CN109537422B - 一种公路养护灌缝机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路养护灌缝机，包括驱动车头和车身，车身上设置有吸胶泵、储料罐以及横梁架，驱动车头上设置有激光接收器和摄像机等装置，本发明通过激光导引的方式驱动小车做匀速直线运动，同时利用横梁架使得喷嘴在直线滑轨上实现往返移动操作，使小车能随着裂缝轨迹做出精准的曲线运动，进一步利用喷嘴上面的距离传感器可以实时检测出裂缝深度的变化并通过调节吸胶泵上的直流调速器实时调整灌缝胶的注射速度，实现灌缝胶的精准填充，本发明小巧直观、智能高效、操作简单、灌缝质量高且保障了施工人员的安全。

Description

一种公路养护灌缝机

技术领域

本发明涉及公路养护领域，具体为一种公路养护灌缝机。

背景技术

裂缝是高速公路早期病害的主要形式之一，其中以横向裂缝、纵向裂缝等线状裂缝最为常见；早前，道路施工和市政设施养护部门通常以手工浇注的方式对沥青路面上的裂缝和预留于水泥路面上的伸缩缝实施灌缝，毫无疑问，这种作业方式存在工效低并且工人的劳动强度大、灌缝质量随施工者的经验及责任心的不同而存在差异并且浪费材料，而机械式沥青灌缝机的出现弥补了这一缺陷，但现有的灌缝机技术，主要由人工掌控的开关和继电器等部件完成整机的运作控制，仅能满足整机运行的基本要求，无法实现智能化的精准控制，其存在以下缺点：

第一，现有灌缝操作需要多个工人之间的相互协调配合才能实现，不可避免的造成了一定程度上的交通拥堵；第二，工人在施工时往往关注点都在裂缝的修补工作上，容易发生人身危险，这一点在高速公路上尤为明显，而且灌缝胶散发的刺激性气体同样会影响到施工人员的健康；第三，灌缝的效率低，由于是人工调节的行走速度和灌胶速度，施工人员需要实时关注裂缝的灌注情况，及时调整，导致整体的工作效率低下，延长了工期，增大了交通负担；第四，利用现有灌缝机灌缝是一种技术性工作，如果施工人员经验不足，将很容易导致灌缝胶无法很好的填充在裂缝中，造成灌缝胶并没有进入到裂缝底部，使得灌缝工作失败且一时难以发现并造成安全隐患，或者灌缝胶凸起，使得路面凹凸不平影响质量。

发明内容

一种公路养护灌缝机，包括驱动车头和车身，所述驱动车头顶部设置有闪光报警器和摄像机，所述摄像机通过云台转动设置在驱动车头的顶部，所述驱动车头的前端设置有超声波测距仪和激光接收器，驱动车头内部安装有控制器以及蓄电池，所述车身上端从前往后依次安装有横梁架、吸胶泵以及储料罐，所述横梁架上端固定安装有拖链导向槽，拖链导向槽内配合设置有拖链，拖链导向槽前方设置有磁栅尺，所述磁栅尺通过磁栅支撑固定安装在横梁架的上方，所述横梁架前端固定设置有直线滑轨，所述直线滑轨上配合设置有连接滑块，所述连接滑块前端固定安装有线性驱动器，所述线性驱动器前端固定连接有喷嘴，所述横梁架两端通过盖板连接件固定连接有横梁架盖板，两端横梁架盖板内侧壁上固定安装有同步带轮支架，所述横梁架两端通过同步带轮支架分别安装有第一同步带轮和第二同步带轮，所述第一同步带轮与第二同步带轮之间配合设置有同步带，所述第二同步带轮上端设置有挡边与挡圈，所述挡边与挡圈中间设置有牵引带，所述牵引带另一端配合设置在主动轮上，主动轮通过平键与电机输出轴键连接，所述电机输出轴位于步进电机的上端，所述步进电机通过步进电机支架固定安装在右端的横梁架盖板的外侧壁上。

