CN104136685A - 用于瞄准沥青材料馈送传感器的系统和方法 - Google Patents

用于瞄准沥青材料馈送传感器的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开一种用于测量由在例如刮板(121)的平整工具(21)之前部的铺设机器(12)的螺旋输送器(26)分配的铺设材料(13)的高度的系统。该系统包括声音传感器(141)和激光指示器(142)。声音传感器(141)产生引导到由螺旋输送器(26)分配的铺设材料(13)处的声音信号(43)。激光指示器(142)产生类似地引导到通过螺旋输送器(26)分配的铺设材料(13)的激光束(45)。激光束(45)和声音信号(43)在铺设材料(13)上的公共位置(46)处相遇。

Description

用于瞄准沥青材料馈送传感器的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及铺设设备，更具体地涉及用于测量由刮板或平整工具前部的螺旋输送器分散的铺设材料的高度或厚度以及用于控制进行高度测量的位置或地点的系统和方法。
背景技术
在建造、道路施工和其他产业中，机器用来控制地放置松散材料，并且将该材料转换成支承基底。在铺设道路、停车场等的描述中，铺设机器通常用来沉积和预先压实铺设材料，铺设材料随后经由一个或多个压实机器处理，以形成相对硬、平整的交通承载表面。
传统铺设机器包括牵引机。牵引机包括材料存储料斗和在牵引机内从料斗输送材料以便将材料沉积在正在铺设的作业表面上的输送机。牵引机还可包括用于在例如刮板的平整工具前部横向地分散材料的螺旋输送器，螺旋输送器被拖曳在牵引机之后，并用来压实和控制沉积在作业表面上的铺设材料的厚度和宽度。
对于大多数操作，料斗的存储能力不足以存储将通过铺设机器放置的所有铺设材料。因此，通常需要周期或连续地为料斗重新供应待沉积的铺设材料。为此，例如倾卸卡车的供应机器可以用来在牵引机前部在待铺设的作业表面上沉积铺设材料。牵引机可以装备有用于为料斗加载倾卸在作业表面上的铺设材料的机构。一种已知的系统利用已知为窗式升降机的机构来使铺设材料从作业表面升高到牵引机的料斗内。其他策略包括材料转移车辆的使用，材料转移车辆拾取沉积在作业地点处的铺设材料的载荷，并根据需要，使铺设材料穿梭到料斗。
因此，料斗接收铺设材料，并且输送机在横向延伸的螺旋输送器前部沉积铺设材料。螺旋输送器在平整工具前部横向地分散铺设材料，平整工具向下压缩和压实材料以形成铺设材料的“垫”，其理想地具有一致的厚度和表面光洁度。
传统平整工具或刮板具有设定宽度。但是，在一些铺设应用中，例如车道、停车场等，需要改变沥青垫宽度。因此，可宽度调节或可延伸刮板布置变得常用于改变沥青垫的宽度，而不中断铺设过程。通常，可延伸刮板包括具有固定宽度的主要刮板部分和能够从主要刮板部分的每端延伸的可液压延伸的“刮板延伸部”。
在沥青铺设机的正常操作中，操作者可进行调节以影响正在铺设的沥青垫的深度。可以进行的一种调节与通过刮板的前部的螺旋输送器分配的铺设材料量相关。如果不充分量的材料在刮板前部输送，可以增加螺旋输送器的转动速度。如果刮板前部输送的材料量过多，螺旋输送器的转动速度可以减小。确定刮板前部是否沉积不足量的铺设材料还是过量的铺设材料可包括声音传感器的使用，如美国专利No.4933853所公开。声音传感器朝着已经通过螺旋输送器分散的铺设材料引导声音信号，并且信号反射回到传感器所需的时间间隔用来确定材料的高度。
但是，这种测量的位置将影响测量的精度。例如，如果声音信号过于接近或过于远离螺旋输送器或刮板接合铺设材料，所进行的测量会被损害。因此，声音传感器的位置通常是可以调节的。但是，适当调节声音传感器的位置或目标存在问题，因为操作者没有声音信号接合铺设材料的准确位置的视觉指示。
因此，存在可靠和方便地使用调节用来测量铺设设备的平整工具或刮板前部沉积的铺设材料量的传感器的系统和方法的需要。
发明内容
公开一种用于测量由平整工具前部的螺旋输送器分配的铺设材料的高度的系统。该系统包括声音传感器和激光指示器。声音传感器产生声音信号，并且激光指示器产生激光束。声音传感器和激光指示器布置成使得声音信号和激光束在公共位置处瞄准。声音传感器和激光指示器能够运动，由此使得声音信号和激光束的公共位置运动到通过输送机和螺旋输送器的组合作用沉积在平整工具前部的材料上的希望位置。
还公开一种铺设机器。铺设机器包括用于在螺旋输送器前部沉积材料的输送机。螺旋输送器布置在输送机和平整工具之间。平整工具联接到第一声音传感器和第一激光指示器。第一声音传感器产生第一声音信号，并且第一激光指示器产生第一激光束。第一声音传感器和第一激光指示器布置成使得第一声音信号和第一激光束在第一公共位置处瞄准。第一声音传感器和第一激光指示器能够运动以使得第一公共位置运动到平整工具和螺旋输送器之间的材料上的第一希望位置。
