CN208984034U - 一种摊铺机摊铺平整度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于沥青路面施工领域，特别涉及一种摊铺机摊铺平整度测量装置，摊铺机摊铺平整度测量装置的第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器均具有发射口和接收口且均装于安装座上并均与处理器连接；这三个非接触式测距传感器的发射波均指向路面，发射波所在竖直方向的平面相互平行；处理器根据第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的测量值能够计算出摊铺机的摊铺层平整度值。本实用新型是一种非接触式平整度测量装置，适用于摊铺机在摊铺过程中在线检测摊铺层平整度，并避免了测量仪器与热铺沥青的直接接触，受热铺沥青的高温影响较少，测量更准确。

Description

一种摊铺机摊铺平整度测量装置

技术领域

本实用新型属于沥青路面施工领域，特别涉及一种摊铺机摊铺平整度测量装置。

背景技术

路面平整度为路面纵向凹凸量的偏差值，是评价路面使用性能的一个重要指标，它直接影响着车辆在路面上的行驶质量和高速公路基本功能的发挥。路面不平整是引起车辆随机振动的重要因素，不仅会增加轮胎磨损和车辆行驶燃油消耗，而且严重时还会使路面受到冲击作用造成过早破坏。工程实践和相关研究表明沥青路面最终的施工平整度与沥青混合料摊铺过程的摊铺层平整度关系密切，摊铺层平整度越高，最终成型的路面平整度越好。

目前，常用的路面平整度测量仪器主要有连续式平整度仪、颠簸累积仪、3m直尺等。连续式平整度仪、颠簸累积仪只适合测量碾压完成后的成型路面平整度，而对于摊铺层平整度无法测量；3m直尺虽然可以用于测量摊铺层平整度，但是在进行沥青路面摊铺层平整度测量时，存在一些不足：

(1)3m直尺利用塞尺测定直尺与路表面的最大间隙评价路面平整度，测定速度慢，工作量大，不适用于大范围的数据采集。

(2)3m直尺在进行沥青路面摊铺层平整度测量时，由人工检测和读取数据，容易产生较大的人为误差；

(3)由于热拌沥青混合料摊铺温度较高，放置其上的3m直尺在使用一段时间后，容易发生曲翘变形，从而影响测量精度。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种摊铺机摊铺平整度测量装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种摊铺机摊铺平整度测量装置，包括第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器、第三非接触式测距传感器、处理器以及安装座；第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器均具有发射口和接收口且均装于安装座上并均与处理器连接；

第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波均指向路面；

第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波所在竖直方向的平面相互平行；

第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波与竖直方向的夹角分别为C、A和B，第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波与路面的交点分别为c、a和b，第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的位置满足如下关系：

其中：

H为路面上方某一高度，H满足第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器中的任意一个允许测量距离。

安装座包括第一夹板、第二夹板、固定块、第一传感器安装构件、第二传感器安装构件和第三传感器安装构件，第一夹板和第二夹板通过螺栓连接于摊铺机上的固定杆上，固定块通过螺钉与第一夹板连接，第一非接触式测距传感器通过第一传感器安装构件安装于固定块上，第二非接触式测距传感器通过第二传感器安装构件安装于固定块上，第三非接触式测距传感器通过第三传感器安装构件安装于固定块上。

第一传感器安装构件和第三传感器安装构件结构相同，包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段垂直连接；支撑段通过螺钉与固定块连接，支撑段上供螺钉穿过的孔为通孔，螺钉与固定块之间螺纹连接；固定块上在与支撑段对应的位置设有用于显示支撑段转角位置的角度刻度盘；第一非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器分别安装于第一传感器安装构件和第三传感器安装构件伸出段的端部。

第二传感器安装构件包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段连接且夹角为A，角A大于0°且小于90°；该支撑段通过螺钉固定于固定块上，第二非接触式测距传感器安装于该伸出段的端部。

伸出段上开设有传感器安装孔以及传感器接线孔，传感器接线孔与传感器安装孔连通。

传感器安装孔和传感器接线孔同轴，伸出段上开设有与传感器接线孔连通的螺钉孔，该螺钉孔配套有螺钉，该螺钉用于固定传感器。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型的摊铺机摊铺平整度测量装置采用三个非接触式测距传感器，三个非接触式测距传感器均具有发射口和接收口且均装于安装座上并均与处理器连接，这三个非接触式测距传感器的发射波均指向路面，以及发射波所在竖直方向的平面相互平行，三个非接触式测距传感器的位置满足：其中：第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波与竖直方向的夹角分别为C、A和B，第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的发射波与路面的交点分别为c、a和b；H为路面上方某一高度，H满足第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器中的任意一个允许测量距离；通过这三个非接触式测距传感器能够自动对路面进行测量；处理器根据第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的测量值能够计算出摊铺机的摊铺层平整度值；本实用新型方法采用非接触式测距传感器自动测量，并利用处理器自动处理测量结果，测量速度快，适用于长距离工作量大的沥青路面平整度的测量。并且本实用新型是一种非接触式平整度测量装置，适用于摊铺机在摊铺过程中在线检测摊铺层平整度，并避免了测量仪器与热铺沥青的直接接触，受热铺沥青的高温影响较少，测量更准确。本实用新型装置操作方便、便于携带。