优选的，所述线性驱动器为滚珠丝杠滑台结构，包括升降电机、安装座、丝杠支撑座、丝杠螺母座、丝杠以及两根导轨，所述升降电机通过安装座固定安装在丝杠支撑座的上端，导轨两端固定连接在丝杠支撑座内侧，所述丝杠螺母座内部设置有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠配合转动，丝杠支撑座后端与连接滑块前端固定连接，所述连接滑块后端与同步带固定连接。

优选的，所述激光接收器设置有个，包括设置在中心位置的中心激光接收器以及两侧对称设置的偏向激光接收器。

优选的，所述直线滑轨选用HGWCA型号滑轨。

优选的，所述驱动车头的驱动方式为AGV激光导引系统。

优选的，所述吸胶泵的进料口伸入到储料罐的内部，吸胶泵的出料口与输料管的一端固定连接，输料管的另一端与喷嘴的进料口固定连接。

优选的，所述吸胶泵的出口处设置有直流调速器，所述直流调速器与控制器信号连接。

优选的，所述喷嘴出口端设置有电动阀，所述电动阀与控制器信号连接。

优选的，控制器为Cortex-M微处理器。

优选的，所述喷嘴上安装有距离传感器，所述距离传感器为激光传感器，所述距离传感器与控制器信号连接。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：其一，本发明使用激光引导的方式使得灌缝机做纵向的直线运动，同时配合喷嘴做横向进给位移，使得喷嘴能准确的沿裂缝做出曲线运动；其二，本发明在工作时，施工人员不需要站在公路上，一方面保证了施工人员的安全，另一方面也避免了灌缝胶的刺激性气体对工人的健康危害，同时减少了交通负担；其三，本发明利用磁栅位移传感器作为位置检测装置，使用同步带传动作为喷嘴横向位移传动机构，通过检测步进电机的位移，并把位移信号转换为脉冲信号反馈给PLC实现闭环控制，使得本装置的灌缝精度大幅提高并降低了控制系统的成本，进一步通过在横梁架上设置导轨，使连接滑块承担同步带上的负载，保证了喷嘴工作时的稳定性和装置的使用寿命；其四，本发明通过在喷嘴上设置有距离传感器，并与吸胶泵上设置的直流调速器配合使用时，可以在灌缝机行走时实时调整灌胶速度，使整条灌胶带平整美观。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明背部结构示意图；

图3是本发明的横梁架结构示意图；

图4是本发明的A-A部结构放大图；

图5是本发明的B-B部结构放大图；

图6是本发明的线性驱动器结构示意图；

图7是本发明的连接滑块结构示意图。

图中：1、闪光报警器；2、驱动车头；3、超声波测距仪；4、激光接收器；5、吸胶泵；6、输料管；7、横梁架；8、喷嘴；9、拖链；10、车身；11、储料罐；12、摄像机；13、云台；14、连接滑块；15、线性驱动器；16、距离传感器；17、管箍；18、磁栅支撑；19、磁栅尺；20、同步带；21、直线滑轨；22、拖链导向槽；23、第一同步带轮；24、横梁架盖板；25、盖板连接件；26、步进电机支架；27、电机输出轴；28、主动轮；29、牵引带；30、步进电机；31、同步带轮支架；32、挡边；33、挡圈；34、第二同步带轮；35、升降电机；36、安装座；37、丝杠支撑座；38丝杠螺母座；39、丝杠；40、导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种公路养护灌缝机，包括驱动车头2和车身10，驱动车头2的驱动方式为AGV激光导引式，驱动车头2顶部设置有闪光报警器1和摄像机12，摄像机12通过云台13转动设置在驱动车头2的顶部，摄像机12用于对路面裂缝形状进行扫描拍摄，驱动车头2的前端设置有超声波测距仪3和激光接收器4，超声波测距仪可以对车头前方障碍物进行检测，当检测到车身前方存在障碍物时，灌缝机停止移动并启动闪光报警器1对施工人员发出提示，激光接收器4设置有3个，包括设置在中心位置的中心激光接收器以及两侧对称设置的偏向激光接收器，多个激光接收器的设置用于确保灌缝机做直线位移时的精度，驱动车头2内部还安装有控制器以及蓄电池，控制器选用Cortex-M微处理器，蓄电池用于为整个装置提供电能；

