CN112982098B - 用于摊铺机应用的物料密度测量 - Google Patents

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Abstract

一种铺路机可以包括机架；整平板，其联接至机架；以及密度传感器，其联接至铺路机并且被配置为当整平板越过沥青垫层时测量该沥青垫层的密度。

Description

用于摊铺机应用的物料密度测量
技术领域
本发明总体上涉及铺路设备。更具体地，本发明涉及一种沥青铺路机。
背景技术
铺路机用于在所需表面上相对均匀地施加、铺展和压实铺路材料。这些机器通常用于道路、停车场和其他需要光滑耐用表面的区域的建造，以使汽车、卡车和其他车辆行进。沥青铺路机通常包括用于从卡车接收沥青材料的料斗和用于将沥青从料斗向后输送以排放到路基上的输送机***。可以使用螺旋钻将沥青横向铺展在整平板前面的路基上。整平板上的整平平板使沥青材料平滑并稍微压实该沥青材料，并且理想地形成具有均匀深度和平滑度的路基。
在铺路操作期间，可以有助于理解在该过程期间的各个阶段和时间产生的沥青垫层的材料密度。目前用于测量材料密度的***在效率和准确度方面提供了改进的空间。
US 10,227,738描述了一种附接到整平板的测量***，用于测量所施加的层的厚度。
发明内容
在根据本发明的示例中，铺路机可以包括机架；整平板，其联接至机架；以及密度传感器，其联接至铺路机并且被配置为当整平板越过沥青垫层时测量沥青垫层的密度。
在一个示例中，铺路机可以包括机架；整平板，其联接至机架；以及密度传感器，其联接至整平板并被配置为当整平板越过沥青垫层时测量该沥青垫层的密度；以及控制器，其联接至铺路机，其中，密度传感器被配置为将所测得的密度发送到控制器，并且其中，控制器被配置为自动地对铺路机操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
在一个示例中，在沥青垫层被放下时控制沥青垫层的密度的方法可以包括将密度传感器定位在铺路机的整平板上；以及使用所测得的密度对铺路机操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的类似数字可表示类似部件的不同实例。附图以示例而非限制的方式总体上示出了本文件中所讨论的各种实施例。
图1示出了根据一个实施例的铺路机的侧视图。
图2示出了根据一个实施例的密度控制***的示意图。
图3示出了根据一个实施例的控制沥青垫层的密度的方法。
图4示出了根据一个实施例的控制沥青垫层的密度的方法。
具体实施方式
图1示出了根据一个实施例的铺路机10的侧视图。铺路机10通常包括机架12，该机架12具有与该机架12联接的一组地面接合元件14，诸如履带或轮子。可以由发动机13以传统方式驱动地面接合元件14。整平板16可位于铺路机10的后端，以将铺路材料展开和压实成具有所需厚度、尺寸、均匀性、冠状轮廓和横坡的沥青垫层11。铺路机10还包括具有座位和控制台的操作员站22，该操作员站22包括各种控制器，用于通过在输入面板49处输入指令来指导铺路机10的操作。
铺路机10还包括用于储存铺路材料的料斗26，以及包括一个或多个被配置为将铺路材料从料斗26移动到铺路机10后部的整平板16的输送机15的输送机***。一个或多个螺旋钻30布置在整平板16的前端附近，以接收由输送机15供给的铺路材料并在整平板16下方均匀地散布该材料。
参见整平板16的“向前”端是指当铺路机10将铺路材料施加到表面(图1中左侧)时，整平板16面向铺路机10的行进方向的端部。类似地，提及整平板16的部件的“面向前的”表面是指在铺路机10将铺路材料施加到表面上时面向铺路机10的行进方向的表面，当提及部件的“面向后的”表面时，是指当铺路机10将铺路材料施加到表面(图1中右侧)时，背离铺路机10的行进方向的表面。
整平板16可以通过在铺路机的机架12和整平板16之间延伸的一对拖臂17可枢转地联接在铺路机10的后面。拖臂17可以枢转地连接到机架12，使得可以通过例如枢转拖臂17来调节整平板16相对于整平板机架和被铺砌表面的相对位置和取向，以便控制由铺路机10铺砌的铺砌材料的厚度。
整平板16可包括整平板机架24，该整平板机架24具有与该整平板机架24联接的整平板18。整平板18被配置为漂浮在铺设在准备好的铺砌床上的沥青垫层11的铺砌材料上，并使铺砌材料在诸如路面或路基的基面上“平滑”或平整并压实。
