本发明涉及焦化行业煤性能评价技术领域，尤其涉及一种基氏流动度测定仪用甑架装置。
背景技术：
用于对煤样进行基氏流动度测定的仪器设备由于国内起步晚和制造水平有限等因素的影响，到目前为止一直没有实质性的发展，基本依赖进口机型。随着技术进步和国内对该类设备应用的重视，市场上相继有类似产品推出。但是目前常规使用的同类设备，从降低劳动强度、提高效率及智能化方面，国内外均处于较低的水平；随着智能制造及工业4.0的广泛延伸，生产应用急需高效智能化仪器设备配套。
基式流动度测定实验的简要工艺流程如下：
将一定数量的煤样装入煤甑中，然后放入到已经呈熔化状态的金属浴液中，以一定的升温速率对煤甑加热，使煤样产生状态变化；在此过程中测定煤样的动态扭矩转速性能指标，待煤样固化后再将煤甑从金属浴液中提出，放置到其冷却后再对煤甑里的煤样进行清理。
实际工业试验中，目前常用的国内外同类仪器只能借助人工将煤甑从金属浴液中提出，然后需要等待煤甑温度自然冷却到手可接触的温度后才能进行后续处理；若试样量多，任务急，没有时间等待冷却时，只能借助防护手套或其他工具人工将呈高温状态的煤甑从设备上取下进行下一组试验，这种操作难度非常大，时长发生高温煤甑掉落的情况，极易导致操作人员烫伤、设备仪器因不当外力损坏的现象。更主要的是，操作人员在试验期间不能离开设备，导致工作效率非常低。
技术实现要素：
本发明提供了一种基氏流动度测定仪用甑架装置，能够配合机械臂承接煤甑，完成自动取放煤甑的任务；还可以对甑架上的煤甑状态进行识别，提高了实验过程的可靠性和安全性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基氏流动度测定仪用甑架装置，包括上卡架、下甑架、检测部件及定位块；所述上卡架设于下甑架的顶部，上卡架的两侧分别设煤甑卡套位用于放置煤甑，下甑架对应两侧具有与煤甑相配合的竖向通槽；所述定位块设于上卡架的顶部，定位块对应煤甑的两侧分别设定位槽，用于与煤甑上的卡环配合定位；所述检测部件包括摄像头、红外探测器、水平度传感器、煤甑检测开关及温度传感器中的一种或多种；所述摄像头设于上卡架的顶部一侧，所述红外探测器设于上卡架的上部；所述水平度传感器设于下甑架的底部；所述煤甑检测开关及温度传感器设于下甑架的竖向通槽处，煤甑检测开关用于检测煤甑卡套位上是否有煤甑，温度传感器用于检测煤甑的温度；检测部件的信号输出端连接基氏流动度测定仪的控制系统。
所述摄像头通过支架连接驱动模块，驱动模块安装在上卡架的顶部；驱动模块用于驱动摄像头转动并控制摄像头的转动角度。
所述下甑架的一侧还设有电子显示屏，所述电子显示屏设于2个竖向通槽之间的下甑架一侧。
所述电子显示屏为oled显示屏或液晶显示屏。
所述煤甑卡套位的顶部设c形卡槽，煤甑的甑筒上部设卡环，卡环置于c形卡槽顶部实现煤甑在甑架上的支撑。
所述煤甑检测开关由导柱、滑套、微动开关弹片、微动开关及开关支架组成；所述开关支架为l形支架，其立杆固定在下甑架上，横杆向竖向通槽中心伸出，横杆的外伸端设滑套，导柱设于滑套中并能够沿竖直方向滑动；所述微动开关固定在立杆外侧、导柱的正下方，微动开关的顶部设微动开关弹片；当煤甑放置到甑架上后，甑锅底部的甑座将导柱下压，通过微动开关弹片触发微动开关。
所述温度传感器通过传感器支架安装在下甑架上，传感器支架为l形支架，其立柱与下甑架固定连接，横杆向竖向通槽内侧伸出，横杆的外伸端设通孔；温度传感器的中部设挡圈，温度传感器的底部设于通孔中，挡圈与横杆之间的温度传感器外侧设弹簧；温度传感器的底部连接导线。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)配合机械臂承接煤甑，完成自动取放煤甑的任务，无需人工操作，煤甑无需等待冷却；
2)能够对甑架上的煤甑状态进行识别，提高了实验过程的可靠性和安全性；
3)具有物理性人机交互界面，对操作人员的操作技能要求降低，并能够实现远程智能协同作业。
附图说明
图1是本发明所述一种基氏流动度测定仪用甑架装置的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明所述煤甑检测开关的结构示意图。
