CN116397614B - 一种自动定位压实度无损检测车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动定位压实度无损检测车，属于路基路面工程技术领域，包括检测车、自动充电仓；所述检测车包括自动避障行走机构、压实度检测机构及远程控制模块，所述压实度检测机构位于所述自动避障行走机构的前端；所述自动避障行走机构用于判断前方障碍物，自动进行合理避障并到达指定位置；所述压实度检测机构用于分析待测路面的压实度；所述远程控制模块用于人工远程控制所述检测车的运行和检测；所述自动充电仓用于所述检测车的充电和停放。本发明可通过远程操控降低劳动强度，提高检测范围，提高检测效率，同时通过压实度检测机构可以推算出还需碾压的次数，减少对地基的损伤。
Description
技术领域
本发明属于路基路面工程技术领域，特别是涉及一种自动定位压实度无损检测车。
背景技术
高速公路施工一般路基线路长、面积大，高速公路的施工质量关系到它的使用年限，甚至会影响车祸发生率。为保证路基填筑质量，路基的压实作业一般依靠试验段施工来确定机械设备、松铺系数、压实厚度、压实工艺、碾压遍数等参数的选取。
目前路基路面的压实度检测主要仍采用现场点抽样检测或监理旁站来控制路基路面的压实质量和碾压施工参数，但现场点抽样的数量有限，无法反映路基路面整体填筑施工质量情况，同时无法即使判断出当前路面还需进行多少次碾压，并且无法满足路基路面建造大规模机械化施工的实际需求，费时费力，经济性较差，效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动定位压实度无损检测车，以解决背景技术中存在的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种自动定位压实度无损检测车，包括检测车、自动充电仓；所述检测车包括自动避障行走机构、压实度检测机构及远程控制模块，所述压实度检测机构位于所述自动避障行走机构的前端；
所述自动避障行走机构用于判断前方障碍物，自动进行合理避障并到达指定位置；
所述压实度检测机构用于分析待测路面的压实度；
所述远程控制模块用于人工远程控制所述检测车的运行和检测；
所述自动充电仓用于所述检测车的充电和停放。
通过上述技术方案，通过自动避障行走机构来判断前方是否存在障碍物，并做出合理避障措施，驱动检测车到达指定位置。然后通过压实度检测机构对路基进行压实度检测，根据压实度检测收集到的数据，计算出当前路面的碾压情况，从而得到当前路面还需碾压的次数，可大幅度避免过度碾压等情况。通过远程控制模块可进行远程人工控制，降低人员在施工场地遇到的风险，通过远程操控可以降低劳动强度，提高检测范围，提高检测效率。当检测车电量低时会自动返回自动充电仓进行充电，同时在雨天也会自动返回完成停靠。
进一步地，所述自动避障行走机构包括车架、底盘、传动机构以及位于所述车架内的电池层和数据层，所述数据层包括GNSS定位系统、惯性传感器模块、超声波测距模块，所述GNSS定位系统用导航，所述惯性传感器模块用于姿态检测及调整，所述超声波测距模块用于检测障碍物。
通过上述技术方案，通过GNSS定位系统完成自动避障行走机构的导航，具体可采用北斗或GPS定位系统，惯性传感器用于检测自动避障行走机构在行进过程中的姿态，收集到的参数反馈给传动机构，防止检测车失衡，保障检测车在行驶过程的平稳性，保证检测时的准确性。超声波测距模块用于检测车的避障，具体可采用HC-SR04超声波传感器。
进一步地，所述电池层包括锂电池和散热稳压器，所述电池层位于所述底盘上，所述数据层位于所述电池层的上方，所述数据层与所述电池层之间设有金属网格。
通过上述技术方案，锂电池用于给传动机构和数据层供电，稳压器用于提供稳定电压，同时保证用电安全。数据层和电池层之间设置的金属网格用于屏蔽电池层对数据层产生的信号干扰。