还公开一种控制铺设机器的材料馈送系统的方法。铺设机器包括平整工具。材料馈送系统包括输送机和布置在输送机和平整工具之间的螺旋输送器。该方法包括使得材料从输送机输送到螺旋输送器，并通过转动螺旋输送器在平整工具前部横向分散材料。该方法还包括提供传递第一声音信号的第一声音传感器和传递第一激光束的第一激光指示器。第一声音传感器和第一激光指示器布置成使得第一声音信号和第一激光束被引导到通过螺旋输送器横向分散的材料上的第一公共位置。该方法还包括在位置上调节第一声音传感器和第一激光指示器以使第一声音信号和第一激光束从第一公共位置运动到第一希望位置。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，激光指示器可以联接到声音传感器。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，激光指示器可以连接到声音传感器。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，激光指示器和声音传感器是一体的单元。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，激光指示器和声音传感器可以联接到致动器并链接到控制器。致动器可链接到控制器。控制器可具有存储器，存储器被编程以确定激光束和声音信号相遇的公共位置，并造成致动器使激光指示器和声音传感器运动到希望位置。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，包括相对于第一声音传感器和第一激光指示器与螺旋输送器相对布置的第二声音传感器和第二激光指示器。第二声音传感器产生第二声音信号，并且第二激光指示器产生第二激光束。第二声音传感器和第二激光指示器布置成使得第二声音信号和第二激光束在第二公共位置处瞄准。第二声音传感器和第二激光指示器能够运动以使第二公共位置运动到平整工具和螺旋输送器之间的材料上并相对于第一希望位置与螺旋输送器相对的第二希望位置。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，第二激光指示器和第二声音传感器可以联接到第二致动器，其都可以链接到控制器。控制器的存储器也可以被编程以确定第二激光束和第二声音信号相遇的第二公共位置，并造成第二致动器使第二激光指示器和第二声音传感器运动到第二希望位置。
在以上描述的任何一个或多个实施方式中，声音传感器和激光指示器的运动或位置调节可以手动进行。
在以上描述的方法中，该方法还包括基于第一声音信号确定第一希望位置处的材料的高度。并且，如果高度低于希望高度，螺旋输送器的转动速度可以增加。另外，如果高度高于希望高度，螺旋输送器的转动速度可以降低。
附图说明
图1是铺设系统的侧示意图，铺设系统包括在作业表面上沉积铺设材料的倾卸卡车和铺设机器，铺设机器从作业表面收集松散铺设材料并随着铺设机器在向前方向上运动而在松散材料压缩成垫之前将松散材料输送经过铺设机器。
图2是在图1所示的铺设机器的牵引机部分之后拖曳的平整工具或刮板和螺旋输送器的顶部平面图。
图3是铺设机器的一部分的侧视图，示出平整工具的端门、螺旋输送器和输送机。
图4是另一平整工具的顶部平面图，该平整工具可以拖曳在图1所示的铺设机器之后，并装备有双螺旋输送机、双传感器、用于调节传感器的位置的双致动器以及用于控制致动器的控制器。
图5是类似于图3所示的视图的铺设机器的另一局部端视图，但进一步示出用于调节传感器和激光指示器的位置的致动器以及用于控制致动器和螺旋输送器的转动速度的控制器的使用。
具体实施方式
图1示出包括倾卸卡车11和铺设机器12的铺设系统10。倾卸卡车11的目的是在作业表面14上沉积松散铺设材料13。铺设材料13可以是沥青、聚集材料或混凝土，其可以直接沉积在铺设机器12的料斗17内。铺设机器12和倾卸卡车11在箭头15的方向上运行。随着倾卸卡车11在作业表面14上沉积松散铺设材料13，松散铺设材料13可通过本领域已知为窗口式升降机16或其他类似装置的装置从作业表面14拾取。松散铺设材料13可以经由升降机16输送到料斗17。在料斗17内或下方布置有输送机18。输送机18将松散材料13输送经过铺设机器12并朝着布置在铺设机器12的牵引机22的后端处的平整工具或刮板21。平整工具21通过一对拖曳臂23拖曳在牵引机22之后，只有一个臂23在图1中示出。牵引机22还可包括可以是图1所示的环形履带或轮等形式的多个地面接合元件24，以便沿着作业表面14推进铺设机器12。如下面结合图2-5描述，松散铺设材料13通过螺旋输送器26以及平整工具或刮板21前部的输送机18沉积，平整工具或刮板21如所示在图1中的铺设机器12之后将松散铺设材料13压实成垫25。
