CN220419360U - 一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及角速度测量技术领域，具体为一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，包括钢轮，钢轮内壁固定连接有金属环，金属环一侧面固接有若干个指向钢轮轮轴的片状凸起，钢轮的轮轴转动连接有L型安装支架，L型安装支架远离钢轮的轮轴的一端安装有检测组件，本实用新型的测量装置通过外装的方式安装在钢轮上，使得在加装时不需要对压路机进行拆解，方便安装，并且测量装置的尺寸可以根据不同钢轮的大小进行定制，提高实用性，同时检测过程中采用检测组件对片状凸起进行检测并转换获得钢轮的角速度，相比现有基于位置信息的间接测量方法具有更好的精度，并且不会受到卫星信号覆盖区域的限制，保证角速度测量的准确性。

Description

一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置

技术领域

本实用新型涉及角速度测量技术领域，具体为一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置。

背景技术

钢轮压路机是一种公路施工设备，它具有结构简单、工作质量大、激振力大等特点，广泛应用于土壤、土石填料、沥青混合料等材料的压实作业中。智能压实系统通过安装在压路机上的多种传感器获取振动加速度、GPS定位信息、钢轮角速度等施工参数，并通过一定的方法获取压实度指标，是实现压实质量管理信息化的重要手段。钢轮角速度是智能压实中需要进行测量的重要参数，除了实现压路机的运行速度控制外，一些压实度指标也需要使用钢轮角速度作为进行计算。目前，获取钢轮压路机钢轮角速度一般通过接入压路机出厂安装的轮速传感器或通过压路机位置参数间接推导求得。

而上述的两个角速度测量方法存在以下缺点：

对于出厂装备有轮速传感器的压路机，其自带的轮速传感器性能指标不一，且信号输出形式及数据传输协议也不一样，这给将轮速传感器纳入智能压实系统带来了较大难度。另外，轮速传感器相关线路一般集成在压路机控制电路内部，将其引出并接入智能压实系统必然会给原电路造成破坏，因此不宜采取；

而通过位置参数间接推导获取钢轮角速度，若压路机在隧道内作业，在无卫星信号的情况下，无法获取位置信息即无法获取角速度数据；另外，定位数据一般精度较低，间接获取的角速度数据精度也会收到定位精度的限制，从而导致角速度数据的精度不能达到智能压实系统的精度要求。

为此，我们提出了一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置投入使用，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，以解决上述背景技术提出的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，包括钢轮，所述钢轮内壁固定连接有金属环，所述金属环一侧面沿金属环圆周方向等角度固接有若干个指向钢轮轮轴的片状凸起，所述钢轮的轮轴转动连接有L型安装支架，所述L型安装支架远离钢轮的轮轴的一端安装有检测组件，所述检测组件用于感应片状凸起产生信号并处理信号得到钢轮角速度。

优选的，所述金属环由若干个长条形金属片依次收尾相接形成。

优选的，所述长条形金属片的相对两端设置有相互配合的让位槽，所述让位槽贯穿开设有螺纹孔。

优选的，所述金属环的材质为不锈钢材质。

优选的，所述金属环通过粘结或焊接的方式固定在钢轮内壁。

优选的，所述检测组件包括安装块、接近开关传感器和信号处理装置，所述安装块安装在L型安装支架的自由端端部，所述接近开关传感器通过螺母安装在安装块一侧面，且接近开关传感器的检测端穿过安装块并朝向片状凸起，所述信号处理装置安装在接近开关传感器的固定端并信号连接。

优选的，所述螺母与安装块之间设置有防震垫片。

优选的，所述信号处理装置包括MCU控制模块、信号转换模块和电压转换模块，所述电压转换模块为MCU控制模块、信号转换模块和接近开关传感器供电。

优选的，所述信号转换模块包括UART转RS232、UART转RS485和UART转CAN三个子模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的测量装置通过外装的方式安装在钢轮上，使得在加装时不需要对压路机进行拆解，方便安装，并且测量装置的尺寸可以根据不同钢轮的大小进行定制，提高实用性，同时检测过程中采用检测组件对片状凸起进行检测并转换获得钢轮的角速度，相比现有基于位置信息的间接测量方法具有更好的精度，并且不会受到卫星信号覆盖区域的限制，保证角速度测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型的测量装置中金属环的结构示意图；