进一步地，所述压实度检测机构包括小型卷扬机、电动收绳器、金属落锤和数据处理装置，所述金属落锤通过钢丝与所述电动收绳器连接，所述金属落锤通过所述电动收绳器和所述钢丝进行起落，所述金属落锤内设有传感器，所述传感器通过数据线与所述数据处理装置连接，所述数据线通过所述小型卷扬机进行收放。
通过上述技术方案，金属落锤碰撞待测路基，通过金属落锤内的传感器采集数据并通过数据线反馈给数据处理装置，通过数据处理装置完成数据的采集和分析。通过数据处理装置可分析出压实度，通过压实度除以碾压次数即可算出碾压一次的压实系数，通过压实系数可推算出还需要碾压的次数，避免过度碾压。较现有压实度检测方式（为灌砂法、灌水法、环刀法、核子仪法、钻芯法等），对路基几乎没有损伤，不需要人工前往现场放点采样，极大的提高了检测效率。同时通过远程控制模块可进行远程操控，对专业技术要求低。
进一步地，所述远程控制模块包括4G云远程控制模块和控制APP，所述4G云远程控制模块位于所述数据层内，所述4G云远程控制开模块与所述自动避障行走机构及所述压实度检测机构通过导线连接，所述控制APP用于远程控制所述4G云远程控制模块进而控制所述自动避障行走机构及所述压实度检测机构。
通过上述技术方案，通过远程控制模块可对检测车进行远程操控，对人员的专业技术要求低，会使用简单的APP即可，通过控制APP可设置检测时间检测次数等，通过在控制APP内填入已经碾压的次数，数据处理装置就可通过金属落锤内传感器采集到的数据分析压实度并得到还需要碾压的次数。
进一步地，所述控制APP使用平板电脑，手机或者笔记本电脑控运行控制，所述控制APP接入阿里云，所述控制APP接入网络并同步当地天气。
通过上述技术方案，使用平板电脑，手机或者笔记本电脑等便携设备都可以通过控制APP对检测车进行操控，提高了操作的便携性，实现了远程控制、数据记录。同时控制APP接入天气系统，会根据天气预报进行决策，可人工设置相应的条件，例如，设置为天气为雨或4小时内有下雨记录则不会进行检测，或天气为雪不会进行检测等，提高了可操控性，提高了检测精度。
进一步地，所述自动充电仓包括防水仓、充电底座，所述充电底座位于所述防水仓内，所述底盘上设有感应充电口，所述感应充电口与所述充电底座相配合。
通过上述技术方案，自动充电仓设置在地势相对较高且方便布置的地方，避免雨水倒灌入自动充电仓，当检测车进入自动充电仓后，充电底座的充电头与检测车底盘上的感应充电口对接完成充电作业。
进一步地，所述防水仓的内壁设有碰撞开关，所述充电底座设有自动伸缩止退卡，所述自动伸缩止退卡处于收缩状态，当所述碰撞开关被所述检测车碰撞后，所述自动伸缩止退卡升起，所述防水仓的外壁顶部设有警示灯。
通过上述技术方案，在完成检测后或电量低时检测车自动返回自动充电仓进行充电。检测车进入自动充电仓并碰撞到碰撞开关后，底部的自动伸缩止退卡升起防止检测车溜车，当检测车需要工作或完成充电时，远离碰撞开关后自动伸缩止退卡收回，检测车可退出自动充电仓。自动充电仓顶部的警示灯常亮，用于在夜晚也可以明确自动充电仓的位置，避免碰撞。
进一步地，所述防水仓内部设有定位发射器，所述定位发射器发出的信号被所述GNSS定位系统接收。
通过上述技术方案，自动充电仓的定位发射器发射位置信号，检测车检测到信号后可以确认自动充电仓的位置并返回。
进一步地，所述检测车的外部设有透明亚克力外壳。
通过上述技术方案，设置透明亚克力外壳对检测车进行包裹和防护，防止检测车进水，保护内部结构。
本发明的有益效果是：
1）提高检测范围，提高检测效率。通过远程控制模块可进行远程控制检测车，完成检测车的移动和检测。
2）可自动进行检测，降低劳动强度。提前设置号检测区域后检测车通过自动避障行走机构完成避障和移动，不需要人员跟随，减少劳动。
3）可以得到当前路基还需碾压的次数，避免过度碾压。金属落锤碰撞待测路基，通过金属落锤内的传感器采集数据并通过数据线反馈给数据处理装置，通过数据处理装置完成数据的采集和分析。通过数据处理装置可分析出压实度，通过压实度除以碾压次数即可算出碾压一次的压实系数，通过压实系数可推算出还需要碾压的次数，避免过度碾压。
