DE2052745C3 - Vorrichtung zur Messung der Setzung einer Bodenoberfläche - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der durch ein Hodenverdichtungsgerät beim Überfahren des Bodens bewirkten Setzung der Bodenfläche mit einer ersten Meßwalze vor dem Bodcnverdichtungsgerät und einer zweiten Meßwalze

kennzeichnet, daß zur Horizontalausrichtung der 40 hinter dem Bodenverdichtungsgerät, die beide gegen Visiereinrichtungen Stellmotore (15) vorgesehen das Bodenverdichtungsgerät beweglich sind, sowie

mit Weggebern zur Messung der Relativbewegungen zwischen den Meßwalzen und einer Referenz.

Setzungsmessungen nach dem Stande der Technik

sind, die von elektrischen Libellen (16) steuerbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Visiereinrichtungen 45 benutzen je eine Meßwalze vor und hinter dem Bocincn Senderteil (4,6) und einen Empfängerteil denverdichtungsgerät und bestimmen die Höhen-(5,9) aufweist, daß der Senderteil (4,6) zur Ei unterschiede zwischen diesen Mcßwalzen mit Weggezeugunc, eines periodisch abgelenkten Lichtbün- bern, wobei sich die Weggeber auf das Verdichtungsdels eingerichtet ist und daß der Empfängerteii gerät selbst als Referenz beziehen. Die vorbekannten (5,9) drei übereinander angeordnete photoelek- 50 Setzungsmeßvorrichtungen dieser Art zeigen zwei trische Empfänger enthält, von denen jeweils wesentliche Fehlerquellen: Einmal geht die NivelliehöehsUns zwei von dem Lichtbünde! beauf- rung des Verdichtungsgerätes in die Messung ein. schlagt sind und deren gleichgerichtete und gc- Die Nivellierung kann dabei zufällig sein oder von glättete Empfängersignale über eine Logikschal- der zu messenden Setzung selbst beeinflußt werden, tung (30.. . 33) zur Bildung der Ausgangssignale 55 wenn sich der vordere Arbeitsteil des Gerätes auf der Visiereinrichtung verknüpft sind. dem noch unverdichteten Boden befindet und der

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- nachfolgende Arbeitsteil durch die Verdichtung tiefer kennzeichnet, daß die Logikschaltung ein Paar kommt. Außerdem kann die Nivellierung von der von UND-Gliedern (30) enthalt, die die Emp- Steigung der zu verdichtenden Bahn abhängen, so fängersignale je eines der äußeren Empfänger mit 60 daß die Setzungsmessung zu niedrige Werte ergibt, denen des mittleren Empfängers verknüpfen und wenn bergab verdichtet wird. Ein weiterer Fehler der

vorbekannten Sctzungsmeßvoriiehtungen liegt in dem Umstand begründet, daß die gemessenen Differenzen sich nicht auf die Niveau-Unterschiede derselben Stelle Vor und nach der Verdichtung beziehen, sondern auf verschiedene Stellen, die olt niehreie Meter voneinander entfernt liegen. 1 iiciduicli werden die Ergebnisse mit den zufällig;.'!! (Hler dui: h örtliche

über welche als Ausgangssignale der Visiereinrichtung Relais (33) zur '.."'euerung des Drehsinns eines umsteuerbaren Stellmotors (21) einer Nachlaufeini'ichtung erregbar sind.

(1. V-.iiiichlung nach Anspruch ^s, daduich tie
keiui/citlinei. daß die Signale der äußeren Emp
uin.'ei ι,. ;-.ih'i: SiH-Ki₁. ι (31) belegen, tier

HvHieneigenschaften bedingten Schwankungen überiLvkt und verlieren daher einen beachtlichen Teil ihres Informationsgehaltes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile vorbekannter SetzungsmeOvornchuingen zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß die*Messung unabhängig von der Geometrie des Bodens ist. a!si.i unabhängig von der Neigung und eventuellen I -nebenheiten und Ungleichmäßigkeiten der zu ver-..::chten <??n Fläche wird.

