一种测试多维度弯沉盆的传感器布设装置的制作方法

本实用新型属于道路工程检测设备领域。

背景技术：

落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer，简称FWD)是道路工程常用检测设备，主要用于检测和评价路面结构的服役性能状态(路基路面结构的强度、刚度、承载力以及结构缺陷的诊断)。FWD的弯沉传感器安装于固定方向、可升降的支架上，在一个测试方向上获取一条一维度的弯沉盆曲线。然而，实际工程中路面结构的服役性能状态在不同维度方向上的分布是有差异的，一维度弯沉盆不能揭示这种差异性；另一方面，一维度弯沉测试方法的检测效率低下，检测工作的成本相对较高。本专利提出一种可以安装在FWD设备上测试多维度弯沉盆的方法和装置，该装置以FWD荷载中心为原点，测试时可以让传感器支架伸缩旋转(避开FWD车轮)至任何位置和方向，从而同时获取2个以上维度的弯沉盆，实现对路面结构性能更加全面、准确的测量和评价。

传统布设传感器支架的方式为垂直车位平面方向，这只能测试一个维度的弯沉盆；现有技术(近似技术)中有采用倾斜布设的方式，即从荷载中心沿着不垂直的方向布设支架，这种方法可以测量距荷载中心不同距离处的弯沉。

弯沉：路面结构在动荷载作用下产生的路表竖向总位移或者回弹过程中产生的竖向位移，其计量单位为0.01mm。

弯沉传感器：目前国内公路路面及机场道面所使用的弯沉检测传感器一般为地震计，也有少量采用其他类型传感器，比如激光测距传感器。

多维度弯沉盆：指在路面的平面内三维立体弯沉凹陷体不同截面的弯沉盆曲线。

现有技术存在以下缺点：虽然能够测试另一方向上的另一条弯沉盆，但是目前只能采取固定的方式，不能实现多维度测试；这种布设方式的出现，是有些FWD厂家发现在正中位置布设支架会与车辆底的某些结构在位置上产生冲突，因此采用“倾斜布设”的方式，倾斜角度的确定并没有依据，并且不能实现角度的调节。另外，这种固定布设的方式，支架的一部分会一直突出在车体以外，对行车安全造成一定的影响。

技术实现要素：

本专利提出一种能够安装在FWD设备上测试多维度(任意方向)弯沉盆的方法及装置，其总体构想是通过设计一个能够围绕轴向360°转动，同时能够在测试方向上伸缩的支架装置，实现将传感器布设到任意位置和方向的目的。具体而言，支架首先可以通过一个转动装置实现沿着荷载中心的圆周运动(图1运动方向1)，这一功能保证支架可以转动到任一方向；另外，支架还可以通过一个齿轮传动装置实现在支架轴线方向的直线伸缩运动(图1运动方向2)，这样做的目的一方面可以让支架在圆周转动时避开车轮的限位，另一方面也可以配合圆周转动将传感器布设到任一位置。

本专利提出的装置总体形态如图2所示，由三个相互连接的部件组成：Ⅰ是安装传感器的支架并与Ⅱ运动装置相连，Ⅲ为驱动电机并与Ⅱ运动装置相连。其工作原理是：在电脑程序的控制下，驱动电机Ⅲ带动运动装置Ⅱ实现两个方向的运动，运动装置Ⅱ则带动安装有传感器的支架Ⅰ完成预期的位移，从而将传感器布设到任意方向和任意位置。本装置构造细节如图3所示，1是实现圆周转动的电机部件，2是实现支架轴向移动的齿轮，3是连接支架上的齿条，4是布设在支架上的传感器(图中只标注1个，最多可安装13个)，5是齿轮辅助转动转轴，6是自由端部件，7是支架上的杆件，用于布置传感器。支架的圆周运动，是依靠1带动整个支架Ⅰ进行转动来实现的；支架的轴向位移是依靠5带动3(齿轮联动)来推动整个支架Ⅰ进行轴向位移来实现的。整个装置与FWD设备的起落架连接，并且由电脑控制各电机的工作。

