CN107677244A - 一种全自动测斜仪 - Google Patents
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Abstract
一种全自动测斜仪,包括测斜探头和测斜管,所述测斜管内壁等间距设置有四个竖向的导向槽,所述测斜探头设置有四个用于驱动测斜探头沿四个导向槽滑移连接的驱动装置,所述测斜探头还设置有用于控制驱动装置工作的驱动控制电路以及用于记录测斜数据的数据记录系统。在测斜仪工作过程中,不需要工作人员手持连接导线移动测斜探头,简化了测斜仪的运输和实用,在一定程度上方便了工作人员对土层结构的测量。
Description
技术领域
本发明涉及测斜仪,特别涉及一种全自动测斜仪。
背景技术
轨道交通施工对于施工现场的土层质量要求较高。由于在一些土地岩层的矿物成分不同,或存在地质缺陷,这类的土地岩层上方长时间运行列车时,可能会使得土地岩层产生位移错位,从而导致列车车轨底部的地质结构发生变化,从而影响到车轨的结构的稳定性。现有技术中,在轨道交通施工时通常会用到测斜仪,现有的测斜仪的结构比较固定,如公开号为CN206420474U的发明专利公开的一种测斜仪,包括测斜探头、连接测斜管和测斜探头的连接导线以及读书仪。在使用测斜仪时,首先在预施工现场预埋测斜管,然后定时将测斜探头伸入测斜管中探测土层底部的位移量,从而测得土层的质量,在测量过程中,由工作人员手持连接导线,将测斜探头由测斜管口通入测斜管内,测斜管内壁一般具有导向槽,测斜探头可顺着导向槽沿测斜探头内壁滑动,每当测斜探头移动一定距离时,由读数仪记录测斜探头反馈的数据,从而整理得到土层的位移变化。但是,由于预埋的测斜管一般较长,所以连接测斜探头和读数仪的连接导线大多较长,在工作人员移动测斜仪时造成了不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全自动测斜仪,该测斜仪中的测斜探头可自动沿测斜管内壁移动并记录数据,方便工作人员对土层结构的测量。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种全自动测斜仪,包括测斜探头和测斜管,所述测斜管内壁等间距设置有四个竖向的导向槽,所述测斜探头设置有四个用于驱动测斜探头沿四个导向槽滑移连接的驱动装置,所述测斜探头还设置有用于控制驱动装置工作的驱动控制电路以及用于记录测斜数据的数据记录系统,所述驱动控制电路包括:
开关单元,用于检测测斜探头的位置,并在测斜探头进入测斜管时输出启动信号;
反向单元,用于检测测斜探头移动到测斜管底部,并在测斜探头移动到测斜管底部时输出一反向信号;
驱动单元,耦接开关单元和反向单元,用于接收启动信号和反向信号,常态时接收到启动信号,通过驱动装置控制测斜探头沿测斜管向下移动,当接同时接收到反向信号和启动信号时,通过驱动装置控制测斜探头沿测斜管向上移动。
通过采用上述技术方案,在使用该全自动测斜仪时,首先由开关单元检测到测斜探头进入测斜管并输出启动信号,使得驱动单元通过驱动装置驱动测斜探头沿导向槽向下滑动,当测斜探头移动到测斜管底部时,反向单元输出一反向信号,使得驱动单元通过驱动装置控制测斜探头沿测斜管向上移动,当测斜探头滑出测斜管时,开关单元停止输出启动信号,驱动装置停止工作。在测斜探头沿测斜管滑动时,数据记录系统可实现对测斜探头所测数据的数据记录,从而达到了通过测斜探头对土层结构位移变化的测量的目的。在测斜仪工作过程中,不需要工作人员手持连接导线移动测斜探头,简化了测斜仪的运输和实用,在一定程度上方便了工作人员对土层结构的测量。
作为本发明的改进,所述驱动装置包括与测斜管转动连接的支撑臂以及设置在支撑臂上并与导向槽滑移连接的驱动轮,所述支撑臂设置有控制驱动轮转动的驱动电机。
