CN104452557A - 一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备及其使用方法，包括支撑底座，支撑底座上通过电动伸缩杆连接两个用于形成错台的空心钢板，每个空心钢板均通过四个电动伸缩杆与支撑底座连接，且电动伸缩杆的顶部均通过万向球铰支座与空心钢板的四个角隅连接，还包括控制器，控制器与电动伸缩杆的控制端通过数据连接线相连接。本发明可以对现有的错台检测设备进行精度标定，进而对现有检测设备进行改进或校准。

Description

一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备及其使用方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备及其使用方法。

背景技术

错台是水泥混凝土路面主要病害之一，它不仅影响路面行驶舒适度，也大大缩短了路面使用寿命。因此，对错台严重程度的检测在路面养护工作中格外重要，我国《公路技术状况评定标准》(JTG H20-2007)和《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ073.1-2001)均将错台量检测作为水泥混凝土路面检测的重要部分。

错台量为相邻面层板在接缝处的高度差。错台病害根据错台量的大小进行分级，在我国规范中将错台分为3级，轻微—错台量小于5mm，中等—错台量5～10mm，严重—错台量大于10mm。错台严重程度的判定在路面状况评定和养护决策中发挥着重要的作用，因此，错台量的准确测量十分重要。目前错台量的测量方式，较为传统的是人工测量法，我国主要为钢尺、水准仪，国外如美国佐治亚州则采用专门的手持式错台仪，这样的测量方法精度低，安全性差。近年我国新兴的先进测量技术包括以武大卓越科技有限责任公司为代表的激光道路错台检测系统和以同济大学为代表的基于双目视觉的路面错台检测装置等。

传统测量方式误差为±1mm甚至更高，新兴技术目前在我国尚未推广使用，存在很多潜在问题，例如激光检测设备虽然有抗干扰性强等优点，但其检测精度会受到激光探头数量、安装位置、检测车横向偏移等因素会影响错台分级的判定。此外，在科研中当错台量作为一项量化指标时，有误差的测量数据对科研结论的得出具有较大影响。因此，一种能够模拟水泥混凝土路面错台形态实现对检测设备进行精度标定的设备，成为公路养护管理部门的迫切需要。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备及其使用方法，本发明可以对现有的错台检测设备进行精度标定，进而对现有检测设备进行改进或校准。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，包括支撑底座，支撑底座上通过电动伸缩杆连接两个用于形成错台的空心钢板，每个空心钢板均通过四个电动伸缩杆与支撑底座连接，且电动伸缩杆的顶部均通过万向球铰支座与空心钢板的四个角隅连接，还包括控制器，控制器与电动伸缩杆的控制端通过数据连接线相连接。

进一步地，支撑底座上设有两个凹槽，电动伸缩杆的底部通过固定支座固定在支撑底座上的凹槽内。

进一步地，支撑底座上还设有用于调整水平的水准气泡仪。

进一步地，每个空心钢板的长均为50cm，宽均为37cm，高均为5cm。

进一步地，两个空心钢板之间的水平距离为5～10mm。

进一步地，电动伸缩杆的伸缩范围为0～30mm。

一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备的使用方法，包括以下步骤：

1)对错台模拟设备调平；

2)调整预标定的错台检测设备与错台模拟设备之间的位置，使之与实际检测相符；

3)调整电动伸缩杆使两块空心钢板形成错台；

4)通过控制器运算得到两块空心钢板的接缝上各点处的错台量模拟值；

5)通过预标定的错台检测设备对错台模拟设备模拟出的错台进行检测得到错台量检测值；

6)将步骤4)得到的错台量模拟值和步骤5)得到的错台量检测值进行对比分析，判断预标定的错台检测设备是否满足工程检测要求，若不能满足，对预标定的错台检测设备改进后重新按上述步骤进行标定。