图3为本实用新型的测量装置中长条形金属片的结构示意图；

图4为本实用新型的测量装置的局部结构示意图；

图5为本实用新型的测量装置的检测组件的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、钢轮；2、金属环；21、长条形金属片；22、让位槽；23、螺纹孔；3、片状凸起；4、L型安装支架；5、检测组件；51、安装块；52、接近开关传感器；53、信号处理装置；531、MCU控制模块；532、信号转换模块；533、电压转换模块；54、螺母；55、防震垫片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供的第一种技术方案为：

一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，包括钢轮1，钢轮1内壁固定连接有金属环2，金属环2一侧面沿金属环2圆周方向等角度固接有若干个指向钢轮1轮轴的片状凸起3，钢轮1的轮轴转动连接有L型安装支架4，L型安装支架4远离钢轮1的轮轴的一端安装有检测组件5，检测组件5用于感应片状凸起3产生信号并处理信号得到钢轮角速度。

具体的，金属环2由若干个长条形金属片21依次收尾相接形成。

从上述描述可知：金属环由若干个长条形金属片相接形成金属环，方便金属环加工。

具体的，长条形金属片21的相对两端设置有相互配合的让位槽22，让位槽22贯穿开设有螺纹孔23。

从上述描述可知：通过设置相互配合的让位槽方便金属片之间的对接，实现衔接。

具体的，金属环2的材质为不锈钢材质。

从上述描述可知：采用不锈钢材质的金属环不仅具备一定的防锈性能，而且具备一定的韧性，可弯曲，从而能够更加贴合钢轮内壁。

具体的，金属环2通过粘结或焊接的方式固定在钢轮1内壁。

具体的，检测组件5包括安装块51、接近开关传感器52和信号处理装置53，安装块51安装在L型安装支架4的自由端端部，接近开关传感器52通过螺母54安装在安装块51一侧面，且接近开关传感器52的检测端穿过安装块51并朝向片状凸起3，信号处理装置53安装在接近开关传感器52的固定端并信号连接。

从上述描述可知：通过接近开关传感器感应检测片状凸起产生电平信号，并传递到信号处理装置进行处理，而将信号处理装置直接集成到接近开关传感器的端部，大大简化了检测装置的结构，缩短线路连接，并且只需采用一组螺母就能够将接近开关传感器进行连接固定，拆装简单便捷。

具体的，螺母54与安装块51之间设置有防震垫片55。

从上述描述可知：通过设置防震垫片能够避免钢轮振动对传感器的稳定性造成影响。

具体的，信号处理装置53包括MCU控制模块531、信号转换模块532和电压转换模块533，电压转换模块533为MCU控制模块531、信号转换模块532和接近开关传感器52供电。

从上述描述可知：MCU控制模块记录在定时间内产生的电平信号，信号转换模块将电平信号转换为输出信号，电压转换模块同时为MCU控制模块、信号转换模块和接近开关传感器提供电源；

具体的，信号转换模块532包括UART转RS232、UART转RS485和UART转CAN三个子模块。

从上述描述可知：信号转换模块内设置多个不同的转换单元，从而可以将角速度数据转换为三种常用的通信协议进行输出，适应不同的接收单元，使装置可以灵活地接入各种智能压实系统中。

本实用新型的实施例一为：

请参照图1所示：一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，包括钢轮1，钢轮1内壁通过焊接的方式固定连接有金属环2，且金属环2的材质为不锈钢材质，金属环2一侧面沿金属环2圆周方向等角度固接有若干个指向钢轮1轮轴的片状凸起3，钢轮1的轮轴转动连接有L型安装支架4，L型安装支架4远离钢轮1的轮轴的一端安装有检测组件5，检测组件5用于感应片状凸起3产生信号并处理信号得到钢轮角速度。

请参照图2和3所示：本实施例中，金属环2由若干个长条形金属片21依次收尾相接形成，并且长条形金属片21的相对两端设置有相互配合的让位槽22，让位槽22贯穿开设有螺纹孔23。

请参照图4所示：本实施例中，检测组件5包括安装块51、接近开关传感器52和信号处理装置53，安装块51安装在L型安装支架4的自由端端部，接近开关传感器52通过螺母54安装在安装块51一侧面，且接近开关传感器52的检测端穿过安装块51并朝向片状凸起3，信号处理装置53安装在接近开关传感器52的固定端并信号连接，螺母54与安装块51之间设置有防震垫片55；

其中接近开关传感器52，感应金属环2上的片状凸起3，并输出开关信号，即电平脉冲信号；L型安装支架4与接近开关传感器52连接固定处使用防震垫片55，能够避免钢轮1振动对传感器的影响；探头轴向应与钢轮1轴向平行，安装位置与片状凸起3平面保证有较小间隙；信号处理装置，由信号处理电路PCB板、塑料外壳和八芯电缆组成，集成并固定在接近传感器探头后部。

