一种灌砂法压实度智能检测系统及其检测方法技术方案

一种灌砂法压实度智能检测系统，包括PLC控制器、移动小车、活动框架、挖孔取土装置、用于存储标准砂的储砂桶、用于测试土体密度的灌砂装置、称重装置、含水率测试装置及储土盒，所述活动框架通过支撑杆设于所述移动小车上，所述支撑杆上下两端分别与活动框架和移动小车铰接，所述移动小车和活动框架之间设有用于驱动活动框架摆动的驱动装置，所述挖孔取土装置和所述灌砂装置设于所述活动框架上，所述储砂桶设于所述移动小车上，所述灌砂装置位于所述储砂桶下方。本发明专利技术还公开了该智能检测系统的检测方法，包括步骤：S1挖孔取土；S2转运称重；S3含水率测试与灌砂；S4计算压实度。本发明专利技术具有自动化程度高、检测效率高、准确度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种灌砂法压实度智能检测系统及其检测方法
本专利技术主要涉及公路、铁路以及机场等路基和路面压实度检测技术，尤其涉及一种灌砂法压实度智能检测系统及其检测方法。
技术介绍
公路、铁路和机场等基层及面层的填筑压实都需要进行压实度的检测，在现有的检测方法中，灌砂法使用最为广泛。基于对压实度质量的严格控制以确保工程质量，现行规范对压实度检测的频次要求较高。工程实践中压实度检测往往是试验检测人员劳动强度很大的一个项目，路基施工的高峰季节需要大批的试验人员驻现场进行检测，现场人工挖孔、灌砂、回收砂、烧含水率等一系列工作比较繁琐，通常两人配合完成一个孔的全部检测直至最后得到测点的压实度至少需要1个小时，效率很低，为满足检测频次要求，检测数据作假的现象经常性出现。这对土方填筑质量的控制是十分不利的，因检测不到位导致填筑压实不合格的工程通过验收，后续将导致工程运营期间沉淀、开裂等一系列问题，严重缩短工程的实际使用寿命，造成不利的社会影响。且随着我国工程建设对质量问题的高度重视、对施工过程规范化的要求，现阶段落后的现场人工检测手段已经远远不能满足需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种自动化程度高、检测效率高、准确度高的灌砂法压实度智能检测系统。本专利技术进一步提供该检测系统的检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种灌砂法压实度智能检测系统，包括PLC控制器、移动小车、活动框架、挖孔取土装置、用于存储标准砂的储砂桶、用于测试土体密度的灌砂装置、称重装置、含水率测试装置及储土盒，所述活动框架通过支撑杆设于所述移动小车上，所述支撑杆上下两端分别与活动框架和移动小车铰接，所述移动小车和活动框架之间设有用于驱动活动框架摆动的驱动装置，所述挖孔取土装置和所述灌砂装置设于所述活动框架上，所述储砂桶设于所述移动小车上，所述灌砂装置位于所述储砂桶下方。作为上述技术方案的进一步改进：所述活动框架左右两侧分别设有左接近传感器和右接近传感器，所述移动小车左侧设有与所述左接近传感器配合的左感应片，所述移动小车右侧设有与所述右接近传感器配合的右感应片。所述挖孔取土装置包括取土桶、取土叶轮、取土杆、旋转电机、滑座、竖杆以及用于控制滑座升降速度的升降电机，所述取土桶和所述竖杆固设于所述活动框架上，所述取土桶底部敞开且桶壁上设有出土口，所述取土叶轮位于所述取土桶内并通过所述取土杆与所述旋转电机的输出轴连接，所述旋转电机和所述升降电机均安装于所述滑座上，所述滑座滑设于所述竖杆上。所述滑座上下两侧分别设有上接近传感器和下接近传感器，所述竖杆上端设有与所述上接近传感器配合的上感应片，所述竖杆下端设有与所述下接近传感器配合的下感应片。所述灌砂装置包括灌砂桶和灌砂称重传感器，所述灌砂称重传感器设于所述活动框架上，所述灌砂桶设于所述灌砂称重传感器上，所述灌砂桶底部设有锥形件，所述锥形件沿轴向设有灌砂孔，所述灌砂桶于所述锥形件顶部设有用于开关所述灌砂孔的开关阀。所述含水率测试装置设有至少两套，各套含水率测试装置包括6-8kHz高频加热器、加热线圈、坩埚以及含水率称重传感器，所述高频加热器与所述加热线圈电连接，所述坩埚设于所述加热线圈内，所述含水率称重传感器设于所述坩埚底部。所述移动小车上还设有废砂回收桶，所述废砂回收桶上设有吸砂管。