Поиск по сайту
Авторизация
Логин:
Пароль:
Забыли свой пароль?
Рейтинг@Mail.ru
Подписка на рассылку...

Модуль подписки в настоящее время недоступен.

Проектирование и изготовление прототипа автоматической стенной штукатурной машины

Design and Fabrication of Automatic Wall Plastering Machine Prototype

Mahesha P.K, Sree Rajendra

Hassan, India, Jul- Aug. 2014

Строительство зданий является одним из наиболее незнакомыми видом деятельности компании R&D в робототехнике и автоматизации сообщества. Тем не менее, строительство зданий является одной из старейших и крупнейших отраслей экономики. Интенсивная конкуренция, нехватка квалифицированной рабочей силы, увеличение стоимости рабочей силы и технический прогресс ведёт к быстрым изменениям в конструкции зданий. Строительство зданий делится на две большие группы: промышленное и гражданское строительство. В обеих областях для повышения качества строительства необходимы штукатурные работы. Были разработаны машины для автоматизации штукатурных работ, которые пользуются большим спросом в строительной отрасли. Она включает в себя микроконтроллер, реле, AC/DC двигатель, формовщик структуры, дисплей, ременные приводы и т.д. Настоящая работа выдвигает на первый план проектирования и разработки прототипа в этой области, а также предлагается новая модель  автоматизирования штукатурных работ (например, для проведения работ с штукатуркой венецианской). Изначально модель была разработана и изготовлена ​​для обработки нормальной построенной кирпичной стены. Выполненная модель была подтверждена путем тестирования аппарата с помощью кирпичной стены и ручной работы со статистическими деталями, и также наблюдалась при различных условиях.

Ключевые слова: AC/DC двигатель, дисплей, сварная конструкция, стенные выравнивающие смеси (MLC), микроконтроллеры, реле

I. Введение
В настоящее время строительная революция каждый день требует от подрядчиков оснастить их строительство таким образом, чтобы выполнить самый высокий выход с минимальными затратами при строительство, насколько это возможно. Для того чтобы иметь самый высокий выход с такими параметрами, как точность, качество и времени цикла работы должны быть оптимизированы, и такая оптимизация возможна либо при наличии квалифицированной рабочей силы или автоматизации системы. В первом случае, рабочий непрерывно делает такую ​​же работу в течение длительного времени, что вызывает усталость приводит к снижению эффективности. Поэтому лучше было бы автоматизировать систему при работе вне помещения, тем более если ведётся большое строительство. С помощью автоматизации, также возможно иметь более высокую эффективность, точность и качество. Подрядчики также обеспокоены уровнем безопасности работника, а также автоматизация обеспечивает решение по аспектам безопасности для работника и машины.

С постоянным увеличением спроса на строительство, подрядчики вынуждены увеличивать объёмы строительства, а также качество строительства, чтобы оставаться на конкурентном рынке. Строительная отрасль в большинстве стран составляет 10-20% от [1] ВВП, что делает его крупнейшим сектором экономического использования. Это по-прежнему спрос на рабочую силу, а также связанные со строительством работы. Рост любой страны зависит от строительной отрасли, следовательно, имеет первостепенное экономическое значение для многих отраслей промышленности. Интенсивная конкуренция, нехватка квалифицированной рабочей силы и технического прогресса требует быстрые изменения в строительной отрасли, тем самым, способствуя в этой отрасли его автоматизации.

Строительство зданий, квартир, комплексов, магазинов, домов являются основными требованиями человеческого общества. В этой области строительства штукатурные работы необходимы для украшения стены. Штукатурные работы относятся к строительству или орнаментам выполненным с помощью штукатурки [2], например, слоем штукатурки на внутренние стены или штукатурки с декоративной лепниной на потолках или стенах. Это также вызвается штукатурить. Процесс создания лепнины тоже называется штукатурить. Инструменты и материалы включают мастерки, терки, молотки, стяжки, хозяйственные ножи, планки, рейки, гвозди, известь, песок, гипс, различные цементы и различные компоненты, чтобы сформировать цвет моек.

