【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路施工质量控制，具体涉及一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统及方法。
技术介绍
1、路基路面是公路结构重要的组成部分，基于压实度试验检测路基路面压实质量是道路工程施工质量管理的重要指标之一，若压实度指标不能满足设计要求，则路基路面的强度、稳定性及平整度均难以保证，容易造成路基路面不稳，甚至出现安全事故，因此，对路基路面现场开展压实度质量检测具有非常重要的意义。
2、目前检测单位通用的路基路面压实度检测方法是采用《公路路基路面现场测试规程》jtg3450－2019中所规定的灌砂法来测量对应压实度，该方法首先人工凿取一个圆柱状试坑，称量坑内挖出材料重量后，使用密度固定的标准砂回填进试坑中直至坑面水平，通过回填砂的重量反算出原试坑内材料密度，并根据集料的含水量来推算出试样的实测干密度，与试验标准干密度比较后得出路基路面的相应压实度。但现有灌砂法涉及工具较多且耗时耗力，切换工具进行测量的步骤较为繁琐，且人工挖坑效率较低，不利于公路施工的快速有序进行。
3、因此，为解决上述问题，有必要研发一种自动化检测系统代替人工凿洞灌砂，减少人力，避免人为因素的影响，提高施工作业效率，最终实现路基路面压实度的快速采集与试验数据的真实可控。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统及方法，全自动化操作、无需人为参与且具有较高检测精度。
2、本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的
3、一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：包括钻孔装置、取料与含水率测试装置、灌砂装置、车载控制终端、车辆无线遥控装置、数据库及应用服务器和客户端；所述钻孔装置、取料与含水率测试装置、灌砂装置、车载控制终端及车辆无线遥控装置共同安装于底座上，所述车载控制终端及客户端均与数据库及应用服务器连接。
4、所述钻孔装置包括固定支架、钻孔套筒、驱动机构、电动伸缩杆、材料收集筒、螺旋刀片及底座套筒，所述底座上自下而上依次设置有底座套筒、材料收集筒、钻孔套筒、固定支架及驱动机构，所述钻孔套筒通过电动伸缩杆与固定支架连接，所述驱动机构的端部伸入所述钻孔套筒及材料收集筒内且设置有螺旋刀片；
5、所述取料与含水率测试装置包括吸料箱、吸料管、真空压缩机、材料传输头、集料盒、烘干箱、第一转盘及第二转盘，所述吸料箱顶面设有开孔与真空压缩机相连，箱体侧面设有螺纹接口连接吸料管；吸料管包括柔性管、90°弯管及前端直管，柔性管、90°弯管及前端直管通过螺纹连接，柔性管一侧设有电动伸缩杆与管件两端连接，基于伺服电机控制柔性管轴向伸缩，带动前端直管伸入试坑中，所述吸料管内接材料传输头；所述集料盒共设有四套并基于支架与第一转盘相连；集料盒底端设有电动阀门，电动阀门下端通过螺纹接口连接设有电动伸缩杆的柔性管，所述电动伸缩杆底端固接在集料盒底侧，前端与柔性管出口端相连；所述烘干箱包括电磁加热机、感应加热线圈、坩埚、高温保护层、重量传感器及排气管，所述电磁加热机由车载蓄电池经逆变器变压为交流220v后进行供电，与感应加热线圈保持电连接，所述坩埚设置于感应加热线圈内，重量传感器设置在坩埚底部，两者之间通过高温保护层隔绝热量，所述排气管设于烘干箱一侧；
6、所述灌砂装置包括灌砂筒及驱动构件，所述灌砂筒内部设置有储砂盒，储砂盒上端设有灌砂口，下方为锥形灌砂件，灌砂件底端尺寸与钻孔尺寸保持一致；所述储砂盒内部设有反锥件，反锥件底端与锥形灌砂件顶端相通，两者通过电动阀门连接；所述储砂盒底部设置有支架与灌砂筒连接，支架中部设置有重量传感器，用于检测储砂盒及其内部标准砂整体质量；