图4是本发明所述温度传感器的安装示意图。
图5是本发明所述甑架装置在进行基氏流动度测定时的使用状态图一。
图6是本发明所述甑架装置在进行基氏流动度测定时的使用状态图二。
图中：1.摄像头2.支架3.驱动模块4.红外探测器5.上卡架6.电子显示屏7.下甑架8.水平度传感器9.底座10.煤甑检测开关11.温度传感器12.定位块13.加热炉一14.煤甑15.机械臂16.加热炉二17.基座18.结合与分离器19.卡环20.甑埚21.甑座
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1、图2所示，本发明所述一种基氏流动度测定仪用甑架装置，包括上卡架5、下甑架7、检测部件及定位块12；所述上卡架5设于下甑架7的顶部，上卡架5的两侧分别设煤甑卡套位la、ra用于放置煤甑14，下甑架7对应两侧具有与煤甑14相配合的竖向通槽；所述定位块12设于上卡架5的顶部，定位块12对应煤甑14的两侧分别设定位槽，用于与煤甑14上的卡环19配合定位；所述检测部件包括摄像头1、红外探测器4、水平度传感器8、煤甑检测开关10及温度传感器11中的一种或多种；所述摄像头1设于上卡架5的顶部一侧，所述红外探测器4设于上卡架5的上部；所述水平度传感器8设于下甑架7的底部；所述煤甑检测开关10及温度传感器11设于下甑架7的竖向通槽处，煤甑检测开关10用于检测煤甑卡套位la、ra上是否有煤甑14，温度传感器8用于检测煤甑14的温度；检测部件的信号输出端连接基氏流动度测定仪的控制系统。
所述摄像头1通过支架2连接驱动模块3，驱动模块3安装在上卡架5的顶部；驱动模块3用于驱动摄像头1转动并控制摄像头1的转动角度。
所述下甑架7的一侧还设有电子显示屏6，所述电子显示屏6设于2个竖向通槽之间的下甑架7一侧。
所述电子显示屏6为oled显示屏或液晶显示屏。
所述煤甑卡套位la、ra的顶部设c形卡槽，煤甑14的甑筒上部设卡环19，卡环19置于c形卡槽顶部实现煤甑14在甑架上的支撑。
如图5所示，所述煤甑检测开关10由导柱10.2、滑套10.1、微动开关弹片10.5、微动开关10.4及开关支架10.3组成；所述开关支架10.3为l形支架，其立杆固定在下甑架7上，横杆向竖向通槽中心伸出，横杆的外伸端设滑套10.1，导柱10.2设于滑套10.1中并能够沿竖直方向滑动；所述微动开关10.4固定在立杆外侧、导柱10.2的正下方，微动开关10.4的顶部设微动开关弹片10.5；当煤甑14放置到甑架上后，甑锅20底部的甑座21将导柱10.2下压，通过微动开关弹片10.5触发微动开关10.4。
如图6所示，所述温度传感器11通过传感器支架11.1安装在下甑架7上，传感器支架11.1为l形支架，其立柱与下甑架7固定连接，横杆向竖向通槽内侧伸出，横杆的外伸端设通孔；温度传感器11的中部设挡圈11.2，温度传感器11的底部设于通孔中，挡圈11.2与横杆之间的温度传感器11外侧设弹簧11.3；温度传感器11的底部连接导线11.4。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例】
本实施例涉及的甑架装置是基氏流动度测定仪的一个关键组成部分，如图1、图2所示，甑架由下甑架7和上卡架5两个主要部件构成，在上卡架5上安装有摄像头1用于图像摄取，摄像头5通过支架2连接到驱动模块3，通过驱动模块3可实现摄像头1的旋转角度控制。在上卡架5上还安装有红外探测器4。
下甑架7上安装有温度传感器组件，通过甑埚20与温度传感器11接触来检测煤甑14的温度信号。通过甑座21与煤甑检测开关组件配合，能够对煤甑14是否存在于甑架上进行检测。在甑架7上还安装有oled显示屏6，用于各种信息的显示。为了对整机的水平度进行识别检测，在下甑架7的底部还安装有水平度传感器8。
甑架整体通过底座9固定在基氏流动度测定仪的基座17上，在基座17上，还设有加热炉一16、加热炉二13及机械臂15等，其中机械臂15能够以o点为圆心旋转，甑架、加热炉一、加热炉二均设置在机械臂的转动半径上，通过机械臂将煤甑14放置在甑架上或从甑架上取走。