转到图2，控制图1所示的垫25的厚度存在问题。具体地，用于将松散铺设材料13馈送到输送机18的系统不是稳定状态的系统。不管松散铺设材料13经由倾卸卡车11输送到作业表面14，还是松散铺设材料13经由另一类型的车辆直接沉积到料斗17，输送机18可连续运转，由此在图2所示的螺旋输送器26前部不均匀或略微不一致地沉积松散铺设材料。螺旋输送器26的目的在于在箭头27、28的方向上向外横向分配松散铺设材料13，使得相对均匀量的松散铺设材料13在刮板21前部分配。在图2中将注意到刮板21包括主要刮板部分31以及可以机械或液压地(例如液压缸34、35)延伸或缩回的两个刮板延伸部32、33。
为了保持刮板21前部的正确量的松散铺设材料13，螺旋输送器26必须以适当转动速度转动。为了确定螺旋输送器26的转动速度是否正确设置，松散铺设材料13的高度的测量可以图3所示的方式进行。具体地，刮板21(不管可以延伸与否)将包括一对端门37、38，如图2所示。返回图3，端门38联接到声音传感器41和激光指示器42。声音传感器41可联接或直接连接到激光指示器42。同样，声音传感器41和激光指示器42可以是一体单元的部分。无论如何，声音传感器41将声音信号43传递到布置在螺旋输送器26和刮板21之间的松散铺设材料13。
如图3所示，布置在螺旋输送器26和刮板21之间的松散铺设材料13不是平整堆积物。因此，通过声音传感器41进行的高度测量可以根据进行测量的情况或者换言之根据声音信号43所引导的位置来变化。使用声音传感器41进行的声音测量的适当位置可以变化。例如，对于一种特殊机器，适当测量可以在刮板21前部大约6英寸(15.2cm)布置的点处进行。用于进行声音测量的适当位置可取决于所采用的特殊铺设机器12、螺旋输送器26和刮板21之间的距离以及可能的螺旋输送器26和输送机18之间的距离。无论如何，铺设机器12的熟练操作者或铺设机器12的制造商将对于测量松散铺设材料13的高度的适当位置进行确定。
但是，由于刮板21通过拖曳臂23在牵引机22之后浮动(见图1)，声音信号43的方向或声音传感器41的位置可需要经常调节。因此，声音传感器41可枢转地联接到端门38或经由允许声音传感器41的位置调节的支承件44安装到端门38。但是，即使声音传感器41的位置以及声音信号43的方向可以调节，操作者对于调节是否准确或者声音信号43是否在适当位置接合松散铺设材料13来说没有视觉指示。
为了在此方面帮助操作者，提供激光指示器42，其朝着松散沥青材料13传递激光束45。激光束45为操作者提供有关声音信号在松散铺设材料13上接合位置的视觉指示，因为声音传感器41和激光指示器42布置成使得声音信号43和激光束45在公共位置46处接合松散铺设材料。如果公共位置46不是希望位置，根据所采用的特殊铺设机器12、螺旋输送器26的速度、输送机18的速度、铺设材料13的特征等，声音传感器41和激光指示器42的位置可以被调节到希望位置，并且激光指示器42为操作者提供公共位置46的位置的视觉指示，使得操作者确保公共位置46实际上是希望位置。
在图3中，声音传感器41和激光指示器42安装在右侧端门38上。在一些情况下，可以推荐的是在左侧端门37或在两个端门37、38(与唯一一个端门38不同)上添加第二声音传感器141和第二激光指示器142。因此，图2所示的实施方式可包括单个声音传感器41和单个激光指示器42或双声音传感器41、141和双激光指示器42、142。附加的声音传感器141和激光指示器142将传递附加的声音信号142和附加的激光束145，如图2所示。图2所示的实施方式也包括单个螺旋输送器26，虽然双螺旋输送器也是可以的，如图4所示。
转到图4，刮板121被示出为具有双螺旋输送器26、126、双声音传感器41、141和双激光指示器42、142。另外，除了图2-3所示的手动调节系统，计算机调节系统在图4和5中示出。具体地，每个声音传感器41、141和每个激光指示器42、142可链接到控制器47。控制器47链接到致动器51、151，其分别调节声音传感器41/激光指示器42和声音传感器141/激光指示器142的位置。另外，控制器47还可链接到致动器52、152，其分别控制螺旋输送器26、126的转动速度。