Штукатуры, как правило, делят комнату, (особенно большой или  стены с высоким потолком) на верхнюю и нижнюю части. Один работает на верху будет делать от края потолка на высоте около живота и обрабатывать площадь до 8- футов (2,4 м.) вверх, или отрабатывать с подставок для 12 футов (3,5 м.) в высотой комнате. Для обработки потолков или очень высоких стен, устанавливается постановка и работает один, другие ниже.

1.1 Техника штукатурки 

На рисунке 1 показана работа шпателем технику традиционным методом оштукатуривания. Правильная техника штукатурные имеет важное значение с только мастерок используется для применения и закончить накрывочный слой. Достижение хорошей отделки является сочетание твердого давления в сочетании с правильным углом шпателя (насколько далеко передний край от стены). Штукатурные Техника для нанесения штукатурки инициируется шпателем, загруженной с гипсом, а затем передний край шпателем будет длинный путь от стены. Передний край должен быть сплющенные постепенно в стену. С помощью следующего хода мастерок будет использоваться для разравнивания штукатурки, как только применяется. Там не будет штукатурка на мастерок и это будет довольно плоский - передний край будет составлять примерно 10 - 15 мм от стены.

 

Рис.1  Техника операции мастерком.

Применяя давление точками делает штукатурку плоской и ровной. Давление, приложенное через шпателем следует рассматривать для ровности и угол поддерживается в соответствии с требованиями. Если передние кромки составляет более 15 мм от стены, то шпатель начнет царапать штукатурку со стены. Закройте этот угол вниз так, что она составляет 10 - 15 мм в сторону и может толкнуть с трудом и это даст хороший чистый даже, полую бесплатное приложение. Этот штукатурный метод  имеет решающее значение для поддержания хорошей консистенцией во все времена. При правильной скорости метода производительность будет возрастать очень быстро.

На этапах штукатурной работы применяют пластырь и есть много ситуаций для сглаживания сразу, которые могут быть решены только на этих этапах. Кроме того, не этот случай, просто переходя от одного этапа к другому. Прогрессия через стадии определяется тем, насколько быстро штукатурка начинает уплотнять. Переход от одного этапа к другому, как только штукатурка укрепились и стала липкой.

Если на любом этапе не видят каких-либо улучшений, то это не обязательно означает, что нет ничего плохого с штукатурные техникой, но, вероятно, что штукатурка слишком влажная. На ранних стадиях целью является плоскостности не гладкостью. Плавность придет позже, но только если оно будет достигнуто плоскостность так, всегда помнить цель каждого этапа. Процесс схватывания штукатурки может уплотнить по двум разным причинам либо из-за естественного процесса установки или из-за влаги всасывается из гипса с помощью подложки пальто. Самым важным аспектом, чтобы быть в курсе вакуум. Если не имеют его под контролем, то независимо от того, насколько хорошо метод штукатурные никогда не сможет достичь хорошей отделкой. Испытание всасывания всегда следует проводить. При нанесении накрывочный слой на гипсокартон, то это нужно не проблема, как всасывающая контролируется. В некоторых случаях, если подложка пальто очень пористая влага может быть высосана почти мгновенно. Это явно не хорошо, как к тому времени, чтобы закончили нанесения штукатурки на всю стену, первое приложение будет полностью сухим.

1.2 Различные аспекты

Данная спецификация предназначена при применении специализированных строительных изделий из волокна армокаменных выравнивающих смесей (MLC) и системы отделки. ДОК представляет собой предварительно смешанный, цемент на основе гипса, которые могут быть легко применены в виде единого выравнивания / фланговые слой над различными кладочных слоев для получения высокого качества даже и истинная поверхность. Специально разработанный штукатурная смесь содержит смешанную смесь заполнителей, цемента, запатентованных ингредиентов и уникальной армирование, которое позволяет для легкого применения в виде тонкого выравнивающего слоя для бетонных блоков, кирпичных стен и каменных поверхностей. Армирование волокно ДОК содержит не только облегчает отверждение напряжений, но также обеспечивает превосходный ключ поверхности для множества традиционных штукатурных покрытий.