附图说明
图1为本发明中检测车的示意图；
图2为本发明中数据层的示意图；
图3为本发明中电池层的示意图；
图4为本发明中检测车的仰视图；
图5为本发明中检测车的俯视图；
图6为本发明中自动充电仓的示意图；
图7为本发明中充电底座的示意图；
图中，1-检测车、2-自动避障行走机构、201-超声波测距模块、202-惯性传感器模块、203-GNSS定位系统、204-车架、205-底盘、206-传动机构、207-金属网格、208-锂电池、209-散热稳压器、210-感应充电口、3-压实度检测机构、301-小型卷扬机、302-电动收绳器、303-金属落锤、304-数据处理装置、305-钢丝、306-数据线、4-4G云远程控制模块、5-自动充电仓、501-防水仓、502-充电底座、503-碰撞开关、504-自动伸缩止退卡、505-定位发射器、506-警示灯、6-透明亚克力外壳。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的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。
参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：
如图1-图7所示，一种自动定位压实度无损检测车，包括检测车1、自动充电仓5；所述检测车1包括自动避障行走机构2、压实度检测机构3及远程控制模块，所述压实度检测机构3位于所述自动避障行走机构2的前端；
所述自动避障行走机构2用于判断前方障碍物，自动进行合理避障并到达指定位置；
所述压实度检测机构3用于分析待测路面的压实度；
所述远程控制模块用于人工远程控制所述检测车1的运行和检测；
所述自动充电仓5用于所述检测车1的充电和停放。
通过上述技术方案，通过自动避障行走机构2来判断前方是否存在障碍物，并做出合理避障措施，驱动检测车1到达指定位置。然后通过压实度检测机构3对路基进行压实度检测，根据压实度检测收集到的数据，计算出当前路面的碾压情况，从而得到当前路面还需碾压的次数，可大幅度避免过度碾压等情况。通过远程控制模块可进行远程人工控制，降低人员在施工场地遇到的风险，通过远程操控可以降低劳动强度，提高检测范围，提高检测效率。当检测车1电量低时会自动返回自动充电仓5进行充电，同时在雨天也会自动返回完成停靠。
进一步地，所述自动避障行走机构2包括车架204、底盘205、传动机构206以及位于所述车架204内的电池层和数据层，所述数据层包括GNSS定位系统203、惯性传感器模块202、超声波测距模块201，所述GNSS定位系统203用于导航，所述惯性传感器模块202用于姿态检测及调整，所述超声波测距模块201用于检测障碍物。
通过上述技术方案，通过GNSS定位系统203完成自动避障行走机构2的导航，具体可采用北斗或GPS定位系统，惯性传感器用于检测自动避障行走机构2在行进过程中的姿态，收集到的参数反馈给传动机构206，防止检测车1失衡，保障检测车1在行驶过程的平稳性，保证检测时的准确性。超声波测距模块201用于检测车1的避障，具体可采用HC-SR04超声波传感器。
进一步地，所述电池层包括锂电池208和散热稳压器209，所述电池层位于所述底盘205上，所述数据层位于所述电池层的上方，所述数据层与所述电池层之间设有金属网格207。
通过上述技术方案，锂电池208用于给传动机构206和数据层供电，稳压器用于提供稳定电压，同时保证用电安全。数据层和电池层之间设置的金属网格207用于屏蔽电池层对数据层产生的信号干扰。
进一步地，所述压实度检测机构3包括小型卷扬机301、电动收绳器302、金属落锤303和数据处理装置304，所述金属落锤303通过钢丝305与所述电动收绳器302连接，所述金属落锤303通过所述电动收绳器302和所述钢丝305进行起落，所述金属落锤303内设有传感器，所述传感器通过数据线306与所述数据处理装置304连接，所述数据线306通过所述小型卷扬机301进行收放。