Die gestellte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung

:. r eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelost

v.irch

;·) eine erste und eine zweite horizontal ausgerichtete optisch-photoelektrische Vjsiereinrich ..ng. die zwischen der ersten Meßwalze und der Referenz wirksam sind und Ausgangssignale nach Maßgabe der Höhenabweichung der betreffenden Meßwalze von der Referenz liefern,

h\ eine erste und eine zweite Naehlaufeinrichtung, die von den Ausgangssignalen beaufschlagt sind, zum Ausrichten der ersten bzw. zweiten Visier¹ einrichtung,

c) einen ersten und einen zweiten Signalgeber für die Stellwege der ersten bzw. zweiten Nachlaufeinrichtungen und

d) eine Auswertereinrichtung zum Vergleichen des Signals von dem zweiten Signalgeber mit dem zeitlich verzögerten, Signal des ersten Signalgebers, und zwar mit einer dem Durchlaufen des Abstandes zwischen erster Meßwalze und Referenz entsprechet-Je ι Ver?ögerungszeit.

Die Meßanordnung umfaßt somit, wie bekannt, eine erste, vor dem Bodenverdichtungsgerät laufende Meßwalze, eine Referenz, die von einer weiteren, an das Verdichtungsgerät angehängten Meßwalze gebildet sein kann, oder auch von einer nicht vibrierenden Bandage des Gerätes selbst. Zusätzlich ist eine /weite Meßwalze vorgesehen, die der Referenz in gleichen Abstand folgt wie die Referenz der ersten Meßwalze, Die Meßwalzen tragen beispielsweise auf einer Seite optisch-photoelektrische Visiermittel, die mit ihrer Visierlinie über eine selbsttätige Steuerung von einer elektrischen Libelle in der Horizontalen gehalten werden. Das Visiermittel der ersten Meßwalze kann dabei eine Lichtquelle sehr geringer vertikaler Apertur und geringer bis größerer horizontaler Apertur sein, beispielsweise eine Entladungslampe mit vorgesetzter, sehr enger horizontaler Schlitzblende, odei ein Laser mit einem vorgesetzten, kleine Schwingungen um die vertikale Achse ausführenden Ablenkprisma. An der Refe/enz ist ein in Richtung auf die erste Meßwalze gerichteter, optischer Prüfbauteil vorgesehen, der beispielsweise aus drei in vertikaler Richtung dicht benachbarten lichtempfindlichen Halbleiterbauelementen und einer hiervon gesteuerten Servo-F.inheil besteht, die dieses Prüfsystem bzw. einen festen Punkt davon, z. B. das mittlere Halbleiterbauelement, in den Visierstrahl der ersten MeLV walze verfährt. An der Referenz kann als Visiermittel ein Senderteil eier beschriebenen Art vorgesehen sein, welcher mit einem Priifsystem der beschriebenen Art an (kr zweiten Meßwal/e zusammenwirkt. Das Aust!aiif,ssignal eines Stellungsgel>ers der ersten Visiermittel kann auf einem Magnetband gespeichert werden, welches durch einen phasengesteuert! Servo-Antrieb mit einer Bandgeschwindigkeit gefahren wird, die ein festes Vielfaches der jeweiligen Umfangsgeschwindigkeit der J> ießvvalze, also der Vorschubgeschwindigkeit des Bodenverdichtungsgeräis, ist. Das Magnetband ist als Endlosband so geführt, daß ei nach einer Bandlänge von dem gleichen Vielfachen des Abstandes der Referenz von der ersten

ίο Meßwalze hinter dem Aufzeichnungskopf an einem Lesekopf vorbeigeführt wird. Das Visiermittel der zweiten Meßwalze ist ebenfalls mit einem Stellungsgeber versehen, von dessen Signal das am Lesekopf abgenommene Signal subtrahiert wird. Die so erhal-

!5 tene Differenz der Signale ist ein direktes Maß für die Setzung des Bodens unter dem Einfluß des Übergangs des Verdichtungsgeräts an der Stelle der zweiten Meßwalze.
Die Setzungsmessung ist bei der beschriebenen

jo Vorrichtung jeweils auf ein und dieselbe Stelle des Bodens bezogen. Die Meßwerte sind auch von der Neigung der Verdichtungsbahn unabhängig.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen

as näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine Gesamt-Seit^nansichi eines als Rüttelwalze ausgebildeten Bodenverdichtungsgeräts mit der beschriebenen Setzungsmeßvorrichtung;
F i g. 2 ist tine zugehörige Draufsicht;

Fig. 3 zeigt schematisch eine Anordnung zur Richtungskonstanthaltung der Visiereinrichtung bei einer Vorrichtung nach F i g. 1 und 2;
F i g. 4 ist eine zugehörige Vorderansicht;
F i g. 5 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung des Senderteils bei den Visiereinrichtungen; Fig. 6 ist eine schematische Darstellung des zugehörigen Empfängerteils;