车身10上端从前往后依次安装有横梁架7、吸胶泵5以及储料罐11，横梁架7上端固定安装有拖链导向槽22，拖链导向槽22内配合设置有拖链9，拖链9用于对输料管6进行保护，防止其频繁的往返运动造成磨损泄露，拖链导向槽22前方设置有磁栅尺19，磁栅尺19通过磁栅支撑18固定安装在横梁架7的上方，磁栅尺19作为检测步进电机进给量的闭环反馈装置，横梁架7前端固定设置有直线滑轨21，直线滑轨21选用HGW20CA型号滑轨，直线滑轨21上配合设置有连接滑块14，连接滑块14前端固定安装有线性驱动器15，线性驱动器15前端固定连接有喷嘴8，直线滑轨21与连接滑块14的目的在于承担线性驱动器和喷嘴的重量并保证其工作时的稳定性；

线性驱动器15为滚珠丝杠滑台结构，包括升降电机35、安装座36、丝杠支撑座37、丝杠螺母座38、丝杠39以及两根导轨40，升降电机35通过安装座36固定安装在丝杠支撑座37的上端，导轨40两端固定连接在丝杠支撑座38内侧，丝杠螺母座38内部设置有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠39配合转动，丝杠支撑座37后端与连接滑块14前端固定连接，连接滑块14后端与同步带20固定连接，线性驱动器15便于在喷嘴8处于非工作状态时将其向上收起，避免其与路面障碍物发生碰撞而损坏；

横梁架7两端通过盖板连接件25固定连接有横梁架盖板24，两端横梁架盖板24内侧壁上固定安装有同步带轮支架31，横梁架7两端通过同步带轮支架31分别安装有第一同步带轮23和第二同步带轮34，第一同步带轮23与第二同步带轮34之间配合设置有同步带20，第二同步带轮34上端设置有挡边32与挡圈33，挡边32与挡圈33中间设置有牵引带29，牵引带29另一端配合设置在主动轮28上，主动轮28通过平键与电机输出轴27键连接，电机输出轴27位于步进电机30的上端，步进电机30通过步进电机支架26固定安装在右端的横梁架盖板24的外侧壁上，步进电机30作为喷嘴8横向位移时的驱动装置带动主动轮28转动，主动轮28带动第一同步带轮23与第二同步带轮34同步转动，使得同步带20带动连接滑块14在滑轨21上同步移动，进一步在连接滑块14上利用管箍固定安装有喷嘴8，实现喷嘴8能在横向位置上做出往返运动的目的；

吸胶泵5的进料口伸入到储料罐11的内部，吸胶泵5的出料口与输料管6的一端固定连接，输料管6的另一端与喷嘴8的进料口固定连接，吸胶泵5的出口处设置有直流调速器，直流调速器与控制器信号连接，直流调速器用于调节灌缝胶的注射速度，喷嘴8出口端设置有电动阀，电动阀与控制器信号连接，电动阀用于控制喷嘴8的开启与闭合，喷嘴8上安装有距离传感器16，距离传感器为16激光传感器，用于测量地面裂缝的深度变化,直流调速器、电动阀以及距离传感器配合使用，距离传感器将裂缝深度信息传输到控制器，控制器通过调节直流调速器控制喷嘴8的灌胶速度，当距离传感器检测到裂缝深度为零时，电动阀关闭，喷嘴8停止工作；

具体的，本发明在使用时：施工人员在规划好灌缝机的前进路线后，在灌缝机的前方设置好激光发射器，灌缝机在激光束的导引下做匀速直线运动，同时摄像机12开始对路面裂缝进行扫描，并将影像信息传递给控制器，控制器将其转化为相应的坐标参数后传递给步进电机30，步进电机30根据地面裂缝的横向位移变化量转动相应的圈数，同时利用磁栅位移传感器作为位置检测装置，并把位移信号转换为脉冲信号反馈给控制器实现闭环控制，进一步利用同步带20的转动使得喷嘴8在直线滑轨21上实现往返移动操作，此时喷嘴8便能随着地面裂缝的位置变化做出准确的曲线运动，同时喷嘴8上面的距离传感器16可以实时检测出裂缝深度的变化并将距离参数传回到控制器，控制器通过调节吸胶泵5上的直流调速器实时调整灌缝胶的注射速度，实现灌缝胶的精准填充。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种公路养护灌缝机，包括驱动车头（2）和车身（10），其特征在于：所述驱动车头（2）