通过上述技术方案，金属落锤303碰撞待测路基，通过金属落锤303内的传感器采集数据并通过数据线306反馈给数据处理装置304，通过数据处理装置304完成数据的采集和分析。通过数据处理装置304可分析出压实度，通过压实度除以碾压次数即可算出碾压一次的压实系数，通过压实系数可推算出还需要碾压的次数，避免过度碾压。较现有压实度检测方式为灌砂法、灌水法、环刀法、核子仪法、钻芯法等，对路基几乎没有损伤，不需要人工前往现场放点采样，极大的提高了检测效率。同时通过远程控制模块可进行远程操控，对专业技术要求低。
进一步地，所述远程控制模块包括4G云远程控制模块4和控制APP，所述4G云远程控制模块4位于所述数据层内，所述4G云远程控制开模块与所述自动避障行走机构2及所述压实度检测机构3通过导线连接，所述控制APP用于远程控制所述4G云远程控制模块4进而控制所述自动避障行走机构2及所述压实度检测机构3。
通过上述技术方案，通过远程控制模块可对检测车1进行远程操控，对人员的专业技术要求低，会使用简单的APP即可，同时在检测车首次现场运行后会在控制APP内记录并生成运行轨迹，形成3D模型，通过控制APP可设置检测车的检测时间、检测次数等，通过在控制APP内填入已经碾压的次数，数据处理装置304就可通过金属落锤303内传感器采集到的数据分析压实度并得到还需要碾压的次数。
进一步地，所述控制APP使用平板电脑，手机或者笔记本电脑控运行控制，所述控制APP接入阿里云，所述控制APP接入网络并同步当地天气。
通过上述技术方案，使用平板电脑，手机或者笔记本电脑等便携设备都可以通过控制APP对检测车1进行操控，提高了操作的便携性，实现了远程控制、数据记录。同时控制APP接入天气系统，会根据天气预报进行决策，可人工设置相应的条件，例如，设置为天气为雨或4小时内有下雨记录则不会进行检测，或天气为雪不会进行检测等，提高了可操控性，提高了检测精度。
进一步地，所述自动充电仓5包括防水仓501、充电底座502，所述充电底座502位于所述防水仓501内，所述底盘205上设有感应充电口210，所述感应充电口210与所述充电底座502相配合。
通过上述技术方案，自动充电仓5设置在地势相对较高且方便布置的地方，避免雨水倒灌入自动充电仓5，当检测车1进入自动充电仓5后，充电底座502的充电头与检测车1底盘205上的感应充电口210对接完成充电作业。
进一步地，所述防水仓501的内壁设有碰撞开关503，所述充电底座502设有自动伸缩止退卡504，所述自动伸缩止退卡504处于收缩状态，当所述碰撞开关503被所述检测车1碰撞后，所述自动伸缩止退卡504升起，所述防水仓501的外壁顶部设有警示灯506。
通过上述技术方案，在完成检测后或电量低时检测车1自动返回自动充电仓5进行充电。检测车1进入自动充电仓5并碰撞到碰撞开关503后，底部的自动伸缩止退卡504升起防止检测车1溜车，当检测车1需要工作或完成充电时，远离碰撞开关503后自动伸缩止退卡504收回，检测车1可退出自动充电仓5。自动充电仓5顶部的警示灯506常亮，用于在夜晚也可以明确自动充电仓5的位置，避免碰撞。
进一步地，所述防水仓501内部设有定位发射器505，所述定位发射器505发出的信号被所述GNSS定位系统203接收。
通过上述技术方案，自动充电仓5的定位发射器505发射位置信号，检测车1检测到信号后可以确认自动充电仓5的位置并返回。
进一步地，所述检测车1的外部设有透明亚克力外壳6。
通过上述技术方案，设置透明亚克力外壳6对检测车1进行包裹和防护，防止检测车1进水，保护内部结构。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种自动定位压实度无损检测车，其特征在于：包括检测车（1）、自动充电仓（5）；所述检测车（1）包括自动避障行走机构（2）、压实度检测机构（3）及远程控制模块，所述压实度检测机构（3）位于所述自动避障行走机构（2）的前端；