煤甑14的甑筒上部设计有卡环19，用于煤甑14放置到甑架上时与c形卡槽lb配合固定；定位块12两侧的上卡架上分别设煤甑卡套位la、ra，煤甑7与机械臂15通过设置在机械臂15上的结合与分离器18(已另案申请，不在本发明请求保护的范围内)进行结合和分离，实现对煤甑7的取、放操作。
本实施例所述甑架装置的功能及操作方法、操作过程如下：
1.配合机械臂15承接煤甑14，完成自动取和放煤甑的任务；
1.1甑架是人机交互的物理界面：
参见图3、图4,甑架通过其自身的底座9被安装固定在基座17上，且甑架上的两个煤甑卡套位la、ra的中心均处于机械臂15以o点为圆心的回转半径上。通过基氏流动度测定仪的控制系统进行控制，机械臂15完成将将煤甑14从加热炉一16或加热炉二13中取出，然后按预定线路将煤甑14自动放置到甑架上对应的煤甑卡套位中；反之，机械臂15也可以从甑架上将煤甑14取下，按预定线路将煤甑14放入到加热炉一16或加热炉二13中。上述过程均自动完成，无需人工介入。操作人员只需将准备好的煤甑14放置在煤甑卡套位lb、la上，然后其余任务就交给基氏流动度测定仪的控制系统来执行，因此对操作人员的操作技能要求大大降低。
1.2具体说明：
1.2.1取甑入出炉流程：
参见图3，机械臂15沿其运动轨迹从加热炉一16的中心位置自动运动到如图2所示a1位置，然后继续逆时针运动到a2位置(图示方向)，机械臂15上升，煤甑14与结合与分离器18分离，分离后的煤甑14置于甑架上，从而完成了从加热炉一16出炉放甑的动作。同理，从加热炉二13中取甑放甑的动作与此类似。
当执行入炉操作时，操作人员将准备好的煤甑14直接放入甑架上的煤甑卡套位中，然后机械臂15运行到如图2所示位置后竖直下降，结合与分离器18自动与煤甑14结合，然后将煤甑提升到a1位置，再继续顺时针旋转(图2所示方向)，煤甑14即从甑架取下，然后机械臂15根据控制系统的指令将煤甑14放入到加热炉一16或加热炉二13中。
当煤甑14放在甑架上时，煤甑14上的卡环19与上卡架5上煤甑卡套位la或ra上部的c形卡槽卡装，煤甑由c形卡槽承载。
1.2.2具有唯一工位性，降低了操作的繁琐程度：
甑架是基氏流动度测定仪唯一一个与操作人员进行物理硬件交换的工位，操作人员需要做的，只是将准备好的煤甑14放在甑架上或取走，降低了操作的繁琐程度，杜绝了操作失误的情况发生。
2.对甑架上的煤甑状态进行识别，提高了实验的可靠性和安全性；
如图1所示，甑架可同时放入2个或1个煤甑14，对应图1中的位置lb、la。具体的：甑架的机械部分主要由上卡架5和下甑架7构成，上卡架5用于与煤甑14上的卡环19配合，当煤甑14放到甑架上其实就是放在上卡架5上，同时卡环19也会与定位块12上的定位槽配合，以防止煤甑14发生水平位置的改变。
2.1对煤甑14温度的检测：
当自加热炉中取出的高温的煤甑14由机械臂15放入到甑架上后，若操作人员直接用手取走就会发生烫伤事故，所以对应煤甑14的底部在甑架上设置了一个温度传感器11，当煤甑14放到甑架上后，温度传感器11与煤甑14上甑埚20的底部直接接触。为保证无间隙接触，设置了弹簧机构，当甑埚20竖直向下移动时会在弹簧11.4的作用下始终保持与温度传感器接触，保证了测温的连续性和实时性。
2.2甑架有无煤甑14的检测：
甑架上设置的煤甑检测开关10，用于对甑架上有无煤甑14进行检测。当煤甑14放入甑架后，甑锅20下方甑座21的底部直接碰触导柱10.2，导柱10.2在滑套10.1内因煤甑14自重下滑，作用在弹片10.5上，使微动开关10.4获得触发信号，当煤甑14被取走时，导柱10.2在弹片10.5的弹力作用下回复到原始位置。
2.3逻辑性诊断防护：
