用于强夯机的夯沉量测量系统、强夯机及夯沉量测量方法与流程 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及用于强夯机的夯沉量测量系统、强夯机及夯沉量测量方法。背景技术：2.强夯机的工作是在建筑工程中对土质结构疏松的地面进行压实处理，地基的坚实与否决定了建筑的稳定性，因而强夯机的工作效率影响着工程建设的实施。3.目前，强夯机施工过程中夯锤的夯击深度主要是依靠人工实际测量，但是伴随着夯锤的下落，夯锤四周的土地就会隆起，这给夯击深度的测量带来了很大的困难，从而带来测量偏差，导致作业时间无谓延长，造成能源浪费。技术实现要素：4.本发明的目的是提供一种用于强夯机的夯沉量测量系统，以解决现有技术中夯沉量测量不精确的技术问题。5.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于强夯机的夯沉量测量系统，所述强夯机包括支撑架、夯锤以及用于提升和释放该夯锤的夯锤提升机构，所述夯沉量测量系统包括控制器以及安装于所述支撑架和所述夯锤提升机构中的一者上并信号连接于所述控制器的第一拉线位移传感器，该第一拉线位移传感器的拉线相对所述夯锤提升机构倾斜延伸并以张紧状态连接至所述支撑架和所述夯锤提升机构中的一者以能够随所述夯锤提升机构的升降而伸展和收缩。6.进一步的，所述支撑架包括顶部横梁和支撑柱，所述第一拉线位移传感器安装于所述顶部横梁上，且该第一拉线位移传感器的拉线连接至所述夯锤提升机构。7.进一步的，所述夯锤提升机构包括自上而下顺次连接的绳索、滑轮和脱钩器，所述脱钩器能够连接或脱离所述夯锤，所述第一拉线位移传感器的拉线连接至所述滑轮。8.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括与所述控制器信号连接的长度补偿装置，所述长度补偿装置用于对所述第一拉线位移传感器的拉线的拉伸量进行长度补偿。9.进一步的，所述长度补偿装置包括第二拉线位移传感器，该第二拉线位移传感器与所述第一拉线位移传感器对称安装在所述夯锤提升机构的两侧，并且/或者，该第二拉线位移传感器的拉线设置为与所述第一拉线位移传感器的拉线的倾斜方向相同。10.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括与所述控制器信号连接的张力传感器，所述张力传感器设置在所述绳索上以能够检测该绳索的张力。11.本发明的第二方面提供了一种强夯机，包括如上所述的夯沉量测量系统。12.另外，本发明还提供了一种夯沉量测量方法，采用如上所述的用于强夯机的夯沉量测量系统，包括：13.获取所述夯锤前次落地时所述第一拉线位移传感器拉线的拉伸量li，以及获取所述夯锤后次落地时所述第一拉线位移传感器拉线的拉伸量li+1；14.根据所述拉线拉伸量li和所述拉线拉伸量li+1计算单击夯沉量△hi。15.进一步的，根据所述拉伸量li和所述拉伸量li+1计算单击夯沉量△hi包括：16.分别计算所述夯锤前后两次落地时所述第一拉线位移传感器的拉线的垂直拉伸量和其中，d为所述第一拉线位移传感器至所述夯锤提升机构的水平距离；17.计算所述单击夯沉量δhi＝hi+1-hi；18.累加计算获得累计夯沉量其中，k为夯击次数。19.进一步的，还包括对所述拉伸量li进行长度补偿：20.获取风速作用下所述第一拉线位移传感器拉线的拉伸变化量δmi；21.计算所述夯锤前次落地时所述第一拉线位移传感器拉线的实际拉伸量li实＝li-δmi；22.计算补偿后的垂直拉伸量23.和/或，还包括对所述拉线拉伸量li+1进行长度补偿：24.获取风速作用下所述第一拉线位移传感器拉线的拉伸变化量δmi+1；25.计算所述夯锤后次落地时所述第一拉线位移传感器拉线的实际拉伸量li+1实＝li+1-δmi+1；26.计算补偿后的垂直拉伸量27.进一步的，还包括：28.在所述夯锤脱钩时，获取所述第一拉线位移传感器拉线的拉伸量l，若该拉线拉伸量l小于预设阈值lt，则确定并记录完成一次夯击。29.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比主要具有以下有益效果：30.本发明提供的用于强夯机的夯沉量测量系统，通过采用接触式的第一拉线位移传感器间接测量夯沉量，不受夯锤的表面土层以及夯坑周围土层的影响，测量精度和可靠性更高。31.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明32.附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。33.在附图中：34.图1是本发明用于强夯机的夯沉量测量系统的结构示意图；35.图2是本发明夯沉量测量方法的结构示意图。36.附图标记说明：37.1、支撑架；11、顶部横梁；12、支撑柱；2、绳索；3、滑轮；4、夯锤；5、脱钩器；6、第一拉线位移传感器；7、第二拉线位移传感器；8、张力传感器。具体实施方式38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。40.如图1所示，本发明公开了一种用于强夯机的夯沉量测量系统，其中，所述强夯机包括支撑架1、夯锤4以及用于提升和释放该夯锤4的夯锤提升机构。