所述自动避障行走机构（2）用于判断前方障碍物，自动进行合理避障并到达指定位置；
所述压实度检测机构（3）用于分析待测路面的压实度；
所述远程控制模块用于人工远程控制所述检测车（1）的运行和检测；
所述自动充电仓（5）用于所述检测车（1）的充电和停放；所述自动避障行走机构（2）包括车架（204）、底盘（205）、传动机构（206）以及位于所述车架（204）内的电池层和数据层，所述数据层包括GNSS定位系统（203）、惯性传感器模块（202）、超声波测距模块（201），所述GNSS定位系统（203）用于导航，所述惯性传感器模块（202）用于姿态检测及调整，所述超声波测距模块（201）用于检测障碍物；
所述压实度检测机构（3）包括小型卷扬机（301）、电动收绳器（302）、金属落锤（303）和数据处理装置（304），所述金属落锤（303）通过钢丝（305）与所述电动收绳器（302）连接，所述金属落锤（303）通过所述电动收绳器（302）和所述钢丝（305）进行起落，所述金属落锤（303）内设有传感器，所述传感器通过数据线（306）与所述数据处理装置（304）连接，所述数据线（306）通过所述小型卷扬机（301）进行收放；
所述远程控制模块包括4G云远程控制模块（4）和控制APP，所述4G云远程控制模块（4）位于所述数据层内，所述4G云远程控制开模块与所述自动避障行走机构（2）及所述压实度检测机构（3）通过导线连接，所述控制APP用于远程控制所述4G云远程控制模块（4）进而控制所述自动避障行走机构（2）及所述压实度检测机构（3）；
检测车首次现场运行后会在控制APP内记录并生成运行轨迹，形成3D模型，通过控制APP可设置检测车的检测时间、检测次数等，通过在控制APP内填入已经碾压的次数，数据处理装置（304）就可通过金属落锤（303）内传感器采集到的数据分析压实度并得到还需要碾压的次数。
2.根据权利要求1所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述电池层包括锂电池（208）和散热稳压器（209），所述电池层位于所述底盘（205）上，所述数据层位于所述电池层的上方，所述数据层与所述电池层之间设有金属网格（207）。
3.根据权利要求1所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述控制APP使用平板电脑，手机或者笔记本电脑控运行控制，所述控制APP接入阿里云，所述控制APP接入网络并同步当地天气。
4.根据权利要求1所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述自动充电仓（5）包括防水仓（501）、充电底座（502），所述充电底座（502）位于所述防水仓（501）内，所述底盘（205）上设有感应充电口（210），所述感应充电口（210）与所述充电底座（502）相配合。
5.根据权利要求4所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述防水仓（501）的内壁设有碰撞开关（503），所述充电底座（502）设有自动伸缩止退卡（504），所述自动伸缩止退卡（504）处于收缩状态，当所述碰撞开关（503）被所述检测车（1）碰撞后，所述自动伸缩止退卡（504）升起，所述防水仓（501）的外壁顶部设有警示灯（506）。
6.根据权利要求4所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述防水仓（501）内部设有定位发射器（505），所述定位发射器（505）发出的信号被所述GNSS定位系统（203）接收。
7.根据权利要求1所述的自动定位压实度无损检测车，其特征在于：所述检测车（1）的外部设有透明亚克力外壳（6）。
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