通过采用上述技术方案,当驱动电机工作时可带动驱动轮转动,从而实现驱动轮沿导向槽移动的目的,进而达到了测斜探头沿导向槽移动的目的。同时支撑臂的设置起到了连接驱动轮与测斜探头的作用。
作为本发明的改进,所述驱动轮设置为驱动齿轮,所述导向槽底部设置有与驱动齿轮配合的齿形凸起。
通过采用上述技术方案,由于驱动齿轮和齿形凸起的设置,可起到防止驱动齿轮与导向槽之间打滑的现象发生。
作为本发明的改进,所述测斜探头设置有对支撑臂施加背离测斜探头的轴线方向的力以使得驱动轮向背离测斜探头的轴线方向移动的复位装置。
通过采用上述技术方案,复位装置的设置可以使得当测斜探头位于测斜管外部时,四个驱动轮相互之间远离,当测斜探头由下向上滑出测斜管时,驱动轮可卡在测斜管的管口处,从而起到防止测斜探头自动落回到测斜管内的作用。
作为本发明的改进,所述测斜探头设置有一复位孔,所述复位装置包括设置在复位孔中的复位弹簧,所述复位弹簧两端分别抵接测斜探头和支撑臂。
通过采用上述技术方案,弹簧作为一种常见的弹性元件,其成本低廉,设置方式简便,在一定程度上降低了复位装置的设置成本。同时复位孔的设置还可以起到对复位弹簧的限位作用。
作为本发明的改进,所述测斜探头底部设置有防止测斜探头与测斜管周向移动的周向限位装置。
通过采用上述技术方案,周向限位装置的设置可以配合驱动轮,使得测斜探头相对测斜管内壁的周向位置相对固定,从而在一定程度上增加了测斜仪测量的精确性。
作为本发明的改进,所述轴向限位装置包括四个与所述导向槽对应的支撑杆,所述支撑杆自由端设置有沿导向槽滑动的滚珠。
通过采用上述技术方案,支撑杆的设置可起到防止测斜探头底部相对测斜管内壁产生周向的位移,滚珠的设置减少了周向限位装置与限位槽之间的摩擦力,减少了测斜探头沿测斜管滑动时的阻力。
作为本发明的改进,所述反向单元包括设置在测斜探头底部的自复为开关。
通过采用上述技术方案,当测斜探头移动到测斜管底部时,位于测斜管底部的土层将触发自复位开关,使得自复位开关闭合,从而控制反向单元输出反向信号。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
一、使用方便,在使用该测斜仪时,只需将测斜探头放入测斜管中,即可实现测斜探头的自动测量,操作简便;
二、携带方便,由于省去了连接导线,所以在运输该测斜仪时,只需要携带测斜探头即可,方便了测斜仪的携带。
附图说明
图1是测斜探头位于测斜管内的状态图;
图2是测斜探头位于测斜管外部的状态图;
图3是图2中的A部放大图;
图4是测斜探头结构示意图;
图5是图4中的B部放大图;
图6是数据记录系统的系统图;
图7是驱动控制电路的电路图。
图中,1、测斜探头;11、触发槽;12、复位孔;121、复位弹簧;2、测斜管;21、导向槽;211、齿状凸起;3、驱动装置;31、支撑臂;311、联动部;312、限位部;3121、触发凸起;32、驱动齿轮;33、驱动电机;4、周向限位装置;41、支撑杆;42、滚珠;5、驱动控制电路;51、开关单元;52、反向单元;53、驱动单元;6、数据记录系统;61、位移检测模块;62、脉冲输出单元;63、CPU;64、存储器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1、图2和图3所示,一种全自动测斜仪,包括测斜探头1和测斜管2,测斜管2内壁沿自身长度方向设置有四个竖向的导向槽21,导向槽21相互之间间距相等。其中,测斜探头1设置有四个用于驱动测斜探头1沿四个导向槽21滑移连接的驱动装置3。
驱动装置3包括与测斜管2转动连接的支撑臂31以及设置在支撑臂31上并与导向槽21滑移连接的驱动齿轮32,支撑臂31设置有控制驱动齿轮32转动的驱动电机33,上述导向槽21内设置有与驱动齿轮32配合的齿状凸起211。
