CN113566751B - 一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统及方法 - Google Patents

一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，用于摊铺机械上，包括有：探测设备，用于测量当前各个超声波探测器的离地高度，获取高度数据信息，并基于当前位置所得到的高度数据信息传输给控制端；连接部，用于固定连接超声波探测器；定位装置，用于实时定位连接杆所在位置，获取位置数据信息，并将位置数据信息传输给控制端；控制端，接收当前位置的位置数据信息和当前各个超声波探测器的高度数据信息，并基于接收的位置数据信息和高度数据信息进行计算；所述的摊铺机械为具有熨平板的摊铺设备；该基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统自动化检测、精度高、动态连续检测。

Description

一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统及方法。
背景技术
现有的摊铺虚铺厚度检测技术方法，主要有2种：
1)开孔取样测量
由检测人员在虚铺面使用钢钎插入摊铺材料至路基层，记录钢钎插入深度位置，然后利用钢尺测量其长度，即获得取样点的虚铺厚度；
2)虚铺面高程取样测量
利用全站仪或水准仪进行抽样测量虚铺面高程值，通过虚铺面高程值与取样点路基层高程值求差间隔获得取样点的虚铺厚度。
现有技术弱点:
1)开孔取样测量方法，人工检测、精度低、取样随机性大且数量有限。
2)虚铺面高程测量方法，精度高、自动化程度低、需要专业技术人员、取样随机性大且数量相对有限。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种自动化检测、精度高、动态连续检测的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，用于摊铺机械上，包括有：
探测设备，用于测量当前各个超声波探测器的离地高度，获取高度数据信息，并基于当前位置所得到的高度数据信息传输给控制端，包括有至少四台超声波探测器，且分别设置于摊铺机械的前后端位置；
连接部，用于固定连接超声波探测器，包括有两根连接杆，且固定安装在摊铺机械的熨平板两端；
定位装置，用于实时定位连接杆所在位置，获取位置数据信息，并将位置数据信息传输给控制端，设置有两组；
控制端，接收当前位置的位置数据信息和当前各个超声波探测器的高度数据信息，并基于接收的位置数据信息和高度数据信息进行计算，并将得到的结果数据信息进行保存；
所述的摊铺机械为具有熨平板的摊铺设备，该熨平板的两端为A端和B端，且分别对应于摊铺机械行进路线的左右两端，所述的连接杆安装于的熨平板左右两端。
作为优选，两组所述的定位装置均安装于连接杆的中部，且与所述摊铺机械的熨平板处于同一坐标位置。
作为优选，各个所述超声波探测器分别与两根连接杆连接，且连接位置延展于熨平板外。
作为优选，所述定位装置和探测设备分别与控制端采用数据传输连接。
作为优选，所述超声波探测器设置于熨平板的两端前后位置，且其采集头为朝下设置。
本发明所要解决的另一技术问题为提供一种检测方法，包括以下步骤：
1)通过探测设备采集当前各个超声波探测器的采集头离地高度数据信息，并将该高度数据信息发送至控制端；
2)经由定位装置获取各个连接杆的位置数据信息，并发送至控制端；
3)控制端接受该位置数据信息后推算各超声波探测器的位置数据信息并进行记录保存；
4)控制端基于收到的高度数据信息检测当前位置的虚铺厚度值；
5)控制端将判断得到的虚铺厚度值与位置数据信息进行匹配并存储；
6)摊铺机械一边前进一边重复步骤1)至步骤5)的作业，直至完成所规划路段的检测。
作为优选，在步骤1)中，所述的探测设备为在A端沿摊铺行进方向前后分别安装A1和A2两个超声波探测器，同时在B端安装B1和B2两个超声波探测器。
作为优选，在步骤2)中，所述的定位装置为具有PPS时钟同步功能的GPS定位装置。
作为优选，在步骤4)中，所述的虚铺厚度值采用以下方法得到：
当超声波探测器A1和B1通过断面L时，超声波探测器探测得到探头离路基层面的距离分别为Ha1和Hb1，随着摊铺机械的行进，超声波探测器A2和B2通过断面L，此时探测得到超声波探测器探头离虚铺面的距离分别Ha2和Hb2，求差解计算HA＝Ha1-Ha2、HB＝Hb1-Hb2，HA、HB分别为断面L两端的虚铺厚度值。