进一步地，步骤4)中控制器根据以下公式计算：

$d=x_1+\frac{x_2-x_1}{l}y;$

其中，x₁和x₂为两块空心钢板两侧边缘的错台量，x₂＞x₁，l为形成接缝处的空心钢板宽度，y表示从x₁所在边缘到测量点之间的距离，d表示测量点处的错台量。

进一步地，步骤4)和步骤5)中均选取若干个测量点进行重复运算或测量两次以上。

进一步地，步骤6)中判断预标定的错台检测设备是否满足工程检测要求的标准为：若错台量模拟值和错台量检测值之间的误差不超过5％，则满足工程检测要求；若错台量模拟值和错台量检测值之间的误差超过5％，则不满足工程检测要求。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明利用两块空心钢板模拟真实水泥混凝土面板，通过控制器对电动伸缩杆进行控制来使空心钢板发生竖向位移，万向球较支座可适应任意方向的转角要求，进而产生类似于水泥混凝土路面板错台形态进行错台分析，将错台检测数据与控制器模拟数据进行对比分析，可以对现有的错台检测设备进行精度标定，进而对现有检测设备进行改进或校准；还可以模拟出沿接缝方向上不同错台值变化率的错台形态，得到接缝方向上所有位置处的真实错台值；同时还可以用于实验室错台形态模拟和错台数据分析。

进一步地，将电动伸缩杆设在支撑底座上的凹槽内，增强了设备的整体稳定性；支撑底座上固定有水准气泡仪，可以方便地对设备进行水平校准。

进一步地，两块空心钢板之间的缝宽取为5～10mm，与真实情况相近；考虑到实际中大于10mm的错台即为严重错台，为减轻设备重量，空心钢板板厚5cm即可满足错台量所需量程范围，空心钢板的尺寸按照真实水泥混凝土面板进行等比例缩小，便于移动携带的同时保证其仿真性，空心板设置尺寸为宽37cm，长50cm，电动伸缩杆最大伸缩高度为30mm，充分满足了错台量的要求。

本发明的方法将错台检测数据与控制器模拟数据进行对比分析，可以对现有的错台检测设备进行精度标定，进而对现有检测设备进行改进或校准。

进一步地，选取若干个测量点进行重复运算或测量两次以上，可以提高错台检测精度，使错台检测设备的精度标定更加精确。

进一步地，选择合理的误差值，对预标定的错台检测设备是否满足工程检测进行评判。

附图说明

图1为错台形成示意图；

图2为不同错台值变化率的错台形态示意图；

图3为本发明进行检测标定的实施状态示意图；

图4为错台量计算说明书。

其中：1为数据连接线、2为支撑底座、3为空心钢板、4为电动伸缩杆、5为万向球铰支座、6为水准气泡仪、7为预标定的错台检测设备。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1至图3，一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，包括支撑底座2，支撑底座2上通过电动伸缩杆4连接两个空心钢板3，每个空心钢板3均通过四个电动伸缩杆4与支撑底座2连接，支撑底座2上设有两个凹槽，电动伸缩杆4的底部通过固定支座固定在支撑底座2上的凹槽内，电动伸缩杆4的顶部均通过万向球铰支座5与空心钢板3的四个角隅连接，从而保证空心钢板3在纵向上的自由位移，每个空心钢板3的长均为50cm，宽均为37cm，高均为5cm，两个空心钢板3之间的水平距离为5～10mm，电动伸缩杆4的伸缩范围为0～30mm，还包括控制器，控制器与电动伸缩杆4的控制端通过数据连接线1相连接，所述的控制器即为计算机，电动伸缩杆4通过数据连接线1由计算机进行控制，最大负荷为1500N，输入电压为12/24VDC，支撑底座2上还设有水准气泡仪6。

下面对本发明的操作过程作进一步详细说明：

本发明通过控制器对电动伸缩杆4进行控制来使空心钢板3发生竖向位移，进而产生类似于水泥混凝土路面板错台如图1所示的形态，且电动伸缩杆4伸缩大小的不同可模拟出如图2所示不同错台值变化率的错台形态。将错台检测数据与计算机模拟数据进行对比分析，可得出现行预标定的错台检测设备7的精度并对现行预标定的错台检测设备7进行改进。

错台形成时由于两块相邻水泥混凝土面板相对位移的不同，沿接缝方向错台量的变化率会存在一定差异，如图2所示。工作人员在错台标定的过程中，可根据实际情况自行设定电动伸缩杆4的伸缩量来模拟一种错台断面形式进行模拟标定。参考图2，本发明任选取一种错台进行模拟，具体操作步骤如下：

1)将错台模拟设备的电动伸缩杆4通过数据连接线1与控制器连接，通过水准气泡仪6对错台模拟设备进行平整度校准。开启错台模拟设备，错台模拟设备所用电源均由控制器提供；