机械臂15从甑架上取下煤甑14放入加热炉，或者从加热炉中将高温的煤甑14提出放到甑架的过程中，均可能存在机械臂14运动过程中卡死或出现意外的情况。由于机械臂15按预定目标点运动的时间是固定的，同时其沿设定轨迹运动的路径也是固定的，则其经过或到达每个预设目的点的时间就是固定的。那么，当某个过程中发生在规定的时间内机械臂15没有到达或提前到达的情况，都意味着出现机械故障的可能性。为防止故障程度继续扩大，控制系统时刻对这种逻辑进行诊断，当发生条件符合的情况时，立即停止系统各运动部件的动作，并将提示信息通过oled显示屏6进行显示。
2.4整机水平度判断：
甑架上设置有水平度传感器8，当甑架总成安装到基座17上后，即与基氏流动度测定仪连接为一个整体。水平传感器8用于检测整机的水平度，如水平度超过设定极限数值，系统不能进入工作状态，防止实验结果出现较大偏差。
2.5信息显示：
下甑架7上设有一个oled显示屏6，用于设备工作时各种信息的实时显示，操作人员可根据屏幕上显示的信息第一时间了解系统的运行状态。
煤甑14的温度时刻显示在oled显示屏6上，当高温的煤甑14在甑架上温度降到安全温度(手可以接触时)，还会给出一个安全提示信息。
2.6智能判断过程状态，防止误操作；
当一次试验过程完成后，高温的煤甑14已放到甑架上且已经冷却到安全温度时，正常情况下，由操作人员将这个已经完成过试验的煤甑14取走并对其进行清理，然后再次装入新试样才能继续下一次试验。在实际工作中，可能由于操作人员的疏忽导致煤甑14在没有清理的情况下再次进行试验。为了避免上述情况发生，当煤甑14放到甑架上后，控制系统开始自行记录以下各项条件：
1)煤甑14符合高温特征；
2)煤甑14是由机械臂15放到甑架上；
3)煤甑14在甑架上持续停留直至冷却到正常温度以下的过程是连续的。
符合至少上述三个条件后，控制系统会将对应的煤甑14进行临时性锁定，如操作人员一直没有对此煤甑14进行取下清理，将持续把相关信息显示在oled显示屏6上。
上述过程中，如果有人误动了煤甑14,但并没有取走进行清理，则通过摄像头1进行短距离内煤甑14的锁定式识别，若在一定的视线范围内该煤甑14并没有进行更换，则继续保持提示的有效性。
2.7给控制系统提供相关参数条件；
当甑架上放置了两只煤甑14时，其基氏流动度试验会一先一后进行，当甑架检测到放置有两只煤甑14，当第一个煤甑14放入加热炉一的实验过程结束前，由控制系统提前启动加热炉二进行预热，这样就大大提高了工作效率。这个功能是由甑架上的检测开关10、温度传感器11将检测信息分别提供给控制系统，由控制系统进行逻辑运算及条件判断来实现的。
3.自我防护，安全防护性及远程智能协同；
3.1自我防护是指仪器工作期间，遇到各种逻辑矛盾冲突时采取对应的防护措施，特别针对仪器存在潜在损坏的各种情况的应对机制。
逻辑性冲突机制的解决：
通过检测开关10对煤甑14与机械臂15的运动冲突逻辑进行识别和判断，由于冲突逻辑机制有很多结果，仅举一典型事例进行说明：
当仪器正在工作时，操作人员误将另外的煤甑14放到甑架上，检测开关1将检测到煤甑14的存在；试验结束时，机械臂15带着煤甑14出炉并欲将刚出炉的煤甑14放在甑架上，若无条件执行此动作，将导致煤甑因碰撞而发生损坏。应对措施是：一旦检测到有煤甑14在甑架上，控制系统将判断哪个煤甑卡套位是空位，机械臂15将刚出炉的高温的煤甑14放到空闲的煤甑卡套位上。若甑架上没有空闲的煤甑卡套位，则机械臂15将运动到特定的待机位停下来，中断执行向甑架上放煤甑的动作，从而保护了物理硬件不被损坏。同时控制系统也会给出对应当前情况的信息显示，用于提示操作人员。控制系统还会对当前在机械臂15上的高温煤甑14进行计时，按其在空气中自然冷却的速度给操作人提示煤甑14的当前温度。当煤甑的温度下降到安全温度后，操作人员可直接从机械臂15上取下煤甑14。
3.2安全防护性：
安全防护性主要是针对操作人员的防护机制，以避免烫伤，以及操作人员可能发生的误判而导致的事故。
3.2.1避免人员烫伤，运动机制识别与防护：
当高温煤甑14由机械臂15从加热炉中取出后，将涉及两个主要事件，一是，机械臂15将以o点为圆心沿其固定轨迹运动；二是，煤甑14的温度较高，要避免可能对操作人员或其他无关人员的烫伤。
