拉力吸盤內的真空度維持在設定值。
[0009]其中，優選地，上述系統分別容置在由支架在前後及左右兩側上支承的A-D四個箱體內。
[0010]優選地，所述驅動控制系統中還包括應力/位移微調裝置9，以在進行試驗前對應力/位移的初始條件進行調整。
[0011]優選地，所述驅動控制系統I進一步包括步進電機手動/自動驅動盒6，以實現分別通過控制器或操作人員手動這兩種方式對步進電機進行操作控制。
[0012]優選地，控制器5與人機界面操作裝置8間通過數據連接，從而在兩者間進行雙向的數據傳輸。
[0013]優選地，所述驅動控制系統I中還設置帶有應力顯示錶11及位移顯示錶12，以將應力和位移值進行顯示或外傳。
[0014]本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0015]1.本發明採用拉力吸盤與待測樣品(即現場的玻璃幕牆)相結合，與現有技術相t匕，不會影響玻璃幕牆的外觀，且不會對玻璃幕牆造成損壞，從而實現了對玻璃幕牆的無損檢測。
[0016]2.本發明中的測試裝置與現有技術相比，沒有採用外置的大型真空系統，而採用儀器自帶的真空泵及自控系統，因此減小了體積和重量，從而實現了測試裝置的小型化和輕量化。同時，還有效地防止外露管路的洩漏及由外漏造成的外傷(在工程現場很容易受到損傷)。
[0017]3.本發明通過多個固定吸盤固定到玻璃幕牆上，可以根據需要在幕牆上的任何位置進行檢測，對現場具有很好的適應性。
[0018]4.本發明在使用過程中通過自動補償吸盤形變對測量的影響，具有檢測方便，精度高等特點。
[0019]5.本發明簡單易行，設備簡單，可以節約大量現場試驗成本，易於推廣使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本發明以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定，其中:
[0021]附圖1:檢測系統總體布置圖；
[0022]附圖2:驅動控制系統內部結構圖；
[0023]附圖3:驅動控制系統流程圖；
[0024]附圖4:電源系統結構圖；
[0025]附圖5:固定吸盤真空維持系統結構圖；
[0026]附圖6:拉力吸盤真空維持系統結構圖。
【具體實施方式】
[0027]顯然，本領域技術人員基於本發明的宗旨所做的許多修改和變化屬於本發明的保護範圍。
[0028]下面參照圖1至6對本發明的實施例進行說明。[0029]請參見附圖1所示，玻璃幕牆粘結性能檢測系統，包括驅動控制系統1、電源系統
2、固定吸盤真空維持系統3以及拉力吸盤真空維持系統4 ;上述系統分別容置在由支架在前後及左右兩側上支承的A-D四個箱體內。
[0030]如附圖2所示，驅動控制系統I容置在A箱體內，其包括PLC可編程控制器5、步進電機手動/自動驅動盒6、步進電機驅動器7、人機界面操作盤8、應力/位移微調裝置9、應力信號放大器10、應力顯示錶11、位移顯示錶12以及在操作面板上設置的按鈕、開關、指示燈、旋鈕。
[0031]如附圖3所示，其中應力傳感器13給出的毫伏級信號通過應力信號放大器輸出至應力顯示錶，同時將位移傳感器14中測得的位移信號送入位移顯示錶12。PLC可編程控制器5具有4路A/D輸入埠和開關量輸入埠 ；通過4路A/D輸入埠分別接受來自應力顯示錶11、位移顯示錶12以及應力/位移微調裝置9的模擬信號，在工作時，將應力顯示錶