Fig. 7 zeigt eine Schaltung zur Umwandlung der einzelnen Empfängersignale in der Anordnung von Fig. 6;

F i g. 8 veranschaulicht die Auswerteeinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Gesamt-Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. Hierin ist I eine auf einem zu verdichtenden Planum arbeitende Tandemwalze. An ihrer Vorderseite führt sie über einen Lenker 2 eine erste Einachs-Anordnung vor sich her, die — wie aus der Draufsicht von Fig. 2 ersichtlich ist — mit einer geteilten Glattbandage 3 auf dem noch unverdichteten Planum abrollt und an ihrem linken Achsende das erste Visiermittel 4 trägt. In Höhe der hinteren Achse der Tandemwalze I sind auf der linken Seite des Fahrzeugen die weiteren Visiermittel 5 und 6 angeordnet. An einer Anhängegabel 7 führt das Gerät 1 weiterhin die zweite Einachsanordnung nach sich, die mit einer geteilten und an ihrer Oberfläche geriffelten oder gestachelten Bandage 8 auf dem verdichteten Klanum abrollt. In Verlängerung ihrer Achse trägt diese Anordnung auf ihrer linken Seite das vierte Visiermittel 9.

F i g. 3 und 4 zeigen eine Anordnung zur Richtungskonstanthaltung der Visiermittel 4, 5,6 und 9. Diese Visiermittel sind in umschlossenen Behältnissen 10 untergebracht, die mittels der Lager 11 an den verlängerten Achsenclen 12 drehbar angeordnet sind. Mit den Achsenden 12 fest verbunden ist ein Zahnradsektor 13, in welchen eine Schnecke 14 eingreift, die von einem Motor IS angetrieben wird, welcher an dem Gehäuse IO fest angeflanscht ist.

Weiterhin mit dem Gehäuse fest verbunden ist eine eltktrische Libelle 16, die mit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, gefüllt ist und in welche drei Elektroden so eingreifen, daß die mittlere stets Kontakt mit der Libcllenfliissigkcit besitzt und von den beiden anderen je eine im Falle der Neigung der Libelle. Der Motor 15 ist dabei einpolig an eine Mittelanzapfung einer Batterie 17 angeschlossen, während die andere Zuleitung je nach Nei gung der Libelle von dem einen oder anderen linde der Batterie her erfolgt.In einer der beiden Polungsmöglichkeiten des Motors ist dieser daher stets bestrebt, das Gehäuse 10 in eine bestimmte Lage zu bringen und zu halten.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung, wie sie in dem Gehäuse 10 der Visiermittel 4 und 6 angebracht ist. Lichtquelle ist eine Soffittenlampe 17. die von einem — hier ausgerückt eingezeichneten — Bajonettsockel 18 gehalten wird Gleichachsig mit dem Glühfaden der Soffitte 17 ist tu eine Schlitztrommel 18 a angeordnet, d'c von ihrem Lager 19 her in gleichmäßig rotierender Bewegung gehalten wird. Vor dieser Schlitztrommel 18 ist in Richtung auf die nachfolgenden Visiermittel 5 bzw. 9 eine Zylinderlinse 20 fest angeordnet. ^2>

I·" i g. 6 zeigt die limpfängcranordnung in den Visiermitieln5 und 9. Hin Getriebemotor 21 treibt über seine stark untersetzte Abtricbswelle 22 eine Schraubspindel 23 an, deren Winkelstellung von einem an ihrem anderen linde angebrachten, mehr gängigen Wendelpotenziometer 24 elektrisch nachgebildet wird. Auf der Schraubspindel 23 befindet sieh eine Gewindemuttcr 25, mit welcher ein umschlossenes Behältnis 26 für die Aufnahme der phoioclcktrischen Lmpfänger fest verbunden ist. Dieses Gehäuse y. 26 stützt sich über ein Laufrad 27 in einer Führungsschiene 28 gegen Verdrehung ab.