所述夯沉量测量系统包括控制器以及安装于所述支撑架1和所述夯锤提升机构中的一者上并信号连接于所述控制器的第一拉线位移传感器6，该第一拉线位移传感器6的拉线相对所述夯锤提升机构倾斜延伸并以张紧状态连接至所述支撑架1和所述夯锤提升机构中的一者以能够随所述夯锤提升机构的升降而伸展和收缩。41.本发明用于强夯机的夯沉量测量系统，通过采用接触式的第一拉线位移传感器6间接测量夯沉量，不受夯锤4的表面土层以及夯坑周围土层的影响，安装简单方便，测量精度和可靠性较高。42.进一步的，所述第一拉线位移传感器6设置在所述支撑架1上，所述支撑架1包括顶部横梁11和支撑柱12，所述支撑柱12设置在所述顶部横梁11两侧的下方，该第一拉线位移传感器6的拉线相对所述夯锤提升机构倾斜延伸并以张紧状态连接至所述夯锤提升机构上。43.也就是说，所述第一拉线位移传感器6可以设置在所述顶部横梁11上，或者可以设置在所述支撑柱12上，或者还可以设置在所述顶部横梁11与所述支撑柱12的连接处。44.本发明优选将所述第一拉线位移传感器6安装于所述顶部横梁11上，且该第一拉线位移传感器6的拉线连接至所述夯锤提升机构。其中，所述夯锤提升机构包括自上而下顺次连接的绳索2、滑轮3和脱钩器5，所述脱钩器5能够连接或脱离所述夯锤4，所述第一拉线位移传感器6的拉线连接至所述滑轮3。45.本发明之所以选择拉线位移传感器是考虑到拉线方便拉拽，且可随着夯锤4的上升或下降，拉线随着被拉出。拉线拉出的同时，拉线位移传感器能够实时地测量出拉线的拉伸量。46.举例而言，所述第一拉线位移传感器6在支撑架1上的位置点为x、第一拉线位移传感器6的拉线在所述滑轮3上的位置点为y，点x所在的水平线与点y所在的垂直线相交于点z，当然z点可以位于绳索2上。点x与点z在同一水平线上，点y与点z在同一垂直线上，xz垂直于yz，夹角∠xzy的角度为90度，那么x、y、z三点连接成直角三角形。47.其中，一但第一拉线位移传感器6在支撑架1上的位置固定后，xz的长度可以通过预先测量得出，这条线的长度就是已知的。当然上述第一拉线位移传感器6在支撑架1上的固定位置可以根据实际需要进行选择的。xy的长度可以通过所述第一拉线位移传感器6获取，然后通过勾股定理可以计算出三角形的一条边yz的长度。由于夯击深度的增加，yz的长度会被拉长，相应的xy的长度也会被拉长，通过采集所述夯锤4前后两次落地时xy的长度，即可计算出所述夯锤4前后两次落地时yz的长度，进而可计算出一次夯击的夯沉量。48.为了进一步提高测量的准确性，本发明考虑了风速对拉线拉伸量的影响。所述第一拉线位移传感器6安装于支撑架1的顶部横梁11上，距离地面有20米左右且拉线较细，因而在外界风速较大时，容易使拉线弯曲，对拉线拉伸量产生影响，从而会导致测量结果不准确，所以需要计算出这部分误差，并对这部分误差进行补偿。49.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括与所述控制器信号连接的长度补偿装置，所述长度补偿装置用于对所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量进行长度补偿。50.具体的，所述的长度补偿装置包括第二拉线位移传感器7，该第二拉线位移传感器7与所述第一拉线位移传感器6对称安装在所述夯锤提升机构的两侧，并且/或者，该第二拉线位移传感器7的拉线设置为与所述第一拉线位移传感器6的拉线的倾斜方向相同。51.优选的，所述第二拉线位移传感器7设置在所述顶部横梁11上，且该第二拉线位移传感器7的拉线以张紧状态设置在所述支撑架1的支撑柱12上。52.为了使所述第二拉线位移传感器7对所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量补偿更准确，优选所述第二拉线位移传感器7的型号与所述第一拉线位移传感器6的型号相同。53.本发明在支撑架1的顶部横梁11上安装固定好两个拉线传感器，其中，所述第一拉线位移传感器6的拉线连接至所述滑轮3，所述第二拉线位移传感器7的拉线连接至所述支撑架1的支撑柱12上。所述第一拉线位移传感器6用于测量夯沉量。所述第二拉线位移传感器7用于测量风速对拉线拉伸量的影响，以对所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量进行补偿，进而得出在风速影响下所述第一拉线位移传感器6拉线的实际拉伸量，使测量结果更加精确。54.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括与所述控制器信号连接的张力传感器8，所述张力传感器8设置在所述绳索2上以能够检测所述绳索2的张力。55.本发明在所述绳索2上安装张力传感器8，通过所述张力传感器8检测所述绳索2的张力是否由拉紧状态变为松弛状态。56.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括与所述控制器信号连接的安全监测装置，所述安全监测装置用于监测所述夯锤工作范围内是否有人员闯入。优选的，所述安全监测装置包括设置在所述支撑架1上的雷达，利用雷达检测夯锤4工作范围内是否有人员闯入，保证作业的安全性。57.进一步的，所述夯沉量测量系统还包括供电装置，所述供电装置采用太阳能光伏供电，为整个系统的运行提供保障。58.本发明不需改变强夯机的结构，安装方便快捷，便于推广，利用在空间形成的三角形计算夯沉量，测量精度和可靠性更高。