11、位移顯示錶12以及應力/位移微調裝置9發送的模擬信號在PLC中進行合成運算並利用該結果參與到PLC的控制運算中，從而可通過外部的調節使得在進行粘結性能試驗前對應力/位移的初始條件進行調整:使得吸盤和玻璃緊密接觸，二者之間的應力值為零且位移顯示值為零，從而可以有效地提高性能檢測的精度；而？^5的開關量輸入埠中接受來自外部環境的有關PLC可編程控制器5正常工作條件的運算邏輯條件來控制PLC的運行；同時，PLC還具有信號輸出埠，其通過控制總線與步進電機手動/自動驅動盒6連接，而步進電機手動/自動驅動盒6通過控制線與步進電機驅動器7連接，這樣使得由PLC輸出的脈衝和邏輯控制信號進入到步進電機手動/自動驅動盒中，實現手動/自動運轉的切換來控制步進電機驅動器，最終實現分別通過PLC5或操作人員手動這兩種方式對步進電機進行操作控制；進一步地，PLC5的通信接口通過數據線與人機界面操作盤8連接，並在兩者間進行雙向的數據 傳輸，從而實現從人機界面輸入參數到PLC中進行控制；相應地，將PLC5中運算出的結果在人機界面上實時地進行外顯或進行擬合操作。為了實現數據的外送，經由應力顯示錶11和位移顯示錶12輸出的數字量信號，經由485信號轉換送入數字傳送電臺向外發射，再經由另一個數字傳送電臺接受發射信號，並經485/USB接口轉換後傳送到PC機或筆記本電腦中，以進行應力位移函數圖形的顯示，並相應地完成數據的存貯。與此同時，鋁框和內玻之間位移傳感器所測得的位移信號亦可以通過無線數傳電臺向外發射，並經接受後再傳送到PC機或筆記本電腦中，以實現在PC機上顯示鋁框和內玻間的力及位移的函數曲線及數據。
[0032]如附圖4所示，電源系統2容置在B箱體內，其包括3塊彼此間串聯連接的、工作電壓為12V的蓄電池；其中在蓄電池的左側帶有供電輸出埠，其具有三個輸出電壓可供選擇:其中36V的工作電壓供步進電機驅動；24V的工作電壓供系統內各種儀器工作使用；12V的工作電壓供步進電機手動/自動驅動盒6工作使用；在電源系統2的右側帶有充電埠，以在電源系統能量不足時，通過外部電源對電源系統進行充電。
[0033]如附圖5所示，固定吸盤真空維持系統3容置在C箱體內，其包括真空傳感器15、逆止閥16、膜片式真空泵17以及分氣模塊18 ;其中膜片式真空泵17通過逆止閥16與分氣模塊18相連接；當真空泵工作時，通過分氣模塊分別對多個固定吸盤進行抽真空操作以使吸盤內保持一定的真空度；其中逆止閥16可防止真空泵發生倒漏氣以影響吸盤的正常工作；真空傳感器15設置在一個或多個固定吸盤氣路內以監測吸盤內的真空度；一旦真空傳感器15監測到其中的真空度出現下降，則及時啟動真空泵以將吸盤內的真空度始終保持在一個恆定的水平。
[0034]如附圖6所示，拉力吸盤真空維持系統4容置在D箱體內，其包括真空傳感器19、逆止閥20、膜片式真空泵21以及分氣模塊22 ;其中膜片式真空泵21通過逆止閥20與分氣模塊22相連接；當真空泵工作時，通過分氣模塊22對拉力吸盤進行抽真空操作以在吸盤內保持一定的真空度；其中逆止閥20可防止真空泵發生倒漏氣以影響吸盤的正常工作；真空傳感器19設置在拉力吸盤氣路內以監測吸盤內的真空度；一旦真空傳感器19監測到其中的真空度出現下降，則及時啟動真空泵以將吸盤內的真空度始終保持在一個恆定的水平。
[0035]通過上述檢測系統來測量玻璃幕牆結構膠的力學性能。測試原理為:當系統開始工作時，由電源系統2分別向驅動控制系統1，固定吸盤真空維持系統3及拉力吸盤真空維持系統4提供電力。在檢測系統通過固定吸盤被放置在待測的玻璃幕牆上方後，第一真空泵17工作以對固定吸盤抽真空，直至達到一定的真空度，優選真空係數為0.6，以便將整個系統固定安裝到待測的玻璃幕牆上。其中，第一真空傳感器15監測固定吸盤內的真空值，以確保在檢測期間，整個系統均穩定地固定在玻璃幕牆上。