当煤甑14由机械臂15自加热炉内取出后，控制系统立即启动红外探测器4，红外探测器4对一定距离范围内的人体活动进行探测，当某个时刻有人员距离机械臂15非常近，，机械臂15只要开始运动都可能发生碰触而出现高温烫伤的可能性时，红外探测器4会立即通过控制系统暂停当前机械臂的运动，并立即发出声音报警及文字报警信息到oled显示屏6上。当该人员离开红外探测器4并保持一个安全距离后，控制系统控制机械臂15继续完成后续任务。
3.2.2登录授权；
智能化的基氏流动度测定仪需要对应专业的操作人员进行操作，而且必须防止有未经授权的人员进行操作的可能。登录授权防护具备多种方式，这里仅说明与甑架相关的事项。
利用摄像头1对人脸进行扫描，然后与控制系统中已经预存的数据进行对比，当数据有效则自动授权登录，该操作人员即具备操作设备的权利。
3.3远程智能协同：
所谓远程智能协同是借助互联网4g或5g通讯条件下，通过异地操作或全程在线监控完成试验流程的过程。
在甑架上设置的摄像头1，其视频图像数据经过处理后，通过wifi或宽带等通讯方式与异地智能终端连接，异地智能终端可以是智能手机或计算机等。在异地，通过摄像头1可实时看到设备运行的视频图像，摄像头1在驱动模块2的带动下，通过异地操作可实现任意角度查看，如监控机械臂15的动作情况，煤甑14放置情况等，从而实现远程操作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，包括上卡架、下甑架、检测部件及定位块；所述上卡架设于下甑架的顶部，上卡架的两侧分别设煤甑卡套位用于放置煤甑，下甑架对应两侧具有与煤甑相配合的竖向通槽；所述定位块设于上卡架的顶部，定位块对应煤甑的两侧分别设定位槽，用于与煤甑上的卡环配合定位；所述检测部件包括摄像头、红外探测器、水平度传感器、煤甑检测开关及温度传感器中的一种或多种；所述摄像头设于上卡架的顶部一侧，所述红外探测器设于上卡架的上部；所述水平度传感器设于下甑架的底部；所述煤甑检测开关及温度传感器设于下甑架的竖向通槽处，煤甑检测开关用于检测煤甑卡套位上是否有煤甑，温度传感器用于检测煤甑的温度；检测部件的信号输出端连接基氏流动度测定仪的控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述摄像头通过支架连接驱动模块，驱动模块安装在上卡架的顶部；驱动模块用于驱动摄像头转动并控制摄像头的转动角度。
3.根据权利要求1所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述下甑架的一侧还设有电子显示屏，所述电子显示屏设于2个竖向通槽之间的下甑架一侧。
4.根据权利要求3所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述电子显示屏为oled显示屏或液晶显示屏。
5.根据权利要求1所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述煤甑卡套位的顶部设c形卡槽，煤甑的甑筒上部设卡环，卡环置于c形卡槽顶部实现煤甑在甑架上的支撑。
6.根据权利要求1所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述煤甑检测开关由导柱、滑套、微动开关弹片、微动开关及开关支架组成；所述开关支架为l形支架，其立杆固定在下甑架上，横杆向竖向通槽中心伸出，横杆的外伸端设滑套，导柱设于滑套中并能够沿竖直方向滑动；所述微动开关固定在立杆外侧、导柱的正下方，微动开关的顶部设微动开关弹片；当煤甑放置到甑架上后，甑锅底部的甑座将导柱下压，通过微动开关弹片触发微动开关。
7.根据权利要求1所述的一种基氏流动度测定仪用甑架装置，其特征在于，所述温度传感器通过传感器支架安装在下甑架上，传感器支架为l形支架，其立柱与下甑架固定连接，横杆向竖向通槽内侧伸出，横杆的外伸端设通孔；温度传感器的中部设挡圈，温度传感器的底部设于通孔中，挡圈与横杆之间的温度传感器外侧设弹簧；温度传感器的底部连接导线。
技术总结