Die photoelcktrischen Lmpfänger sind drei Photo dioden 29, die in horizontaler Richtung nebeneinander und 111 vertikaler Richtung ieicht versetzt fesi 111 4, nerhalb des Behältnisses 26 angeordnet sind Die auf Grund einer jeder dieser Photodioden nachgesi halte ten Anordnung nach der noch zu beschreibend·-^ lig 7 gewonnenen Ausgangssignale dieser photo elektrischen Lmpfänger gelangen entsprechend dei signallliißaitigeii Darstellung der Fig. (> in der dort gezeigten Kombination an die beider UND-Gatur 30 wie von den beiden äußeren 1 mpfängerelementen an die I mg.inge der Speicher 31, deren Inhalte durch das Ausgangssignal des mittleren Iinpfängers ge loscht bzw. negiert werden Durch die Verbindung je eines UND-Gatters und eines Speichers über ein ODHR-Galtcr 32 entstehen zwei sich nach der Logik dieses Schaltaufbaucs gegeneinander ausschlie-Arbeitswiderstand 37 an eine Gleichspanniiiiigsquelle angeschlossen. Das nachfolgende überbrückte T-Glicd 38 entspricht mit seiner Mittonfrequenz der Chopper-Frequcnz der Schlitztrommel 18. Das Ausgangssignal dieses Filters gelangt über dem Verstärker 39 und den Größtwcrtbegrcnz.er 40 auf einen Gleichrichter 41 und hat damit die Form, in der es den Gattern und Speichern nach F i g. (> zugeführt wird.

Die Schallung nach Fig. 6 arbeitet folgendermaßen, wobei angenommen sei, daß es sich um das Visiermittel 5 handele.

Gelangt der, Lichtstrahl des Visiermittel 4 aus schließlich auf das mittlere der drei limplängi'ieicmente 29, so sind die Speicher 31 gelöscht sowie die UND-Gatter gesperrt, so daß die beiden Reins 33 sich in Ruhestellung befinden und der Gelriclu motor 21 daher stromlos ist. Wird im Verlaufe dei Vorwärtsbewegung des Verdichtungsgcrätes 1 du voidere Linachs-AnordnungS durch eine Bodcmim-tn'ii- !>eit angehoben, so gelangt der Lichtstrahl ties Visiermittel auf das obere der drei Hmpfiingercli mute 29; bleibt das mittlere Lmpfängerclement dalv mitheliclvtet, so öffnet sich das obere der beiden ; Nl)- ^!' Gatter 30, weiterhin das obere der beiden <>>'! R-Galter 32, so daß das obere Relais 33 an/u! 1 und zufolge der Polung der Batterie 34 den Gctni ' "10-tor 21 so zum Anlaulen bringt, daß die Schi au! !>milel 23 lilu-i die Mutter 25 das Behältnis Zt- ■■'■•■Λ λ'< oben verläliit. Selbst wenn die Ausrikkun «ies Lichtstrahls des Visiermittel 4 größer als d> · Mi l-.aie Abstand zwischen dem oberen und dem Hc Mn der Implangen-Ieinente 29 ist, bleibt du- »V-•Mcbs/ustiiiid dadurch erhalten, daß die l-iinl·.·. oberen UND-Gatters 30 durch den unlerer; ·!■ den Speicher 31 ersetzt wird. Bei einer Ab■-> der l-maihs-Aiioiilming3, d.h. Iv:i euici ! rung des 1 iclilstuihls des Visiermittels 4 aibcr Anordnung enlspieihcnil mit umgekehrtem I'' 4" des Gctnchcmotois 21.

I ig X zeigt eine Signalverzögerung iibei · gneiband sowie die Gewinnung des Anzeige Mii:gs und Rcgelungssginales für die dutch «Γ. dichtungsgeiat 1 bewirkte Setzung des Plai-tm. bei ist die Anoulnung nach IMg. 8 gemäß Γ μ der Schleppkabel 7 der nachgeführten Lm.u : Ordnung imteigebracht Die Bandagen 8 treib. eine Zahnradübersetzung 35 <i die in dem ge- ν Ι ' altnis untergebrachte Magnelband'anoi ig. K an. im engeren Sinne deren I ,-..■·■-'!«. len weither und der zugehörigen ^-u 138 ein Magnetband 139 als Lndlos

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137. /wisi

druckrolle

schleife über die I aufrolle 140"geführt wird

..,,...,., _T ^d'^e F'ngangsbuchse 141 und den Aufsprechkopf 142

ßende Signale, die als Lrregerspannungen ,e einem 55 dieser Anordnung wird das Signal des Visiermittel-· ϊ Relais 33 zugeführt werden. Diese schalten alternativ gespeichert und nach einer Bandlänee die unter Bedie Spannungsquelle 34 in der einen oder anderen rücksichtigung des Getriebes 35α dem Abstand zwi Polling an die Anschlüsse des Getriebemotors 21 sehen dem Visiermittel 6 und dem Visiermittel 9 ent