整平板16可以包括夯棒组件20，该夯棒组件20位于整平板18的前方并且横向于铺路机10的行进方向延伸。夯棒组件20可以包括夯棒41。夯棒组件20可联接至整平板16的整平板机架24，并被配置为使得夯棒41在基本上垂直于沥青垫层11并基本上垂直于铺路机10的行进方向的向上和向下方向上往复运动。例如，夯棒组件20可包括被配置为具有往复上下运动的连杆42，其中连杆42可联接至偏心旋转轴43。夯棒41大致横向于铺砌方向在整平板18的基本上整个宽度上延伸。当铺路机10向前移动时，夯棒组件20预压实铺路材料，且整平板16使铺路材料平滑，以除去气穴和其它空隙，从而形成平坦的铺砌表面。
如上所述，在铺路操作期间，理解在该过程期间的不同阶段和时间产生的沥青垫层11的材料密度可能是有帮助的。因此，本***利用连接到铺路机10的密度传感器46。例如，密度传感器46可以联接在机架12、拖臂17或整平板16上的某处。在该示例中，密度传感器46联接至整平板16，并被配置为当整平板16越过沥青垫层11时测量沥青垫层11的密度。在一个示例中，密度传感器46可以包括探地雷达以测量密度。密度传感器的其他示例可以包括核密度计、非核密度计，或其他沥青密度计或传感器。在此，密度传感器46联接至整平板16的后部以测量沥青垫层密度。在其它示例中，多于一个密度传感器46可位于整平板上的不同位置处以测量沥青垫层密度。
在一个示例中，密度传感器46可被配置为将沥青垫层11的测量密度发送给铺路机10的操作者，使得操作者可在输入面板49处对铺路机10的操作参数进行一次或多次调节，以实现所期望的沥青垫层密度。
例如，这样的调节可以包括整平板下压力的调节，或者操作者可以对铺路机10的速度进行调节，或者可以调节夯棒41的夯实速率，或者可以调节螺旋钻30的速度或高度。
由密度传感器46检测的密度测量值还可以指示附加的沥青垫层11的质量特性，诸如材料的偏析。在表面具有较大聚集体的条带的情况下，偏析将是明显的，并且还可以通过铺路机配置和性能的变化来对其进行校正。例如，较大的岩石将伴随有将在密度分析中显示的气隙。因此，在垫的一个区域中可能存在过多的集料。这可能是由螺旋钻30不均匀地散布沥青材料引起的。在这种情况下，操作者可以调节螺旋钻30的速度或高度以改善沥青垫层11的质量。
在一个示例中，第二密度传感器47可位于整平板16的前部附近或铺路机10的机架12上。第二密度传感器47可用于在铺设沥青垫层11之前测量基底材料的密度。该信息可以进一步通知操作者关于适当的机器设置以实现沥青垫层11的期望密度。在铺设之前具有知道基础材料的密度的能力可通知操作者密度不一致或不足，这可导致铺设表面的过早故障。
在一个示例中，由密度传感器46提供的密度数据可以以与上述类似的方式用于铺路机10的自动控制，但不需要操作者干预。
例如，现在还参考图2,示出了密度控制***，密度传感器46可以被配置为将沥青垫层11的测量密度发送到与铺路机10相关联的控制器48。控制器48可以被配置为自动地对铺路机10的操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
例如，控制器48可以向铺路机10发送指令以调节整平板下降压力52，或者可以调节铺路机的速度54，或者可以调节夯棒41的夯实速率56，或者可以调节螺旋钻30的速度或高度58。
在一个示例中，铺路机10还包括定位传感器50，该定位传感器50位于铺路机10上并联接至控制器48。此外，任何收集的密度或位置信息可以用时间标记，使得在任何给定时间的密度和位置在整个过程中是已知的。在与密度传感器46一起使用时，控制器48可在整平板16处存储所测得的密度以及所测得的密度的位置信息以供以后分析。密度信息和位置信息可以由控制器48分析以允许完全自主的铺路机。在一个示例中，控制器48可以使用密度和位置来与位置图或其他实时数据进行比较，以在没有用户干预的情况下连续地调节机器设置，诸如机器速度、夯实速率等。
此外，在一个实施例中，控制器48可以被配置为将沥青垫层11的测量密度发送到与铺路机10处于同一工作地点的其他铺路设备60。该信息可由辊子操作者使用，例如，以调节辊子的性能。例如，控制器48可以将密度和位置信息发送到辊子上的控制器，并且辊子控制器可以根据辊子的位置和沥青垫层在该位置处的已知密度自动地调节某些辊子参数，使得适当的振动或辊子速度用于最佳沥青密度。此外，可以调节辊道的数量以获得更高的效率。例如，如果实时已知沥青垫层的密度，则可能需要较少的辊道。因此，本***可以允许自动控制整个铺路操作，从而具有改进的效率。
图3示出了根据一个实施例的在沥青垫层11被放下时控制沥青垫层的密度的方法70。
在此，该方法可以包括将密度传感器46定位(72)在铺路机10的整平板16上；以及使用(74)所测得的密度对铺路机10的操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