59.另外，如图2所示，本发明还公开了一种夯沉量测量方法，采用如上所述的用于强夯机的夯沉量测量系统，包括如下步骤：60.s1、获取所述夯锤4前次落地时所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量li，以及获取所述夯锤4后次落地时所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量li+1；61.s2、根据所述拉伸量li和所述拉伸量li+1计算单击夯沉量δhi。62.其中，根据所述拉伸量li和所述拉伸量li+1计算单击夯沉量δhi具体包括：63.s2.1、分别计算所述夯锤4前后两次落地时所述第一拉线位移传感器6的拉线的垂直拉伸量和其中，d为所述第一拉线位移传感器6至所述夯锤提升机构的水平距离；64.s2.2、计算所述单击夯沉量δhi＝hi+1-hi；65.s2.3、累加计算获得累计夯沉量其中，k为夯击次数。66.其中，本发明中所述的垂直拉伸量是指所述第一拉线位移传感器6的拉线在拉伸量为li或li+1时在竖直方向上的投影，也就是前述所提到的yz的长度。67.本发明的上述技术方案中，由于所述第一拉线位移传感器6固定设置在顶部横梁11上，因此所述d(也就是xz的长度)是已知的，xz与yz之间的夹角等于90度也是已知的，然后由控制器再接收由第一拉线位移传感器6测得的拉伸量li和拉伸量li+1，即可依据直角三角形勾股定理得出所述夯锤4前后两次落地时拉线的垂直拉伸量hi和hi+1，进而得出单击夯沉量δhi。68.进一步的，所述夯沉量测量方法还包括对所述拉伸量li进行长度补偿，具体包括如下方法：69.获取风速作用下所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸变化量δmi；70.计算所述夯锤4前次落地时所述第一拉线位移传感器6的实际拉伸量li实＝li‑△mi；71.计算补偿后的垂直拉伸量72.进一步的，所述夯沉量测量方法还包括对所述拉线拉伸量li+1进行长度补偿，具体包括如下方法：73.获取风速作用下所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸变化量△mi+1；74.计算所述夯锤4后次落地时所述第一拉线位移传感器6的实际拉伸量li+1实＝li+1‑△mi+1；75.计算补偿后的垂直拉伸量76.本发明的上述方法通过所述第一拉线位移传感器6测量出拉线的拉伸量，然后再减去风速影响下拉线拉伸变化量△mi，得到所述第一拉线位移传感器6拉线的实际拉伸量。通过对所述第一拉线位移传感器6的拉线的拉伸量进行补偿，使测量结果更加精确。77.作为本发明的一种优选实施例，本发明采用所述第二拉线位移传感器7对所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量进行补偿，具体的：78.在所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量为li时，获取所述第二拉线位移传感器7的拉线在风速影响下的拉伸量mi，则第二拉线位移传感器7的拉线受到风速影响的拉伸变化量为△mi＝mi-m，其中，m为第二拉线位移传感器7的初始长度；79.计算所述第一拉线位移传感器6拉线的实际拉伸量li实＝li‑△mi。80.和/或，在所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量为li+1时，获取所述第二拉线位移传感器7的拉线在风速影响下的拉伸量mi+1，则第二拉线位移传感器7的拉线受到风速影响的拉伸变化量为△mi+1＝mi+1-m；81.计算所述第一拉线位移传感器6拉线的实际拉伸量li+1实＝li+1‑△mi+1。82.本发明考虑到由于风速不是恒定不变的，因此本发明优选对所述夯锤4前后两次落地时所述第一拉线位移传感器6的拉伸量li和li+1均进行补偿。83.本发明采用第二拉线位移传感器7测量风速对拉线的拉伸量的影响，以对所述第一拉线位移传感器6的拉线拉伸量进行补偿，进而得出在风速影响下所述第一拉线位移传感器6拉线的实际拉伸量，使测量结果更加精确。84.进一步的，所述夯沉量测量方法还包括在所述夯锤4脱钩时，获取所述第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量l，若该拉线的拉伸量l小于预设阈值lt，则确定并记录完成一次夯击。85.所述张力传感器8检测到所述绳索2的张力由拉紧状态变为松弛状态时，表示所述夯锤4已脱离脱钩器5。86.本发明夯击次数的判断逻辑必须由绳索2的松紧状态改变和第一拉线位移传感器6拉线的拉伸量改变两个条件共同判断完成，如果仅使用绳索2的松紧状态改变作为判断条件，会造成强夯机在挪锤时的误判断，导致夯击次数计算有误。本发明优选满足上述两个条件，表示完成一次有效夯击，夯击次数增加一次。87.除此之外，本发明还公开了一种强夯机，包括如上所述的夯沉量测量系统。88.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。









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