顶部设置有闪光报警器（1）和摄像机（12），所述摄像机（12）通过云台（13）转动设置在驱动车头（2）的顶部，所述驱动车头（2）的前端设置有超声波测距仪（3）和激光接收器（4），驱动车头（2）内部安装有控制器以及蓄电池，所述车身（10）上端从前往后依次安装有横梁架（7）、吸胶泵（5）以及储料罐（11），所述横梁架（7）上端固定安装有拖链导向槽（22），拖链导向槽（22）内配合设置有拖链（9），拖链导向槽（22）前方设置有磁栅尺（19），所述磁栅尺（19）通过磁栅支撑（18）固定安装在横梁架（7）的上方，所述横梁架（7）前端固定设置有直线滑轨（21），所述直线滑轨（21）上配合设置有连接滑块（14），所述连接滑块（14）前端固定安装有线性驱动器（15），所述线性驱动器（15）前端固定连接有喷嘴（8），所述横梁架（7）两端通过盖板连接件（25）固定连接有横梁架盖板（24），两端横梁架盖板（24）内侧壁上固定安装有同步带轮支架（31），所述横梁架（7）两端通过同步带轮支架（31）分别安装有第一同步带轮（23）和第二同步带轮（34），所述第一同步带轮（23）与第二同步带轮（34）之间配合设置有同步带（20），所述第二同步带轮（34）上端设置有挡边（32）与挡圈（33），所述挡边（32）与挡圈（33）中间设置有牵引带（29），所述牵引带（29）另一端配合设置在主动轮（28）上，主动轮（28）通过平键与电机输出轴（27）键连接，所述电机输出轴（27）位于步进电机（30）的上端，所述步进电机（30）通过步进电机支架（26）固定安装在右端的横梁架盖板（24）的外侧壁上。

2.如权利要求1所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述线性驱动器（15）为滚珠丝杠滑台结构，包括升降电机（35）、安装座（36）、丝杠支撑座（37）、丝杠螺母座（38）、丝杠（39）以及两根导轨（40），所述升降电机（35）通过安装座（36）固定安装在丝杠支撑座（37）的上端，导轨（40）两端固定连接在丝杠支撑座（37 ）内侧，所述丝杠螺母座（38）内部设置有丝杠螺母，丝杠螺母与丝杠（39）配合转动，丝杠支撑座（37）后端与连接滑块（14）前端固定连接，所述连接滑块（14）后端与同步带（20）固定连接。

3.如权利要求1所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述激光接收器（4）设置有3个，包括设置在中心位置的中心激光接收器以及两侧对称设置的偏向激光接收器。

4.如权利要求1所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述直线滑轨（21）选用HGW20CA型号滑轨。

5.如权利要求1所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述驱动车头（2）的驱动方式为AGV激光导引系统。

6.如权利要求1所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述吸胶泵（5）的进料口伸入到储料罐（11）的内部，吸胶泵（5）的出料口与输料管（6）的一端固定连接，输料管（6）的另一端与喷嘴（8）的进料口固定连接。

7.如权利要求6所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述吸胶泵（5）的出口处设置有直流调速器，所述直流调速器与控制器信号连接。

8.如权利要求6所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述喷嘴（8）的出口端设置有电动阀，所述电动阀与控制器信号连接。

9.如权利要求8所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述的控制器为Cortex-M4微处理器。

10.如权利要求6所述 的一种公路养护灌缝机，其特征在于：所述喷嘴（8）上安装有距离传感器（16），所述距离传感器为激光传感器，所述距离传感器（16）与控制器信号连接。

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