作为优选，在步骤5)中，所述位置数据信息、高度数据信息和虚铺厚度值为同步传输。
本技术中利用了超声波探测器，在摊铺全过程中动态连续测量虚铺厚度，解决弥补现有技术方法主要采用取样检测方法的不足。
原理说明：
摊铺机械设有熨平板装置，熨平板两端设为AB两端，在A端沿摊铺行进方向前后分别安装A1和A2两个超声波探测器，同时在B端安装B1和B2两个超声波探测器。路面上任意一横断面L，当超声波探测器A1和B1通过断面L时，超声波探测器探测得到探头离路基层面的距离分别为Ha1和Hb1，随着摊铺机械的行进，超声波探测器A2和B2通过断面L，此时探测得到超声波探测器探头离虚铺面的距离分别Ha2和Hb2，求差解计算HA＝Ha1-Ha2、HB＝Hb1-Hb2，HA、HB分别为断面L两端的虚铺厚度值。
本发明的有益效果是：
1)自动化检测
系统安装调试完成后，摊铺全过程系统自动化检测虚铺厚度，无需人工干预；
2)精度高
超声波探测器一般安装离地距离在40至50厘米范围内，其距离探测精度达到毫米级；
3)动态连续检测
系统在摊铺全过程中自动化探测，探测频率为毫秒级。因此虚铺厚度检测结果形成连续的虚铺面，检测成果质量优于通过取样检测得到离散点检测成果。
附图说明
图1为本发明的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统的工作原理图；
图2为本发明的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
参阅图1-2所示，一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，用于摊铺机械上，包括有：
探测设备，用于测量当前各个超声波探测器的离地高度，获取高度数据信息，并基于当前位置所得到的高度数据信息传输给控制端，包括有至少四台超声波探测器，且分别设置于摊铺机械的前后端位置；
连接部，用于固定连接超声波探测器，包括有两根连接杆，且固定安装在摊铺机械的熨平板两端；
定位装置，用于实时定位连接杆所在位置，获取位置数据信息，并将位置数据信息传输给控制端，设置有两组；
控制端，接收当前位置的位置数据信息和当前各个超声波探测器的高度数据信息，并基于接收的位置数据信息和高度数据信息进行计算，并将得到的结果数据信息进行保存；
所述的摊铺机械为具有熨平板的摊铺设备，该熨平板的两端为A端和B端，且分别对应于摊铺机械行进路线的左右两端，所述的连接杆安装于的熨平板左右两端。
两组所述的定位装置均安装于连接杆的中部，且与所述摊铺机械的熨平板处于同一坐标位置，各个所述超声波探测器分别与两根连接杆连接，且连接位置延展于熨平板外，所述定位装置和探测设备分别与控制端采用数据传输连接，所述超声波探测器设置于熨平板的两端前后位置，且其采集头为朝下设置，在本实施例中，所采用的定位装置主要用于实时动态追踪摊铺机械的位置坐标，并将其与所测算的虚铺厚度值进行匹配并保存，从而完成摊铺全过程的探测。
一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测方法，包括以下步骤：
1)通过探测设备采集当前各个超声波探测器的采集头离地高度数据信息，并将该高度数据信息发送至控制端；
2)经由定位装置获取各个连接杆的位置数据信息，并发送至控制端；
3)控制端接受该位置数据信息后推算各超声波探测器的位置数据信息并进行记录保存；
4)控制端基于收到的高度数据信息检测当前位置的虚铺厚度值；
5)控制端将判断得到的虚铺厚度值与位置数据信息进行匹配并存储；
6)摊铺机械一边前进一边重复步骤1)至步骤5)的作业，直至完成所规划路段的检测。
在步骤1)中，所述的探测设备为在A端沿摊铺行进方向前后分别安装A1和A2两个超声波探测器，同时在B端安装B1和B2两个超声波探测器。
在步骤2)中，所述的定位装置为具有PPS时钟同步功能的GPS定位装置。
在步骤4)中，所述的虚铺厚度值采用以下方法得到：
当超声波探测器A1和B1通过断面L时，超声波探测器探测得到探头离路基层面的距离分别为Ha1和Hb1，随着摊铺机械的行进，超声波探测器A2和B2通过断面L，此时探测得到超声波探测器探头离虚铺面的距离分别Ha2和Hb2，求差解计算HA＝Ha1-Ha2、HB＝Hb1-Hb2，HA、HB分别为断面L两端的虚铺厚度值。
在步骤5)中，所述位置数据信息、高度数据信息和虚铺厚度值为同步传输。