V . g. 7 ergänzt F1 g 6 durch die Darstellung, einer spricht, der im übrigen gleich dem Abstand zw.scher ausfuhrungsgemaßen Schaltung zur Umwandlung der 60 dem Visiermittel 4 und dem Visiermittel 5 ist voi einzelnen Empfangers.gnale Diese entstehen primär dem Wiedergabekopf 143 abgegriffen und Vmammci durch den Lmfall des durch die Schlitztrommel 18 a mit dem über die Linganosbuchse 144 eingespeister modulierten Lichtstrahles über die fokussierende Ausgangss.gnal des Visiermittels9 auf einen Diffc Zylinderlinse 35 Die Lmpfängerclemen.c sind als ren/verstärker 145 gegeben, dessen Ausgang«*™ Photodiode.! über den Vonvulerstand 36 und den C₅ die gewünschte Meßgröße für die Setzung dirstclll

Hnr/n ? Blatt /cn hnuni'cn

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der durch ein ßudenverdichtungsgerät beim Überfahren des Bo dens bewirkten Setzung der Bodenoberfläche mit einer ersten Meßwalze vor dem Bodenverdichtungsgerät und einer zweiten Meßwalze hinter dem Bodenverdichtungsgerät, die beide gegen das Bodenverdichtungsgerät beweglich sind, sowie mit Weggebem zur Messung der Relativbewegungen zwischen den Meßwalzen und eine· Referenz, gekennzeichnet durch

a) eine erste und eine zweite horizontal ausgerichtete, optisch-photoelektrische Visiereinrichtung (4, 5; 6, 9), die zwischen der ersten '5 Meßwalze (3) und der Referenz wirksam sind und Ausgangssignale nach Maßgabe der Höhenabweichung der betreffenden Meßwalze von der Referenz liefern,

b) eine erste und eine zweite Nachlaufeinnchtung (21 ... 27). die von den AusgangsMgnalen beaufschlagt sind, zum Ausrichten der eisten bzw. zweiten Vi>.iereinrichuing,

c) einen ersten und einen zweiten Signalgeber (24) für die Stellwege der ersten bzw. zweiten Nachlaufeinrichtungen und

d) eine Auswertereinrichtung (139... 145) zi.ni Vergleichen des Signals \on dem zweiten Signalgeber mit dem zeitlich verzögerten Signal des ersten Signalgebers, und zwar mit eher dem Durchlaufen des Abstandes zwi sehen erster Meßwalze (3) und Referenz entsprechenden Verzogerungszeit.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz an einem nichtvibrierenden Teil des Bodenverdichtungsgeräts (1) angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

25 durch ein Signal des mittleren Empfängers gelöscht wird, und daß die gespeicherten Sign.-ile über je ein ODER-Glied (32) mit dem Ausging des entsprechenden UND-Gliedes (30) zur Su-:;-runu des Reiais. (33) verknüpft sind.

7" Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Nachlaufeinrichtu-.g die photoelektrischen Empfänger (S, 9) höhenverstellbar sind.

8 Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch - kennzeichnet, daß der Senderteil (4,6) eine iar·;-üestreckte Lichtquelle (17) (z. B. Soffittenlampe) enthalt, weiche von einer umlaufenden, ;~mi Länssschlitzen versehenen Trommel (18 ti) umg·.·- ben ist, sowie eine sich längs der Trommel erstreckende Zylinderlinse (20), und daß eine κ·:- tea- ZvlindeViinse vor den photoelcktriseheii Empfängern angeordnet ist.

·"■ ViMTicr-iung rf.-ich Anspruch 1, dadurch i™> ^nn/eichne! uaü die Auswerteanordnung e>n ü.iJi Mj.Lis>a!v -ier \ orschubgeschwindigkeii do H^iienverdlciuungsiierates angetriebenes endloses Magnetband (139! eiHhäit. auf welchem das m-'■■:'. ;i Ccs ersten Signalgebers mittels eines Auf-/enhriuiigskui'fes ,142) aufgezeichnet wird und _UHi aeiehem diese:, Signa! an einer gegen oen A'.' -xhnungskopf (142) versetzten Stelle mittels cine- ..esekopfes (143) abgegriffen und an einem Diflei-en/ver'.'iärker (145) dem zweiten Signal eni»eiienueschaitet wird.