1.3 Пред-штукатурные требования

Кладка / кирпич субстрата должен быть установлен в строгом соответствии с техническими требованиями изготовителя и рекомендуемые процедуры установки. Все переходы должны быть на одном уровне закончена. Изготовители требуемое время отверждения должно быть разрешено после размещения кирпичей, чтобы гарантировать, что все указательного полностью вылечены и стены стабилизировались. В противном случае, чтобы позволить указывающего полностью вылечить может привести к избыточной усадки и трещин на указывающими линий после стены были оштукатурены [4]. Окончательный внешний вид стены сильно зависит от уровня конструкции стены. Штукатурка не может начаться до тех пор; все поверхности, которые должны быть покрыты, уровень. Там не должно быть не более 3 мм. отклонения в выравнивании поверхности над 1200 мм. радиусом. Все необходимые гидроизоляционные элементы должны быть выполнены и проверены и столярных работ должны быть на месте.

Все соединения между кладке кирпича / подложки и разнородных материалов должны быть правильно мелькнула и скреплено MS Silaflex или другого утвержденного эквивалента. MS герметик должен устанавливаться в строгом соответствии с требованиями завода-изготовителя и должны быть оставлены, чтобы правильно вылечить до оштукатуривания. должны быть обеспечены конструкционные швы в соответствии с производителями кирпича критериев проектирования. Все конструкционные швы должны быть на месте и должны быть водонепроницаемыми до начала оштукатуривания.

Технические тенденции в области автоматизации строительства

Как было отмечено, роботы и системы для строительства зданий в основном были разработаны в середине 1980-х и начале 1990-х и перенесли серьезный экономический кризис длящийся с середины 1990-х годов до настоящего времени. Многие роботы высадили из полей в течение которых по экономическим причинам. Это означает, что используемые в настоящее время системы и роботы, такие как заливка бетона, чистовая робота, сварочных роботы стальных конструкций и т.д., доказали свое преимущество и сумели пережить экономические трудности. Кроме того, усовершенствования, как ожидается, будут сделаны, как в этих системах, так и в роботах, что в будущем будут расширять их применение.

С другой стороны, новые виды роботов разрабатываются для новых социальных потребностей, таких как меры против старения работников, увеличение восстановительных работ старых зданий и растущего беспокойства по экологическим вопросам.

В строительном секторе занято 83 процентов временных работников и, следовательно, похож на индийской демографической рабочей силы. Она также представляет собой значительное большинство рабочей силы, поскольку он является вторым по величине работодателем после сельского хозяйства. Подробности о занятости, как показано на рис.2.


Рис. 2 Требование труда в течение 2008 года по 2022 в различных отраслях промышленности
(Источник: NSDC, XIth Five Year Plan by the Planning Commission, правительство Индии)

1.4 Нехватка квалифицированных строительных работников

Индийской строительной отрасли, включая инфраструктуру и недвижимости сектора работают более 26 миллионов временных работников и являются вторым по величине работодателем в стране после того, как сельское хозяйство. Комиссия по планированию Индии прогнозирует, что строительный сектор потребует еще 47 миллионов человек в рабочей силе в течение следующего десятилетия (FICCI 2010: 13) [5]. Несмотря на такое значение для индийской экономики, нет конкретной политики по развитию навыков в строительном секторе. Таблица 1 показывает текущий пул строительной рабочей силы в Индии включает в себя в основном неквалифицированных рабочих.

Таблица 1 Текущие детали занятости в различных отраслях промышленности

 Категория     Процент занятости         Общая занятость
     Неквалифицированные рабочие      83%      25,6 млн
     Квалифицированные рабочие      10%      3,3 млн
     Инженеры      3%      0,8 млн
     Техники и Бригадиры      2%      0,6 млн
     Клерки      2%      0,7 млн

Источник: Доклад Рабочей группы по строительству одиннадцатого пятилетнего плана, Комиссия по планированию, правительство Индии

Таблица 2 Спрос  в различных видах труда в строительной отрасли до 2022 года

Профиль

Требуется (тыс.) 