附图说明

图1为本实用新型摊铺机摊铺平整度测量装置主体结构示意图；

图2为本实用新型摊铺机摊铺平整度测量装置测量原理示意图；

图3为本实用新型第一夹板的结构示意图；

图4为本实用新型第二夹板的结构示意图；

图5为本实用新型固定块的第一结构示意图；

图6为本实用新型固定块的第二结构示意图；

图7为本实用新型第一传感器安装构件的结构示意图；

图8为本实用新型第二传感器安装构件的结构示意图；

图9为本实用新型第三传感器安装构件的结构示意图。

图1中，1为第一传感器安装构件；1-1为第一支撑段；1-2为第一伸出段；1-3为第一角度刻度盘；1-4为传感器安装孔；1-5为螺纹孔；1-6为通道；2为第二传感器安装构件；2-1为第二支撑段；2-2为第二伸出段；2-3为传感器安装孔；2-4为螺纹孔；2-5为通孔；2-6为通道；3为第三传感器安装构件；3-1为第三支撑段；3-2为第三伸出段；3-3为第三角度刻度盘；3-4为传感器安装孔；3-5为螺纹孔；3-6为通道；4为第一非接触式测距传感器；5为第二非接触式测距传感器；6为第三非接触式测距传感器；7为第一夹板；8为第二夹板；9为固定块；9-1为螺纹孔；9-2为凹槽；9-2-1为螺纹孔；9-3为螺纹孔；9-4为螺纹孔；10为处理器；11为固定杆。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

参照图1，本实用新型的摊铺机摊铺平整度测量装置，包括第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5、第三非接触式测距传感器6、处理器10以及安装座；第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6均具有发射口和接收口且均装于安装座上并均与处理器10连接；第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的发射波均指向路面；第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的发射波所在竖直方向的平面相互平行；第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的发射波与竖直方向的夹角分别为C、A和B，第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的发射波与路面的交点分别为c、a和b，第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的位置满足如下关系：

其中：

H为路面上方某一高度，H满足第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6中的任意一个允许测量距离。

作为本实用新型优选的实施例，参照图1和图2，本实用新型的安装座包括第一夹板7、第二夹板8、固定块9、第一传感器安装构件1、第二传感器安装构件2和第三传感器安装构件3，第一夹板7和第二夹板8通过螺栓连接于摊铺机上的固定杆11上，固定块9通过螺钉与第一夹板7连接，第一非接触式测距传感器4通过第一传感器安装构件1安装于固定块9上，第二非接触式测距传感器5通过第二传感器安装构件2安装于固定块9上，第三非接触式测距传感器6通过第三传感器安装构件3安装于固定块9上。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图1～图4、图7和图9，本实用新型的第一传感器安装构件1和第三传感器安装构件3结构相同，包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段垂直连接；支撑段通过螺钉与固定块9连接，支撑段上供螺钉穿过的孔为通孔，螺钉与固定块9之间螺纹连接；固定块9上在与支撑段对应的位置设有用于显示支撑段转角位置的角度刻度盘；第一非接触式测距传感器4和第三非接触式测距传感器6分别安装于第一传感器安装构件1和第三传感器安装构件3伸出段的端部。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图1、图2和图8，本实用新型的第二传感器安装构件2包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段连接且夹角为A，角A大于0°，小于90°；该支撑段通过螺钉固定于固定块9上，第二非接触式测距传感器5安装于该伸出段的端部。

作为本实用新型优选的实施方案，参照图7～图8，第一传感器安装构件1、第二传感器安装构件2和第三传感器安装构件3的伸出段上开设有传感器安装孔以及传感器接线孔，传感器接线孔与传感器安装孔连通。其中，传感器安装孔和传感器接线孔同轴，伸出段上开设有与传感器接线孔连通的螺钉孔，该螺钉孔配套有螺钉，该螺钉用于固定传感器。

通过本实用新型的摊铺机摊铺平整度测量装置进行摊铺机摊铺平整度测量的过程包括以下步骤：

将所述摊铺机摊铺平整度测量装置安装于摊铺机上；调整第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6，使它们的发射波均指向路面；同时使第一非接触式测距传感器4的发射波与路面的交点c、第二非接触式测距传感器5的发射波与路面的交点a以及第三非接触式测距传感器6的发射波与路面的交点b满足