因此，本领域普通技术人员将明白，控制器47可包括存储器，存储器被编程以确定声音传感器43、143和激光束45、145的公共位置是否是准确的，或者公共位置46、146中的一个或两个是否需要重新定位到螺旋输送器26、126和刮板121之间的希望位置。如果公共位置46、146脱位，控制器47可接着发送信号到致动器51和/或151以调节声音传感器41/激光指示器42和/或声音传感器141/激光指示器142的位置。如图4所示，控制器47还可用来通过分别控制致动器52、152调节螺旋输送器26、126的转动速度。还注意到图4的实施方式不需要包括双声音传感器41、141、双激光指示器42、142和双螺旋输送器26、126。控制器47可简单地链接到单个声音传感器41、单个激光指示器42、单个致动器51以及任选的单个螺旋输送器26。
工业实用性
因此，公开一种用于测量通过平整工具或刮板前部的螺旋输送器分配的铺设材料的高度的系统，其基于声音或超声测量。为了帮助操作者将声音信号引导到由螺旋输送器分配的铺设材料上的希望位置的能力，激光指示器可以结合、联接或连接到声音或超声传感器。激光指示器为操作者提供进行松散铺设材料的高度测量的位置的视觉指示。该系统可以是手动的，意味着操作者可以手动调节声音传感器/激光指示器的位置，或者该系统可以使用控制器或用于运动声音传感器/激光指示器的致动器进行自动化。另外，该系统可在刮板的端门处包括声音传感器/激光指示器的组合，并且具有双声音传感器和双激光指示器的这种系统可适用于具有双螺旋输送器的刮板。
该系统的自动化形式可包括链接到致动器以便控制或调节声音传感器/激光指示器的组合的取向的控制器，使得声音信号和激光束相遇的公共位置布置在由一个或多个螺旋输送器分配的松散材料上的希望位置处。因此，这里公开的是用于测量由铺设机器刮板前部的一个或多个螺旋输送器分配的松散铺设材料的高度的系统，由此借助声音进行高度测量，并且进行高度测量的视觉指示可以通过激光指示器提供，激光指示器可以与声音传感器联接、连接或形成一体。这种声音传感器/激光指示器的组合可以安装到两个端门，这对于使用双螺旋输送器的铺设系统可以是有利的。
还公开一种用于控制铺设机器的材料馈送系统的方法。该方法包括将铺设材料从铺设机器牵引机的输送机输送到螺旋输送器或螺旋输送器前部的作业表面。随着铺设机器向前运动，转动螺旋输送器在平整工具或刮板前部横向地分散材料。该方法还包括提供传递声音信号的声音传感器和传递激光束的激光指示器。声音传感器和激光指示器布置成使得声音信号和激光束引导到由螺旋输送器横向分散的材料上的公共位置处。该方法还包括在位置上调节声音传感器和激光指示器，以使声音信号和激光束从公共位置运动到希望位置，从而提供需要的测量。

Claims (13)

1.一种用于测量由平整工具(21)前部的螺旋输送器(26)分配的材料的高度的系统，该系统包括：
声音传感器(141)和激光指示器(142)，声音传感器(141)产生声音信号(43)，并且激光指示器(142)产生激光束(45)，声音传感器(141)和激光指示器(142)布置成使得声音信号(43)和激光束(45)在公共位置(46)处瞄准；
声音传感器(141)和激光指示器(142)能够运动，以使公共位置(46)运动到材料上的希望位置。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，激光指示器(142)联接到声音传感器(141)。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，激光指示器(142)连接到声音传感器(141)。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，激光指示器(142)和声音传感器(141)是一体的单元。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，激光指示器(142)和声音传感器(141)联接到致动器(151)，并链接到控制器(47)，致动器(151)链接到控制器(47)，控制器(47)具有存储器，存储器被编程以确定激光束(45)和声音信号(43)相遇的公共位置(46)并造成致动器(151)使激光指示器(142)和声音传感器(141)运动到希望位置。
6.一种铺设机器(12)，包括：
用于在螺旋输送器(26)前部沉积铺设材料(13)的输送机(18)；
螺旋输送器(26)布置在输送机(18)和平整工具(21)之间；
平整工具(21)联接到第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)；
第一声音传感器(141)产生第一声音信号(43)，并且第一激光指示器(142)产生第一激光束(45)，第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)布置成使得第一声音信号(43)和第一激光束(45)在第一公共位置(46)处瞄准；