所述驱动装置包括驱动电机、万向节及传动螺杆，所述驱动电机安装于所述活动框架上，所述传动螺杆穿设于所述移动小车的螺孔中，所述驱动电机的输出轴通过所述万向节与所述传动螺杆连接。所述称重装置包括设于所述移动小车上的称重传感器及设于所述称重传感器上的称重框架。一种上述的灌砂法压实度智能检测系统的检测方法，包括以下步骤：S1挖孔取土：驱动装置驱动活动框架相对移动小车正向摆动，活动框架带动挖孔取土装置运动，挖孔取土装置运动至路面测试点后开始挖孔取土；S2转运称重：储土盒将挖孔取土装置挖出来的全部土体转运至称重装置并完成称重；S3含水率测试与灌砂：完成称重后的土体取部分试样转运至含水率测试装置进行含水率测试；同时，储砂桶往灌砂装置中输送标准砂直至灌砂装置达到设定重量并记录重量数据，驱动装置驱动活动框架相对移动小车反向摆动，活动框架带动灌砂装置运动，灌砂装置运动至路面测试点的测试孔处时停止并往孔内灌满砂，再次记录灌砂装置的重量数据，结合S2得到的测试孔土重量计算得到土体密度；S4得到压实度值：待完成含水率测试之后，称量烘干后的土体重量并计算得到土体含水率，然后结合步骤S3得到的土体密度计算得到路面测试点的压实度值。作为上述技术方案的进一步优选，所述的灌砂法压实度智能检测系统的检测方法，包括以下步骤：S1挖孔取土：驱动装置驱动活动框架相对移动小车正向摆动，活动框架带动挖孔取土装置运动，挖孔取土装置运动至路面测试点后，PLC控制器控制旋转电机和升降电机启动，取土杆与取土叶轮自滑座往下运动，取土叶轮切割土体；S2转运称重：储土盒将挖孔取土装置挖出来的全部土体转运至称重装置并完成称重；S3含水率测试与灌砂：完成称重后的土体取部分试样转运至含水率测试装置进行含水率测试；同时，储砂桶往灌砂装置中输送标准砂直至灌砂装置达到设定重量并记录重量数据，驱动装置驱动活动框架相对移动小车反向摆动，活动框架带动灌砂装置运动，灌砂装置运动至路面测试点的测试孔处时停止，PLC控制器控制灌砂装置往孔内灌满砂，经过80至100s后PLC控制器控制关灌砂装置停止灌砂，同时驱动装置驱动活动框架相对移动小车正向摆动至垂直水平面位置，灌砂桶与地面脱离悬空，再次记录灌砂装置的重量数据，结合S2得到的测试孔土重量计算得到土体密度；S4得到压实度值：待完成含水率测试之后，称量烘干后的土体重量并计算得到土体含水率，然后结合步骤S3得到的土体密度计算得到路面测试点的压实度值。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术公开的灌砂法压实度智能检测系统，其利用移动小车、活动框架、挖孔取土装置、储砂桶、灌砂装置、称重装置、含水率测试装置、储土盒及驱动装置等实现灌砂法压实度检测，系统自动化程度高、检测效率高（经多次测试可提高5-8倍）且减少了人工检测的误差及劳动强度。本专利技术公开的检测方法，操作便利，检测精确度高。附图说明图1是本专利技术灌砂法压实度智能检测系统的正面结构示意图。图2是本专利技术灌砂法压实度智能检测系统的背面结构示意图。图3是本专利技术中的储土盒的结构示意图。图4是本专利技术灌砂法压实度智能检测系统的检测方法的流程图。图中各标号表示：1、移动小车；11、左感应片；12、右感应片；2、活动框架；21、左接近传感器；22、右接近传感器；3、挖孔取土装置；31、取土桶；311、出土口；32、取土叶轮；33、取土杆；34、旋转电机；35、滑座；351、上接近传感器；352、下接近传感器；36、竖杆；361、上感应片；362、下感应片；37、升降电机；4、储砂桶；5、灌砂装置；51、灌砂桶；511、锥形件；52、灌砂称重传感器；53、开关阀；6、称重装置；61、称重传感器；62、称重框架；7、含水率测试装置；71、高频加热器；72、加热线圈；73、坩埚；74、含水率称重传感器；8、储土盒；9、驱动装置；91、驱动电机；92、万向节；93、传动螺杆；100、废砂回收桶；101、吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：包括PLC控制器（200）、移动小车（1）、活动框架（2）、挖孔取土装置（3）、用于存储标准砂的储砂桶（4）、用于测试土体密度的灌砂装置（5）、称重装置（6）、含水率测试装置（7）及储土盒（8），所述活动框架（2）通过支撑杆（300）设于所述移动小车（1）上，所述支撑杆（300）上下两端分别与活动框架（2）和移动小车（1）铰接，所述移动小车（1）和活动框架（2）之间设有用于驱动活动框架（2）摆动的驱动装置（9），所述挖孔取土装置（3）和所述灌砂装置（5）设于所述活动框架（2）上，所述储砂桶（4）设于所述移动小车（1）上，所述灌砂装置（5）位于所述储砂桶（4）下方。