摊铺机作业过程中，利用第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6对已铺好的路面每间隔预设距离进行采样一次；

第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6对已铺好的路面进行第i次采样时，第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6所测的距离分别为d_i1、d_i2和d_i3，b点的测量值与ac连线中点之间的偏差量为Δd_i，则有：

式中，

计算路面上采样区间的所有偏差量Δd_i的平均值 表征该采样区间的路面平整度。

利用所得的Δd_i来计算预设区间的摊铺层平整度标准差σ_i，通过σ_i表征预设区间的平整度波动水平：

式中：

n为预设区间内的采样点数。

综上，通过本实用新型的摊铺机摊铺平整度测量装置进行摊铺机摊铺平整度测量的过程是一种非接触式的测量方法，在测量时，将本实用新型的摊铺机摊铺平整度测量装置安装于摊铺机上，摊铺机作业过程中，利用第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器对已铺好的路面进行测量；处理器根据第一非接触式测距传感器、第二非接触式测距传感器和第三非接触式测距传感器的测量值计算摊铺机的摊铺层平整度值；因此本实用新型的测量过程简单快捷，避免了测量仪器与热铺沥青的直接接触，受热铺沥青的高温影响较少，因此测量更准确。

实施例

本实施例的摊铺机摊铺平整度测量装置，包括第一传感器安装构件1、第二传感器安装构件2和第三传感器安装构件3、第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5、第三非接触式测距传感器6、第一夹板7、第二夹板8、固定块9和处理器10；第一夹板7与第二夹板8通过螺栓连接，拧紧螺栓可将整个装置固定在摊铺机的固定杆11上；第一夹板7与固定块9通过螺钉连接；固定块9安装固定在第一夹板7对称位置上；固定块9两侧有螺纹孔9-1，分别用于固定第一传感器安装构件1和第三传感器安装构件3；如图5所示，固定块9的对称位置有凹槽9-2并有螺纹孔9-2-1，用于固定第二传感器安装构件2；固定块9与第一夹板7的接触面有对称螺纹孔9-3，通过螺钉连接可将固定块9固定在第一夹板7上；第一传感器安装构件1、第二传感器安装构件2、第三传感器安装构件3及第一夹板7与固定块9均用螺钉连接；第一传感器安装构件1和第三传感器安装构件3结构相同；第一传感器安装构件1伸出段、第三传感器安装构件3伸出段分别与第一传感器安装构件1支撑段、第三传感器安装构件3支撑段的夹角为90度；第一传感器安装构件1伸出段、第三传感器安装构件3伸出段均有传感器安装孔，分别用于安装第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器6；第一传感器安装构件1伸出段、第三传感器安装构件3伸出段均有螺纹孔，分别用于固定第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器6；第一传感器安装构件1支撑段、第三传感器安装构件3支撑段均有用于与固定块9螺钉连接时供螺钉穿过的通孔；第一传感器安装构件1对应的第一角度刻度盘1-3、第三传感器安装构件3对应的第三角度刻度盘3-3均固定在固定块9上；第一角度刻度盘1-3、第三角度刻度盘3-3均有供螺钉穿过的通孔；第一角度刻度盘1-3通孔、第三角度刻度盘3-3通孔分别与第一传感器安装构件1上用于与固定块9螺钉连接时供螺钉穿过的通孔、第三传感器安装构件3上用于与固定块9螺钉连接时供螺钉穿过的通孔同轴；第一传感器安装构件1支撑段末端、第三传感器安装构件3支撑段3-1末端均呈指针状分别指向第一角度刻度盘1-3、第三角度刻度盘3-3的刻度线；第一传感器安装构件1、第三3在松开螺钉后均可绕螺钉转动，转动角度可分别由第一角度刻度盘1-3、第三角度刻度盘3-3读出；第一传感器安装构件1、第三传感器安装构件3内部均有向外通道，分别用于第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器6与外部的线路连接；传感器安装构件2为本装置特殊部件；第二传感器安装构件2伸出段与支撑段夹角为固定值A(A取值范围为0到90度)；第二传感器安装构件2伸出段有传感器安装孔2-3，用于安装第二非接触式测距传感器5；第二传感器安装构件2伸出段有螺纹孔2-4，用于固定第二非接触式测距传感器5；第二传感器安装构件2支撑段有通孔2-5；第二传感器安装构件2内部有向外通道2-6，用于第二非接触式测距传感器5与外部的线路连接；第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6均与处理器10连接。第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6均设置有发射口和接收口，是基于发射波三角测量法的高精密位移传感器，用来测定被测试路面与传感器之间的距离。