2)调整预标定的错台检测设备7与错台模拟设备之间的位置，包括相对高度和距离，使之与实际检测相符；

3)工作人员通过控制器模拟不同错台，设定板边缘位置的错台量，并将控制信号通过数据连接线1传至错台模拟设备的八个电动伸缩杆4，此时，各个电动伸缩杆4会自动作伸缩调整以使空心钢板3形成相应错台量的错台，同时不同电动伸缩杆4的伸缩量数据均可显示在计算机上，能够模拟最大3cm的错台；

4)控制器通过运算可得到沿接缝各点处的错台量，参见图4，设板两侧边缘的错台量分别为x₁和x₂，板宽度设为l，则以x₁所在板边缘为起点，沿接缝处上与起点的距离设为y，则y点处的错台量d为：

$d=x_1+\frac{x_2-x_1}{l}y;$

5)形变稳定后，工作人员打开预标定的错台检测设备7，对错台模拟设备上模拟的错台量进行检测，为使错台检测精度提高，同一错台在沿接缝方向上选取y₁,y₂,y₃...y_n若干个点进行重复测量两次以上；

6)将检测的错台量数据与控制器模拟数据进行对比，若检测数据与模拟数据的误差不超过5％，那么可说明该错台检测设备的精度已达到工程检测要求；若误差超过5％，该错台检测设备的精度无法满足工程检测要求，需要对错台检测设备进一步进行改进；

7)对改进后的检测设备重新按照上述步骤进行标定，直至检测精度合格为止，本次测量在接缝方向上选取两个测点，两个测点的误差都合格才能算作本次标定合格。本次错台量标定结果如表1所示：

表1检测数据与模拟数据的对比分析

从上表可以看出，标定编号为2的错台检测设备检测精度不符合要求，需要进一步进行参数标定重新标定。本次在接缝方向上只选取了两个测点，进行了两次重复检测，若想提高标定的精度，可在接缝方向上增加几个测点，增加重复测量的次数。

Claims (10)

1.一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，包括支撑底座(2)，支撑底座(2)上通过电动伸缩杆(4)连接两个用于形成错台的空心钢板(3)，每个空心钢板(3)均通过四个电动伸缩杆(4)与支撑底座(2)连接，且电动伸缩杆(4)的顶部均通过万向球铰支座(5)与空心钢板(3)的四个角隅连接，还包括控制器，控制器与电动伸缩杆(4)的控制端通过数据连接线(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，支撑底座(2)上设有两个凹槽，电动伸缩杆(4)的底部通过固定支座固定在支撑底座(2)上的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，支撑底座(2)上还设有用于调整水平的水准气泡仪(6)。

4.根据权利要求1所述的一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，每个空心钢板(3)的长均为50cm，宽均为37cm，高均为5cm。

5.根据权利要求1所述的一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，两个空心钢板(3)之间的水平距离为5～10mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于标定错台检测设备的错台模拟设备，其特征在于，电动伸缩杆(4)的伸缩范围为0～30mm。

7.权利要求1所述的用于标定错台检测设备的错台模拟设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对错台模拟设备调平；

2)调整预标定的错台检测设备(7)与错台模拟设备之间的位置，使之与实际检测相符；

3)调整电动伸缩杆(4)使两块空心钢板(3)形成错台；

4)通过控制器运算得到两块空心钢板(3)的接缝上各点处的错台量模拟值；

5)通过预标定的错台检测设备(7)对错台模拟设备模拟出的错台进行检测得到错台量检测值；

6)将步骤4)得到的错台量模拟值和步骤5)得到的错台量检测值进行对比分析，判断预标定的错台检测设备(7)是否满足工程检测要求，若不能满足，对预标定的错台检测设备(7)改进后重新按上述步骤进行标定。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，步骤4)中控制器根据以下公式计算：

$d=x_1+\frac{x_2-x_1}{l}y;$

其中，x₁和x₂为两块空心钢板(3)两侧边缘的错台量，x₂＞x₁，l为形成接缝处的空心钢板宽度，y表示从x₁所在边缘到测量点之间的距离，d表示测量点处的错台量。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，步骤4)和步骤5)中均选取若干个测量点进行重复运算或测量两次以上。

10.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，步骤6)中判断预标定的错台检测设备(7)是否满足工程检测要求的标准为：若错台量模拟值和错台量检测值之间的误差不超过5％，则满足工程检测要求；若错台量模拟值和错台量检测值之间的误差超过5％，则不满足工程检测要求。