第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)能够运动以使第一公共位置(46)运动到平整工具(21)和螺旋输送器(26)之间的材料上的第一希望位置。
7.根据权利要求6所述的铺设机器(12)，其中，第一激光指示器(142)和第一声音传感器(141)联接到第一致动器(151)并链接到控制器(47)，第一致动器(151)链接到控制器(47)，控制器(47)具有存储器，存储器被编程以确定第一激光束(45)和第一声音信号(43)相遇的第一公共位置，并造成第一致动器(151)使第一激光指示器(142)和第一声音传感器(141)运动到第一希望位置。
8.根据权利要求6所述的铺设机器(12)，还包括相对于第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)与螺旋输送器(26)相对布置的第二声音传感器(141)和第二激光指示器(142)；
第二声音传感器(141)产生第二声音信号(43)，并且第二激光指示器(142)产生第二激光束(45)，第二声音传感器(141)和第二激光指示器(142)布置成使得第二声音信号(43)和第二激光束(45)在第二公共位置(46)处瞄准；
第二声音传感器(141)和第二激光指示器(142)能够运动以使第二公共位置(46)运动到平整工具(21)和螺旋输送器(26)之间的材料上并相对于第一希望位置与螺旋输送器(26)相对的第二希望位置。
9.根据权利要求8所述的铺设机器(12)，其中，第二激光指示器(142)和第二声音传感器(141)联接到第二致动器(151)并链接到控制器(47)，第二致动器(151)链接到控制器(47)，控制器(47)的存储器被编程以确定第二激光束(45)和第二声音信号(43)相遇的第二公共位置(46)，并造成第二致动器(151)使第二激光指示器(142)和第二声音传感器(141)运动到第二希望位置。
10.一种控制具有平整工具(21)的铺设机器(12)的材料馈送系统的方法，材料馈送系统包括输送机(18)和布置在输送机(18)和平整工具(21)之间的螺旋输送器(26)，该方法包括：
使得材料从输送机(18)输送到螺旋输送器(26)；
通过转动螺旋输送器(26)在平整工具(21)前部横向分散材料；
提供传递第一声音信号(43)的第一声音传感器(141)和传递第一激光束(45)的第一激光指示器(142)，第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)布置成使得第一声音信号(43)和第一激光束(45)被引导到通过螺旋输送器(26)横向分散的材料上的第一公共位置(46)；以及
在位置上调节第一声音传感器(141)和第一激光指示器(142)以使第一声音信号(43)和第一激光束(45)从第一公共位置(46)运动到第一希望位置。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，第一激光指示器(142)和第一声音传感器(141)联接到第一致动器(151)并链接到控制器(47)，第一致动器(151)链接到控制器(47)，该方法还包括：
确定第一公共位置(46)；以及
使用第一致动器(151)在位置上将第一激光指示器(142)和第一声音传感器(141)调节到第一希望位置。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
根据第一声音信号(43)确定第一希望位置处的材料的高度；
如果高度低于希望高度，增加螺旋输送器(26)的转动速度；以及
如果高度高于希望高度，减小螺旋输送器(26)的转动速度。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
提供传递第二声音信号(43)的第二声音传感器(141)和传递第二激光束(45)的第二激光指示器(142)，第二声音传感器(141)和第二激光指示器(142)布置成使得第二声音信号(43)和第二激光束(45)被引导到通过螺旋输送器(26)横向分散的材料上但相对于第一公共位置(46)与螺旋输送器(26)相对的第二公共位置(46)；以及
在位置上调节第二声音传感器(141)和第二激光指示器(142)以使第二声音信号(43)和第二激光束(45)从第二公共位置(46)运动到第二希望位置。
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