Уровень Мастерства

Руководители проектов и инженеры

473

Специализированные

Руководители

473

Специализированные

Геодезисты

47

Специализированные

Десятники (мастера, бригадиры)

946

Специализированные

Крановщики

7

Обученные профессионально

Электрики

473

Обученные профессионально

Сварщики

473

Обученные профессионально

Сантехники

1183

Обученные профессионально

Плотники

1892

Обученные профессионально

Другие (в том числе художники, операторы оборудования)

459

Обученные профессионально

Арматурщики

1419

Обученные профессионально

Каменщики

1419

Обученные профессионально

Минимально образованный

38083

 

ИТОГО

47302

 

Источник: Отчет о людских ресурсах и потребностей в повышении мастерства в строительстве, Национальная Корпорация развития навыков

Индийская строительная индустрия жаловалась на нехватку квалифицированных рабочих, которая, вероятно, ухудшится, если больше рабочих не будут обеспечены работой или процессы заменяются соответствующим оборудованием, однако степень, в которой труд будет становиться производительнее в будущем, что это требуется не только для производства строительной техники, но также есть необходимость автоматизации оборудования, чтобы избежать нехватки рабочей силы для производства этого оборудования, в следующем абзаце объясняет о патентной информации строительного оборудования, связанных с автоматизацией в штукатурке.

II. Задача

Из сказанного можно сделать вывод о том, что будет дефицит рабочей силы в будущем в строительной отрасли, это стоимость рабочей силы будет расти, следовательно, существует необходимость в автоматизации процессов строительства. Некоторые процессы автоматизированы путем разработки машин, как бетонирования машин, штукатурные машины для автоматизации процесса строительства жилых. Но кладка, которая является важным и крупным процессом в процессе строительства до сих пор вручную сделано. По мере того как штукатурные работы является основной частью любого строительства здания он должен быть немедленно автоматизирован до стадии дефицита рабочей силы промышленности рич без ущерба для качества работы, а также производительность, поэтому работа предложена модель для автоматизации штукатурных работ и цели настоящей работы заключаются в следующем. Основная цель этого проекта помогает в обеспечении эффективного решения строительных приложений с помощью микроконтроллера управлением привода двигателя для создания необходимой активности.

III. Изготовленные компоненты

Структуры изготовлены с использованием требуемых необходимых компонентов, таких как стальной каркас, листовой металл, металлические прутья, винт питания, двигатели переменного / постоянного тока, разные колеса гайки и болты. Все они хорошо собраны, как для требования. Это будет управляться контроллером через компоненты управления.

IV. Компоненты управления

Микроконтроллер семейства использовать на чипе флэш-памяти для хранения программ, в отличие от однократ- программируемое ПЗУ, EPROM или EEPROM, используемый другими микроконтроллерами в [6] время. Низкое энергопотребление, высокая производительность микроконтроллеры ручки требуют 8 и 16-битных приложений. С помощью одной команды цикла RISC процессора и богатым набором функций, архитектура обеспечивает быстрое выполнение кода в сочетании с минимально возможным потреблением энергии. Является ли программа в C или сборки, на которую настроен приемник инструкции уменьшить размер программы и время разработки. Четко определенная структура ввода / вывода ограничивает необходимость внешних компонентов и снижает затраты на разработку. Разнообразие внутренних осцилляторов, таймеры, УАПП, SPI,, широтно-импульсной модуляции, подтягивающие резисторы, АЦП, аналоговые компараторы и сторожевого Таймеры некоторые из функций, доступных для творческих приложений.

Это дизайн для проектов, имеющих электронику, встроенные системы, робототехника и Промышленно автоматизации. Эта плата выполнена таким образом, что она становится проще для всех, кто, чтобы узнать о микроконтроллерах. Эта плата также может быть использован в различных приложениях и проектах.

Эта плата включает в себя компании Atmel микроконтроллера ATmega8 с 8kb флэш-память работает на 16MIPS, ЖК-интерфейса, приводным двигателем для подключения электродвигателей постоянного тока или шаговых двигателей, сервоприводов интерфейс, регулируемый источник питания, интерфейс ПК через UART, зуммера. 12 МГц внешнего кристалла, Exposed все 21 I / O булавки, Exposed 7 каналов ввода / вывода для АЦП, Exposed 12 каналов ввода / вывода для датчиков и других периферийных устройств с 5V / 1A источник питания, Exposed 8 каналов / вывода I для серво , датчики и другие периферийные устройства с двойным источником питания. Четыре такта переключатели для внешнего входа и сброса. Четыре испытания светодиодов поверхностного монтажа, для статуса и отладки цели. Два светодиодных индикатора питания. Двойной источник питания через источник постоянного тока (6В до 16В) или USB питание, USB-программатора. Двойной или единичный вариант питания, ISP булавки для программирования. Опция для подключать или отключать светодиоды Опция для отдельного Ареф (Analog Reference) для АЦП. Вариант для отдельного AVCC (Analog VCC) для АЦП.