本专利所述测试多维度弯沉盆的传感器布设装置应该安装在FWD设备上，装置工作的总体技术方案实现过程如下：

(1)开机自检；

(2)在电脑的控制程序中设置支架的目标位置；

(3)启动电机，带动支架做圆周运动；

(4)判断支架是否会遇到车轮限位；如果会遇到限位，进入下一步；如果不遇到限位，进入第(6)步

(5)启动电机，带动支架齿轮传动使支架做轴向位移，直至近轮端避开车轮限位；

(6)启动电机，带动支架做圆周运动；

(7)支架到达指定目标位置，关闭电机；

(8)落下支架，开始弯沉测试。

现有技术只能固定测试一个方向的一条弯沉盆曲线，本专利实现了利用FWD测试任意方向任一条弯沉盆曲线的功能，极大的提升了FWD评价路面结构性能的可靠性，拓展了FWD测试路面结构强度参数的功能范围；相比现有技术，本专利提供的装置能够实现传感器支架在两个方向的运动，可以实现避开车轮限位的功能；测试结束时可以将支架收起至车体以内，避免了支架外伸对行车安全的影响；本专利提供的方法和装置是结合电脑程序完成各项操作，更加便捷，提高了弯沉测试工作的效率。

附图说明

图1本专利要解决的技术问题示意

图2专利提出装置总体形态

图3本专利提出装置构造细节

图4本专利提出装置的技术方案流程图

图5实例1的技术方案流程图

图6实例2技术方案流程图

其中，1是电机部件，2是齿轮，3是齿条，4是传感器，5是齿轮辅助转动转轴，6是自由端部件，7是杆件。

具体实施方式

本专利可用于实现FWD测试多维度弯沉盆的传感器布设，其流程图如图5，例1技术方案实现过程如下：

(1)开机自检；

(2)在电脑的控制程序中设置支架的目标位置A；

(3)启动电机，带动支架做圆周运动；

(4)根据电脑程序提示，判断支架是否会遇到车轮限位；

(5)判断结果为不会受车轮限位

(6)启动电机，带动支架做圆周运动；

(7)支架到达指定目标位置A，关闭电机；

(8)落下支架，开始弯沉测试。

本专利可用于实现FWD测试多维度弯沉盆的传感器布设，其流程图如图6，例2技术方案实现过程如下：

(1)开机自检；

(2)在电脑的控制程序中设置支架的目标位置B；

(3)启动电机，带动支架做圆周运动；

(4)根据电脑程序提示，判断支架是否会遇到车轮限位；

(5)判断结果为会受车轮限位；

(6)启动电机，带动支架齿轮传动使支架做轴向位移，直至近轮端避开车轮限位；

(6)启动电机，带动支架做圆周运动；

(7)支架到达指定目标位置B，关闭电机；

(8)落下支架，开始弯沉测试。

本专利提供了实现将弯沉传感器支架布设到任意方向和任意位置的方法，从而使得FWD设备可以测试任一维度的任一条弯沉盆曲线。

现有技术弯沉传感器支架式固定布设在车尾部，只能测试一个方向上的一条弯沉盆曲线；然而，实际路面结构的损坏状况可能并不是均匀分布的，获取其他方向的弯沉盆曲线信息就显得尤为重要，现有技术很难高效的实现这一功能。本专利提供了一种装置和方法，可以将弯沉传感器布设到任一方向和任一位置，使得使得FWD设备可以测试任一维度的任一条弯沉盆曲线。

本专利提供了支架在转动过程中有效避开FWD车轮限位的方法，并且可以将支架收缩至车底。

支架的圆周转动，会受到FWD车轮的限位，从而无法将支架布设到车轮以外的位置。本专利提出的装置能够实现支架在转动过程中有效避开FWD车轮限位；并且，在测试结束和车辆行驶中可以将支架收缩到车体以内，提高了FWD车辆的行驶安全。