[0036]根據預設的程序，PLC5驅動直線步進電機向玻璃幕牆靠近，電機對拉力吸盤施加一定的接觸壓力以使拉力吸盤與玻璃幕牆緊密接觸。此時，拉力吸盤真空維持系統工作來使拉力吸盤抽真空，以將拉力吸盤固定到被測玻璃幕牆上。在拉力吸盤抽真空後，吸盤會由於氣體壓力的作用，外形發生微小的形變。此時通過應力/位移微調裝置9使直線步進電機進行補償性的運動，以實現檢測實驗的初始條件滿足:使得吸盤和玻璃緊密接觸，二者之間的應力值為零且位移顯示值為零。然後，PLC按照預設的程序，對玻璃施加拉應力，由此在玻璃幕牆上形成相應的位移。通過應力傳感器13和位移傳感器14測得相應的應力值和位移值，並分別輸入到應力顯示錶和位移顯示錶中，其中應力顯示錶和位移顯示錶中的數據一方面輸入到PLC中，以參與到PLC的運算中，且可將數據通過數據線傳輸到人機界面裝置中以實時地進行外顯或進行擬合操作。同時，數據可通過信號轉換並通過數字傳送電臺傳送到PC機中進行應力位移函數圖形的顯示，並相應地完成數據的存貯。
[0037]如上所述，對本發明的實施例進行了詳細的說明，但是只要實質上沒有脫離本發明的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種既有玻璃幕牆結構膠力學性能現場檢測系統，其特徵在於:包括驅動控制系統(I)、電源系統(2)、固定吸盤真空維持系統(3)以及拉力吸盤真空維持系統(4)； 其中所述驅動控制系統(I)包括控制器(5)、步進電機驅動裝置(7)、人機界面操作裝置(8);其中控制器接收傳感器中測得的位移和/或應力信號，在內部進行運算後將信號分別傳輸到步進電機驅動裝置和人機界面操作裝置中，以實現驅動控制和人機互動操作； 其中所述電源系統(2)包括多塊彼此間串聯連接的、具有一定工作電壓的蓄電池；此蓄電池供電系統既達到多種電壓供電，又使用最少電池 其中所述固定吸盤真空維持系統(3)包括第一真空傳感器(15)、第一逆止閥(16)、第一真空泵(17)以及第一分氣模塊(18);其中第一真空泵(17)通過第一逆止閥(16)與第一分氣模塊(18)相連接；第一真空傳感器(15)檢測固定吸盤內的真空度並控制第一真空泵(17)的運行以將固定吸盤內的真空度維持在設定值； 其中所述拉力吸盤真空維持系統(4)包括第二真空傳感器(19)、第二逆止閥(20)、第二真空泵(21)以及第二分氣模塊(22);其中第二真空泵(21)通過第二逆止閥(20)與第二分氣模塊(22)相連接；第二真空傳感器(19)檢測拉力吸盤內的真空度並控制第二真空泵(21)的運行以將拉力吸盤內的真空度維持在設定值。
2.如權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於各個系統分別容置在位於支架上的的四個箱體內(A、B、C、D)。
3.如權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於所述驅動控制系統中還包括應力/位移微調裝置(9)，以在進行試驗前對應力/位移的初始條件進行調整。
4.如權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於所述驅動控制系統(I)進一步包括步進電機手動/自動驅動盒(6)，以實現分別通過PLC控制器或操作人員手動這兩種方式對步進電機進行操作控制。
5.如權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於控制器(5)與人機界面操作裝置(8)間通過信號線連接，從而在兩者間進行雙向的數據傳輸。
6.如權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於所述驅動控制系統(I)中還設置帶有應力顯示錶(11)及位移顯示錶(12)，以將應力和位移值進行顯示或外傳。
【文檔編號】G01N3/08GK103852375SQ201210505430
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優先權日:2012年12月3日
【發明者】張曉敏, 劉盈, 秦嘉邁 申請人:中國建築科學研究院