本技术中利用了超声波探测器，在摊铺全过程中动态连续测量虚铺厚度，解决弥补现有技术方法主要采用取样检测方法的不足。
原理说明：
摊铺机械设有熨平板装置，熨平板两端设为AB两端，在A端沿摊铺行进方向前后分别安装A1和A2两个超声波探测器，同时在B端安装B1和B2两个超声波探测器。路面上任意一横断面L，当超声波探测器A1和B1通过断面L时，超声波探测器探测得到探头离路基层面的距离分别为Ha1和Hb1，随着摊铺机械的行进，超声波探测器A2和B2通过断面L，此时探测得到超声波探测器探头离虚铺面的距离分别Ha2和Hb2，求差解计算HA＝Ha1-Ha2、HB＝Hb1-Hb2，HA、HB分别为断面L两端的虚铺厚度值。
本发明的有益效果是：
1)自动化检测
系统安装调试完成后，摊铺全过程系统自动化检测虚铺厚度，无需人工干预；
2)精度高
超声波探测器一般安装离地距离在40至50厘米范围内，其距离探测精度达到毫米级；
3)动态连续检测
系统在摊铺全过程中自动化探测，探测频率为毫秒级。因此虚铺厚度检测结果形成连续的虚铺面，检测成果质量优于通过取样检测得到离散点检测成果。
本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，用于摊铺机械上，其特征在于，包括有：
探测设备，用于测量当前各个超声波探测器的离地高度，获取高度数据信息，并基于当前位置所得到的高度数据信息传输给控制端，包括有至少四台超声波探测器，且分别设置于摊铺机械的前后端位置；
连接部，用于固定连接超声波探测器，包括有两根连接杆，且固定安装在摊铺机械的熨平板两端；
定位装置，用于实时定位连接杆所在位置，获取位置数据信息，并将位置数据信息传输给控制端，设置有两组；
控制端，接收当前位置的位置数据信息和当前各个超声波探测器的高度数据信息，并基于接收的位置数据信息和高度数据信息进行计算，并将得到的结果数据信息进行保存；
所述的摊铺机械为具有熨平板的摊铺设备，该熨平板的两端为A端和B端，且分别对应于摊铺机械行进路线的左右两端，所述的连接杆安装于的熨平板左右两端；
该基于多束超声波探测的虚铺厚度检测方法包括以下步骤：
1）通过探测设备采集当前各个超声波探测器的采集头离地高度数据信息，并将该高度数据信息发送至控制端；
2）经由定位装置获取各个连接杆的位置数据信息，并发送至控制端；
3）控制端接受该位置数据信息后推算各超声波探测器的位置数据信息并进行记录保存；
4）控制端基于收到的高度数据信息检测当前位置的虚铺厚度值；
5）控制端将判断得到的虚铺厚度值与位置数据信息进行匹配并存储；
6）摊铺机械一边前进一边重复步骤1）至步骤5）的作业，直至完成所规划路段的检测；
所述的探测设备为在A端沿摊铺行进方向前后分别安装A1和A2两个超声波探测器，同时在B端安装B1和B2两个超声波探测器；
在步骤2）中，所述的定位装置为具有PPS时钟同步功能的GPS定位装置；
在步骤4）中，所述的虚铺厚度值采用以下方法得到：
当超声波探测器A1和B1通过断面L时，超声波探测器探测得到探头离路基层面的距离分别为Ha1和Hb1，随着摊铺机械的行进，超声波探测器A2和B2通过断面L，此时探测得到超声波探测器探头离虚铺面的距离分别Ha2和Hb2，求差解计算HA=Ha1-Ha2、HB=Hb1-Hb2，HA、HB分别为断面L两端的虚铺厚度值；
在步骤5）中，所述位置数据信息、高度数据信息和虚铺厚度值为同步传输。
2.如权利要求1所述的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，其特征在于：两组所述的定位装置均安装于连接杆的中部，且与所述摊铺机械的熨平板处于同一坐标位置。
3.如权利要求1所述的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，其特征在于：各个所述超声波探测器分别与两根连接杆连接，且连接位置延展于熨平板外。
4.如权利要求1所述的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，其特征在于：所述定位装置和探测设备分别与控制端采用数据传输连接。
5.如权利要求1所述的基于多束超声波探测的虚铺厚度检测系统，其特征在于：所述超声波探测器设置于熨平板的两端前后位置，且其采集头为朝下设置。
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