V. Работа машины

Машина состоит из металлического лотка металлический каркас, лист поддерживаемых M.S., угловых, направляющих, толщина регулятора или компенсатора давления и двигателя. Первоначально штукатурной машины должен быть размещен у стены, которая собирается штукатурки. Машина должна быть идеально выровнена. Затем смесь цемента, который состоит из цемента и песка в соотношении примерно около 1: 4 заливается в бункер лотка. Подъемная сила передается в трей через винт питания, который приводится в движение двигателем переменного тока.

Подъемная сила задается ремнем и шкивом механизма. Линейное движение к сборке лотка дается через направляющую пути. Основная часть крепится к вертикальной колонне металлической рамы, а другая часть направляющей дорожки крепится к лотку установки. Используя настройки нагнетатель, состоит из четырех механизма панели ссылок. Применяя давление или изменять толщину штукатурки делается с помощью этих винтов питания. Эта активность регулируется с помощью микроконтроллера.

VI. Качество и производительность

Толщина раствора нанесенного на стену, достигается опытом и варьируется от 0,5 дюйма до 0,75 дюйма при различных условиях стены. Но машина достигает любой толщины постоянно и равномерно. Замечено, что рассыпки (отходы) снижается на 0%. В то время как толщина строительного раствора на стенке увеличивается износ также увеличивается за счет труда, и это также зависит от мастерства труда.

VII. Заключение и сфера применения для будущей работы

7.1 Заключение

Настоящая работа включает в себя исследование работы по нанесению раствора на стену, а также силе давления раствора с уровнем поверхностных решений. Модель была разработана и успешно испытана. С этим развитием решены две основные проблемы строительной промышленности и в настоящее время эти проблемы могут быть уменьшены. Они решают нехватку квалифицированные  рабочей силы и качества в процессе строительства с меньшими потерями. После испытания следует отметить, что машина более производительна по сравнению с ручным трудом по отношению к штукатурным работам, а также качество достигается почти эквивалентно квалифицированному труду.

7.2 Область применения для будущей работы

Данная модель является полуавтоматической, и это не имеет автоматическую загрузку ступке. Автоматизация загрузки раствора была необходима, чтобы быть проведена. Машина разработана, чтобы сделать штукатурных работ для прямой стенки, поэтому он подходит только для коммерческих зданий, как квартира, которая имеет большие по размеру, а не для строительства изогнутой стены, поскольку она не придется делать изогнутое лезвие. Поэтому модернизация требует внесения некоторых изменений использовать машину для любого размера и для углов и соединение двух стен.


Использованные источники

[1].      S.M.S.  Elattar,  “Automation  and  robotics  in  construction:  opportunities  and  challenges",  Emirates  Journal  for Engineering Research, 13 (2), 21-26, 2008.

[2].      Quang Ha et al…, “Robotic Excavation in Construction Automation", IEEE Robotics and Automation Magazine, 20-28, 2002. 

[3].      Ernesto Gambao "Robotics and Automation in Construction", IEEE Robotics and Automation Magazine, 4-6, (2002).

[4].      Shinko Research CO., Ltd Automation of building construction and building products industry, Dec 18, 2007.

[5].      RuchiHajela “Shortage of Skilled Workers: A Paradox of the Indian Economy”, SKOPE Research Paper No. 111, November 2012. 

[6].           C. Balaguer et al., "Future Home: An Integrated Construction Automation Approach" IEEE Robotics and Automation Magazine, 55-66, 2002.

[7].      Hugh Jack, “Automated Manufacturing Systems”, Version 5.0, May 2007, Page No. 14-46. [8].         Kusiak, A, “Material handling in flexible manufacturing systems”, Page No.79–95.

[9].      K Mahadevan, K. Balaveera Reddy, “Design data hand book”, 3rd edition, Page No. 238-239.

[10].    Min S. Ko G.N. Wang, Hye S. Shin Sang C. Park “Machine Control Level Simulation Of An As/Rs In   The Automotive Industry” Proceedings of the 2010 Winter Simulation Conference.

Полный текст публикации (англ.). Формат pdf