7、所述车载控制终端包括车载蓄电池、逆变器、集成控制器、车载显示器、以及数据无线传输模块；所述车载控制终端通过车载蓄电池向内部数据控制器直接进行供电，通过逆变器转换为220v交流电压后为驱动电机、伺服电机、加热电机与转动电机供电；所述集成控制器内设数据控制器，基于rs-485数据接口分别向重量传感器与扭矩转速传感器发出读取数据的信息指令，实时获取重量传感器测得的质量数据以及扭矩转速传感器获取的转速数据，所述车载显示器安装在车辆底座上方便于检测人员看到的位置，通过rs-485接口与集成控制器连接；
8、所述车载无线遥控装置车辆控制器、车载遥控天线、信号接收机与gnss定位模块，所述信号接收机通过车载遥控天线接收遥控器发送的信号，接收机将接收的信号输送至车辆控制器，所述gnss定位模块将采集的位置数据实时传输至数据库及应用服务器端。
9、而且，所述驱动机构包括驱动丝杠、涡轮、驱动电机、联轴器、电机转轴及扭矩转速传感器，所述驱动电机的电机转轴通过联轴器与蜗杆连接，所述蜗杆与涡轮配合，所述涡轮内套装驱动丝杠，所述电机转轴上设置有扭矩转速传感器。
10、而且，所述底座套筒包括内层套筒及外层套筒，所述内层套筒固定安装于底座下方，所述底座下端面设置有伺服电机，所述外层套筒上端通过电动伸缩杆与底座连接，所述外层套筒高度为内层套筒底端至地面垂直距离。
11、而且，所述材料收集筒底部设有重量传感器，所述材料收集筒的顶端为材料甩出口，所述材料甩出口的两端均设置有自上而下向材料收集筒侧壁倾斜的挡料板，所述挡料板上方位于钻孔套筒底部设置有刮料板。
12、而且，所述吸料箱底部设有输料孔连接下方烘干箱，输料孔上部为第一转盘，所述转盘上设有连接孔，当转动第一转盘使得连接孔与输料孔对应时，可控制集料盒底侧柔性管伸入烘干箱体中。
13、而且，所述烘干装置除电磁加热机外同样设置有四套，分别固定在第二转盘表面，其位置与第一转盘上侧集料盒所处位置上下对应；当第一组压实度检测试验结束后，通过转动电机转动第一、第二转盘，移动未进行试验的吸取样与烘干组件放置于材料传输头下方与连接孔、输料孔对应。
14、而且，所述驱动构件包括电动伸缩杆及伺服电机，电动伸缩杆由伺服电机控制开与关，伺服电机与集成控制器电连接；所述灌砂筒底部设置有滑轮，在电动伸缩杆推动作用下滑轮可沿底座预设滑槽左右移动，控制灌砂筒移至标定位置进行自动灌砂。
15、一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
16、(1)基于gnss定位装置与车载端监控摄像头，远程无线遥控车辆移动到测试点位置，保证装置底座内圆形孔洞中心与试坑中心点位置对应，同时固定装置底轮保证检测过程中不发生偏移；
17、(2)伺服电机启动，驱动电动伸缩杆控制底座外层套筒下端与地面紧密贴合；
18、(3)驱动电机启动，带动丝杠底部螺旋刀片持续下钻凿洞，材料收集筒内重量传感器实时检测甩进筒内的试坑材料质量，扭矩转速传感器实时检测钻头扭矩钻速变化并发送至集成控制器内数据控制器，基于参数反馈确定对应路基路面分界层位置，当螺旋刀片下钻至分界层位置时，关闭驱动电机，钻孔结束；
19、(4)反向启动驱动电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：包括钻孔装置(1)、取料与含水率测试装置(2)、灌砂装置(3)、车载控制终端(4)、车辆无线遥控装置(5)、数据库及应用服务器(6)和客户端(7)；所述钻孔装置(1)、取料与含水率测试装置(2)、灌砂装置(3)、车载控制终端(4)及车辆无线遥控装置(5)共同安装于底座(11)上，所述车载控制终端(4)及客户端(7)均与数据库及应用服务器(6)连接；
2.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述驱动机构(14)包括驱动丝杠(141)、涡轮(142)、驱动电机(143)、联轴器(144)、电机转轴(145)及扭矩转速传感器(146)，所述驱动电机(143)的电机转轴(145)通过联轴器(144)与蜗杆连接，所述蜗杆与涡轮(142)配合，所述涡轮(142)内套装驱动丝杠(141)，所述电机转轴(145)上设置有扭矩转速传感器(146)。