【技术特征摘要】
1.一种灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：包括PLC控制器（200）、移动小车（1）、活动框架（2）、挖孔取土装置（3）、用于存储标准砂的储砂桶（4）、用于测试土体密度的灌砂装置（5）、称重装置（6）、含水率测试装置（7）及储土盒（8），所述活动框架（2）通过支撑杆（300）设于所述移动小车（1）上，所述支撑杆（300）上下两端分别与活动框架（2）和移动小车（1）铰接，所述移动小车（1）和活动框架（2）之间设有用于驱动活动框架（2）摆动的驱动装置（9），所述挖孔取土装置（3）和所述灌砂装置（5）设于所述活动框架（2）上，所述储砂桶（4）设于所述移动小车（1）上，所述灌砂装置（5）位于所述储砂桶（4）下方。2.根据权利要求1所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：所述活动框架（2）左右两侧分别设有左接近传感器（21）和右接近传感器（22），所述移动小车（1）左侧设有与所述左接近传感器（21）配合的左感应片（11），所述移动小车（1）右侧设有与所述右接近传感器（22）配合的右感应片（12）。3.根据权利要求1或2所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：所述挖孔取土装置（3）包括取土桶（31）、取土叶轮（32）、取土杆（33）、旋转电机（34）、滑座（35）、竖杆（36）以及用于控制滑座（35）升降速度的升降电机（37），所述取土桶（31）和所述竖杆（36）固设于所述活动框架（2）上，所述取土桶（31）底部敞开且桶壁上设有出土口（311），所述取土叶轮（32）位于所述取土桶（31）内并通过所述取土杆（33）与所述旋转电机（34）的输出轴连接，所述旋转电机（34）和所述升降电机（37）均安装于所述滑座（35）上，所述滑座（35）滑设于所述竖杆（36）上。4.根据权利要求3所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：所述滑座（35）上下两侧分别设有上接近传感器（351）和下接近传感器（352），所述竖杆（36）上端设有与所述上接近传感器（351）配合的上感应片（361），所述竖杆（36）下端设有与所述下接近传感器（352）配合的下感应片（362）。5.根据权利要求1所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：所述灌砂装置（5）包括灌砂桶（51）和灌砂称重传感器（52），所述灌砂称重传感器（52）设于所述活动框架（2）上，所述灌砂桶（51）设于所述灌砂称重传感器（52）上，所述灌砂桶（51）底部设有锥形件（511），所述锥形件（511）沿轴向设有灌砂孔，所述灌砂桶（51）于所述锥形件（511）顶部设有用于开关所述灌砂孔的开关阀（53）。6.根据权利要求1或2或5所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于：所述含水率测试装置（7）设有至少两套，各套含水率测试装置（7）包括6-8kHz高频加热器（71）、加热线圈（72）、坩埚（73）以及含水率称重传感器（74），所述高频加热器（71）与所述加热线圈（72）电连接，所述坩埚（73）设于所述加热线圈（72）内，所述含水率称重传感器（74）设于所述坩埚（73）底部。7.根据权利要求6所述的灌砂法压实度智能检测系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈康军，李锷，徐有为，方磊，梁新权，梁巨鹏，
申请(专利权)人：湖南聚创建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43