如图4和图5所示,支撑臂31包括一体连接的联动部311和限位部312,驱动电机33和驱动齿轮32设置在联动部311的自由端,联动部311靠近限位部312的一端通过销轴与测斜探头1铰接,限位部312的自由端朝向测斜探头1的一侧设置有一触发凸起3121,测斜探头1设置有与触发凸起3121配合的触发槽11。同时,测斜探头1相应于联动部311的侧面还设置有复位孔12,复位孔12中设置有复位弹簧121,复位弹簧121的两端分别固定连接测斜探头1和联动部311。初始状态时,触发凸起3121位于触发槽11中,当需要将测斜探头1放入测斜管2中时,首先挤压驱动齿轮32,使四个驱动齿轮32向测斜探头1的轴线靠拢,从而克服复位弹簧121的弹性势能,使得四个驱动齿轮32分别嵌入四个导向槽21中。
测斜探头1底部还设置有防止测斜探头1与测斜管2周向移动的周向限位装置4,轴向限位装置包括四个与上述导向槽21对应的支撑杆41,支撑杆41自由端设置有沿导向槽21滑动的滚珠42。
如图6和图7所示,测斜探头1还设置有用于控制驱动装置3工作的驱动控制电路5以及用于记录测斜数据的数据记录系统6。
数据记录系统6包括:
位移检测模块61,包括设置在测斜探头1中的陀螺仪,陀螺仪用于实时检测测斜探头1与水平面之间的夹角,并对应输出位移检测信号;
脉冲输出单元62,用于输出一脉冲信号,输出脉冲信号的电路设计为现有的成熟技术,如555定时脉冲电路或其他可输出脉冲信号的脉冲输出电路,均在本实施例的说明范围内;
CPU63,耦接位移检测模块61和脉冲输出单元,用于接收位移检测信号和脉冲信号,并在脉冲信号表现为高电平时输出一于位移检测信号对应的数据信号;可与陀螺仪连接并根据脉冲信号控制输出的CPU63为现有的成熟技术,如单片机等可实现该功能的控制芯片均在本实施例的说明范围内;
存储器64,耦接CPU63,用于接收并存储数据信号。
数据记录系统6的作用为记录并保存测斜数据,当上述测斜探头1从测斜管2滑出时,可人工采集存储器64中的测斜数据,从而实现对测斜数据的采集。
驱动控制电路5包括:
开关单元51,包括分别设置在上述四个触发槽11中的行程开关K1、行程开关K2、行程开关K3和行程开关K4,行程开关K1、行程开关K2、行程开关K3和行程开关K4的常闭接电端并联设置并通过一固定电阻R1串接于电源。行程开关K1、行程开关K2、行程开关K3和行程开关K4与固定电阻R1耦接的节点分别连接到一四输入与门电路AN的四个输入端,当行程开关K1、行程开关K2、行程开关K3和行程开关K4均未被上述触发凸起3121触发时,与门电路AN的输出端输出一进入信号,开关单元51还包括一NPN型的三极管TD1,三极管TD1的集电极耦接电源正极,三极管TD1的发射极通过一继电器KM1的线圈接地,三极管TD1的基极耦接与门电路AN的输出端,用于接收进入信号;当三极管TD1接收到进入信号时,三极管TD1导通,继电器KM1的线圈闭合从而输出启动信号;
反向单元52,包括设置在测斜探头1底部的自复位开关K5和继电器KM2,其中继电器KM2的常开触点KM21与自复位开关K5并联组成自锁单元,自锁单元与继电器KM2的线圈穿串接于电源;当自复位开关K5被出发时,继电器KM2的线圈通电,常开触点KM21闭合,继电器KM2的线圈闭合从而输出一反向信号;
驱动单元53,包括继电器KM1的常开触点KM11、和继电器KM2的常开触点KM24、常开触点KM25、常闭触电KM22和常闭触点KM23。其中,常开触点KM24和KM25串接于上述驱动电机33的正转回路中,常闭触电KM22和常闭触电KM23串接于驱动电机33的反转回路中,常开触点KM11作为驱动电机33电源回路的总开关。