如图2所示，传感器的布置高度H可以调节，传感器的位置满足下式：

其中，

式中：H—非接触式沥青路面平整度测量装置离路面的距离，单位为m；

A—第二非接触式测距传感器5发射波与竖直方向的夹角，固定值，单位为°；

B—第一非接触式测距传感器4发射波与竖直方向的夹角，单位为°；

C—第三非接触式测距传感器6发射波与竖直方向的夹角，单位为°；

第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6的发射波与路面的交点分别为c、a和b，点b为点a和点c的中点。

根据式(1)、式(2)及式(3)可得到表1，表1为A＝45°时安装高度H与角B和角C之间关系此时：

表1

本实施例的摊铺机摊铺平整度测量装置的采样和数据处理由处理器10完成，由处理器10驱动打印机和磁带机，输出平整度数据。

基于本实施例的摊铺机摊铺平整度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

1)在传感器安装构件上安装固定测距传感器，在摊铺机上安装摊铺机摊铺平整度测量装置；

2)测量传感器安装高度H，根据表1或式(1)、式(2)和式(3)确定第一非接触式测距传感器4和第三非接触式测距传感器6的发射波与竖直方向夹角B和C，旋转角度刻度盘到对应的角度，使ab和bc的长度均等于1.5m；

3)确定待测量路段，打开摊铺机摊铺平整度测量装置电源；

4)摊铺机以一定速度进行摊铺作业，设定采样间隔为100mm，根据摊铺速度确定采样时间；

5)通过处理器进行数据处理，得到摊铺机的摊铺层平整度值；

摊铺机作业过程中，第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6对已铺好的路面进行第i次采样时，第一非接触式测距传感器4、第二非接触式测距传感器5和第三非接触式测距传感器6所测的距离分别为d_i1、d_i2和d_i3，b点的测量值与ac连线中点之间的偏差量为Δd_i，以Δd_i表征摊铺层平整度值，则有：

式中，

计算路面上采样区间的所有偏差量Δd_i的平均值 表征该采样区间的路面平整度。利用所得的Δd_i来计算预设区间的摊铺层平整度标准差σ_i，通过σ_i表征预设区间的平整度波动水平：

式中：

n为预设区间内的采样点数。

Claims (6)

1.一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，包括第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)、第三非接触式测距传感器(6)、处理器(10)以及安装座；第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)均具有发射口和接收口且均装于安装座上并均与处理器(10)连接；第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)的发射波均指向路面；第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)的发射波所在竖直方向的平面相互平行；第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)的发射波与竖直方向的夹角分别为C、A和B，第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)的发射波与路面的交点分别为c、a和b，第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)的位置满足如下关系：

其中：

H为路面上方某一高度，H满足第一非接触式测距传感器(4)、第二非接触式测距传感器(5)和第三非接触式测距传感器(6)中的任意一个允许测量距离。

2.根据权利要求1所述的一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，安装座包括第一夹板(7)、第二夹板(8)、固定块(9)、第一传感器安装构件(1)、第二传感器安装构件(2)和第三传感器安装构件(3)，第一夹板(7)和第二夹板(8)通过螺栓连接于摊铺机上的固定杆(11)上，固定块(9)通过螺钉与第一夹板(7)连接，第一非接触式测距传感器(4)通过第一传感器安装构件(1)安装于固定块(9)上，第二非接触式测距传感器(5)通过第二传感器安装构件(2)安装于固定块(9)上，第三非接触式测距传感器(6)通过第三传感器安装构件(3)安装于固定块(9)上。

3.根据权利要求2所述的一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，第一传感器安装构件(1)和第三传感器安装构件(3)结构相同，包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段垂直连接；支撑段通过螺钉与固定块(9)连接，支撑段上供螺钉穿过的孔为通孔，螺钉与固定块(9)之间螺纹连接；固定块(9)上在与支撑段对应的位置设有用于显示支撑段转角位置的角度刻度盘；第一非接触式测距传感器(4)和第三非接触式测距传感器(6)分别安装于第一传感器安装构件(1)和第三传感器安装构件(3)伸出段的端部。

4.根据权利要求2所述的一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，第二传感器安装构件(2)包括支撑段和伸出段，支撑段和伸出段连接且夹角为A，角A大于0°且小于90°；该支撑段通过螺钉固定于固定块(9)上，第二非接触式测距传感器(5)安装于该伸出段的端部。

5.根据权利要求3或4所述的一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，伸出段上开设有传感器安装孔以及传感器接线孔，传感器接线孔与传感器安装孔连通。

6.根据权利要求5所述的一种摊铺机摊铺平整度测量装置，其特征在于，传感器安装孔和传感器接线孔同轴，伸出段上开设有与传感器接线孔连通的螺钉孔，该螺钉孔配套有螺钉，该螺钉用于固定传感器。