请参照图5所示：本实施例中，信号处理装置53包括MCU控制模块531、信号转换模块532和电压转换模块533，其中MCU控制模块531为一块MCU芯片，对接近开关传感器52输出的开关信号进行处理分析，结合金属环2的片状凸起3数量计算出钢轮1角速度并针对不同传输协议对数据进行打包，以串口（UART）信号的方式输出，并且信号转换模块532包括UART转RS232、UART转RS485和UART转CAN三个子模块，可以将角速度数据转换为对应信号进行输出，而电压转换模块533为MCU控制模块531、信号转换模块532和接近开关传感器52供电，并且将MCU控制模块531、信号转换模块532和电压转换模块533集成在PCB板上，然后PCB板安装在塑料外壳内并且塑料外壳以螺丝固定或粘接的方式固定在接近开关传感器52后部并留孔引出八芯电缆，其中八芯电缆的铜芯粗细为0.2~0.5mm²，包含两根电源线（正、负），两根RS232信号线（发送线、接收线），两根RS485信号线（RS485A、RS485B）和两根CAN信号线（CANH、CANL）。

上述测量装置的安装和测量过程如下：

安装时，先将多条长条形金属片21首位上的让位槽22依次对接然后通过螺栓对准螺纹孔23锁紧固定，并进行弯曲后贴合在钢轮1内壁并焊接固定；

将L型安装支架4的一端固定在钢轮1安装架上，并且固定位置位于钢轮1的轮轴上，然后将集成了信号处理装置53的接近开关传感器52通过螺母54和防震垫片55安装在安装块51上，并将安装块51通过焊接的方式固定在L型安装支架4的另一端，且使接近开关传感器52的探测端轴向与钢轮1的轴向平行，接近开关传感器52的探测端与片状凸起3设有较小间隙，然后将信号处理装置53上的八芯电缆引出并与接收装置电连接；

在测量时，MCU控制模块1上电启动，依次启动定时器功能和脉冲计数功能，在压路机行驶过程中，钢轮1和金属环2开始转动，使片状凸起3依次经过检测探头，产生电平脉冲信号，当定时器触发后，利用脉冲数量和定时器设定时长计算得到角速度值，并根据数据传输协议打包成对应数据传输格式的数据包后发送，实现角速度测量，其中，定定时器设定时长为t（s），t时间间隔内脉冲计数为n，齿环上总齿数为N，则可通过下式计算得到钢轮角速度ω(rad/s)：ω=2πn/Nt。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，包括钢轮（1），其特征在于：所述钢轮（1）内壁固定连接有金属环（2），所述金属环（2）一侧面沿金属环（2）圆周方向等角度固接有若干个指向钢轮（1）轮轴的片状凸起（3），所述钢轮（1）的轮轴转动连接有L型安装支架（4），所述L型安装支架（4）远离钢轮（1）的轮轴的一端安装有检测组件（5），所述检测组件（5）用于感应片状凸起（3）产生信号并处理信号得到钢轮角速度。

2.根据权利要求1所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述金属环（2）由若干个长条形金属片（21）依次收尾相接形成。

3.根据权利要求2所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述长条形金属片（21）的相对两端设置有相互配合的让位槽（22），所述让位槽（22）贯穿开设有螺纹孔（23）。

4.根据权利要求1或2所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述金属环（2）的材质为不锈钢材质。

5.根据权利要求1或2所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述金属环（2）通过粘结或焊接的方式固定在钢轮（1）内壁。

6.根据权利要求1所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述检测组件（5）包括安装块（51）、接近开关传感器（52）和信号处理装置（53），所述安装块（51）安装在L型安装支架（4）的自由端端部，所述接近开关传感器（52）通过螺母（54）安装在安装块（51）一侧面，且接近开关传感器（52）的检测端穿过安装块（51）并朝向片状凸起（3），所述信号处理装置（53）安装在接近开关传感器（52）的固定端并信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述螺母（54）与安装块（51）之间设置有防震垫片（55）。

8.根据权利要求6所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述信号处理装置（53）包括MCU控制模块（531）、信号转换模块（532）和电压转换模块（533），所述电压转换模块（533）为MCU控制模块（531）、信号转换模块（532）和接近开关传感器（52）供电。

9.根据权利要求8所述的一种外装式钢轮压路机钢轮角速度测量装置，其特征在于：所述信号转换模块（532）包括UART转RS232、UART转RS485和UART转CAN三个子模块。