由以上所述内容可知,常态时,测斜探头1位于测斜管2内,行程开关K1、行程开关K2、行程开关K3和行程开关K4均处于未被触发状态。与门电路AN的输出端输出进入信号,使得继电器KM1的线圈通电,常开触点KM11闭合,此时驱动电机33正转,驱动齿轮32带动测斜探头1沿测斜管2向下移动;当测斜探头1移动到测斜管2最低端时,测斜探头1底部的自复位开关K5被触发,继电器KM2的线圈得电并通过常开触点KM21形成自锁,常开触点KM24和常开触点KM25闭合,常闭触电KM22和常闭触点KM23断开,从而使得驱动电机33反转,带动测斜探头1沿测斜管2向上移动;当测斜探头1移动过程中滑出测斜管2时,四个支撑臂31在复位弹簧121的作用下向测斜探头1四周倾斜,从而卡在测斜管2的管口,防止测斜探头1重新落回到测斜管2中。在测斜探头1随测斜管2移动过成中,CPU63可根据脉冲输出单元62输出的脉冲信号对陀螺仪输出的位移检测信号定时存储在存储器64中,工作人员可从存储器64中读取到相应的测量数据。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种全自动测斜仪,包括测斜探头(1)和测斜管(2),所述测斜管(2)内壁等间距设置有四个竖向的导向槽(21),其特征在于:所述测斜探头(1)设置有四个用于驱动测斜探头(1)沿四个导向槽(21)滑移连接的驱动装置(3),所述测斜探头(1)还设置有用于控制驱动装置(3)工作的驱动控制电路(5)以及用于记录测斜数据的数据记录系统(6),所述驱动控制电路(5)包括:
开关单元(51),用于检测测斜探头(1)的位置,并在测斜探头(1)进入测斜管(2)时输出启动信号;
反向单元(52),用于检测测斜探头(1)移动到测斜管(2)底部,并在测斜探头(1)移动到测斜管(2)底部时输出一反向信号;
驱动单元(53),耦接开关单元(51)和反向单元(52),用于接收启动信号和反向信号,常态时接收到启动信号,通过驱动装置(3)控制测斜探头(1)沿测斜管(2)向下移动,当接同时接收到反向信号和启动信号时,通过驱动装置(3)控制测斜探头(1)沿测斜管(2)向上移动。
2.根据权利要求1所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述驱动装置(3)包括与测斜管(2)转动连接的支撑臂(31)以及设置在支撑臂(31)上并与导向槽(21)滑移连接的驱动轮,所述支撑臂(31)设置有控制驱动轮转动的驱动电机(33)。
3.根据权利要求2所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述驱动轮设置为驱动齿轮(32),所述导向槽(21)底部设置有与驱动齿轮(32)配合的齿形凸起。
4.根据权利要求2所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述测斜探头(1)设置有对支撑臂(31)施加背离测斜探头(1)的轴线方向的力以使得驱动轮向背离测斜探头(1)的轴线方向移动的复位装置。
5.根据权利要求4所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述测斜探头(1)设置有一复位孔(12),所述复位装置包括设置在复位孔(12)中的复位弹簧(121),所述复位弹簧(121)两端分别抵接测斜探头(1)和支撑臂(31)。
6.根据权利要求2所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述测斜探头(1)底部设置有防止测斜探头(1)与测斜管(2)周向移动的周向限位装置(4)。
7.根据权利要求6所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述轴向限位装置包括四个与所述导向槽(21)对应的支撑杆(41),所述支撑杆(41)自由端设置有沿导向槽(21)滑动的滚珠(42)。
8.根据权利要求1所述的一种全自动测斜仪,其特征在于:所述反向单元(52)包括设置在测斜探头(1)底部的自复为开关。
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