3.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述底座套筒(18)包括内层套筒(181)及外层套筒(1
4.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述材料收集筒(16)底部设有重量传感器(162)，所述材料收集筒(16)的顶端为材料甩出口(163)，所述材料甩出口(163)的两端均设置有自上而下向材料收集筒(16)侧壁倾斜的挡料板(161)，所述挡料板(161)上方位于钻孔套筒(13)底部设置有刮料板(131)。
5.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述吸料箱(21)底部设有输料孔(291)连接下方烘干箱，输料孔(291)上部为第一转盘(27)，所述转盘上设有连接孔(271)，当转动第一转盘(27)使得连接孔(271)与输料孔(291)对应时，可控制集料盒底侧柔性管(253)伸入烘干箱体中。
6.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述烘干装置除电磁加热机(261)外同样设置有四套，分别固定在第二转盘(28)表面，其位置与第一转盘(27)上侧集料盒(25)所处位置上下对应；当第一组压实度检测试验结束后，通过转动电机转动第一、第二转盘，移动未进行试验的取样与烘干组件放置于材料传输头(24)下方与连接孔(271)、输料孔(291)对应。
7.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述驱动构件包括电动伸缩杆(33)及伺服电机(331)，电动伸缩杆由伺服电机控制开与关，伺服电机与集成控制器电连接；所述灌砂筒底部设置有滑轮(311)，在电动伸缩杆(33)推动作用下滑轮(311)可沿底座预设滑槽左右移动，控制灌砂筒移至标定位置进行自动灌砂。
8.根据权利要求1～7任意一项所述基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统的检测方法，其特征在于：所述方法的步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：包括钻孔装置(1)、取料与含水率测试装置(2)、灌砂装置(3)、车载控制终端(4)、车辆无线遥控装置(5)、数据库及应用服务器(6)和客户端(7)；所述钻孔装置(1)、取料与含水率测试装置(2)、灌砂装置(3)、车载控制终端(4)及车辆无线遥控装置(5)共同安装于底座(11)上，所述车载控制终端(4)及客户端(7)均与数据库及应用服务器(6)连接；
2.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述驱动机构(14)包括驱动丝杠(141)、涡轮(142)、驱动电机(143)、联轴器(144)、电机转轴(145)及扭矩转速传感器(146)，所述驱动电机(143)的电机转轴(145)通过联轴器(144)与蜗杆连接，所述蜗杆与涡轮(142)配合，所述涡轮(142)内套装驱动丝杠(141)，所述电机转轴(145)上设置有扭矩转速传感器(146)。
3.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述底座套筒(18)包括内层套筒(181)及外层套筒(182)，所述内层套筒(181)固定安装于底座(11)下方，所述底座(11)下端面设置有伺服电机(184)，所述外层套筒(182)上端通过电动伸缩杆(183)与底座(11)连接，所述外层套筒(182)高度为内层套筒(181)底端至地面垂直距离。
4.根据权利要求1所述的基于灌砂法的路基路面压实度自动检测系统，其特征在于：所述材料收集筒(16)底部设有重量传感器(162)，所述材料收集筒(16)的...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。