例如，如上所述，密度传感器46可被配置为将所测得的密度发送给铺路机10的操作者，使得操作者可对铺路机10的操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
在另一选择中，密度传感器46可被配置为将所测得的密度发送到与铺路机10相关联的控制器48，并且其中控制器48可被配置为自动对铺路机10的操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
如上所述，一次或多次调节可以包括整平板下压力调节、铺路机速度调节、夯棒41的夯实速率调节，或螺旋钻速度和高度控制。此外，例如，密度信息可以被发送到铺路列车中的其他机器，或者被保存用于以后与位置信息一起进行分析。
工业实用性
本***适用于铺路***。在过程中的各个阶段和时间处的沥青垫层11的密度是测量铺路过程的质量的有用量度。目前用于测量材料密度的***在效率和准确度方面提供了改进的空间。例如，尽管存在测量该密度的方法，但是它们通常是独立的***，并且没有实时地集成到铺路过程本身中。
相反，本***将密度传感器46(例如探地雷达)放置在沥青铺路机10的整平板16上。密度读数然后可以被提供给操作者以允许机器操作参数调节实现设定的规格，或者可以被直接馈送到控制器48以用于机器参数(例如，夯实速率、下压力、铺路机速度或其他可调节参数)的自动调节。
图4示出了一种用于在铺设沥青垫层时实时控制沥青垫层的密度的方法。在此，方法80包括在铺设沥青垫层11时监测(82)沥青垫层11的密度。如上所述，这通过将密度传感器46定位在铺路机10上来实现。例如，密度传感器46可以直接安装在整平板16上，例如安装在整平板16的后部附近。该方法进一步包括将密度信息发送(84)到机器的操作者或控制器48。该方法进一步包括响应于该密度信息调节(86)与该机器相关联的一个或多个铺路参数以实现所期望的沥青垫层密度。在各种实施例中，这些参数可以包括夯实速率、下压力、铺路机速度和螺旋钻速度或高度中的一者或多者。此外，可以将密度信息发送给摊铺列车中的其他摊铺设备，诸如辊子。
此外，与位置传感器结合，控制器48可将整平板16处的测得密度与测得密度的位置信息一起存储以供以后分析。此外，可以结合在铺路辊已经操作以改善整个铺路列车的性能之后捕获的密度数据来收集和分析该沥青垫层密度信息。
总体上，本***允许控制器48分析密度信息和位置信息，以允许完全自主的铺路机。此外，该***规定，控制器48可以将密度和位置信息发送到在铺路位置处工作的辊子上的控制器，并且辊子控制器可以根据辊子的位置自动调节某些辊子参数，使得适当的振动或辊子速度用于最佳沥青密度。例如，可以调节辊道的数量以获得更高的效率。因此，本***可以允许自动控制整个铺路操作，从而具有改进的效率。
上述详细说明是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围应当参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等效物的全部范围来确定。

Claims (12)

1.一种铺路机，包括：
机架；
整平板，联接至所述机架；
第一密度传感器，联接至所述整平板并且被配置为用于当所述整平板越过沥青垫层时测量所述沥青垫层的密度；
所述铺路机上的第二密度传感器，用于在铺设所述沥青垫层之前测量现有基底材料的密度；和
控制器，联接至所述铺路机，其中，所述第一密度传感器和所述第二密度传感器被配置为将所测得的所述密度发送给所述控制器，并且其中，所述控制器被配置为基于所测得的所述密度自动地对所述铺路机的操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
2.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述一次或多次调节能够包括整平板下压力调节。
3.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述一次或多次调节能够包括铺路机速度调节。
4.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述铺路机进一步包括夯棒，并且所述一次或多次调节能够包括所述夯棒的夯实速率调节。
5.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述铺路机包括位于所述整平板前方的螺旋钻，并且所述一次或多次调节能够包括螺旋钻速度调节或螺旋钻高度调节。
6.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述铺路机还包括联接至所述控制器的位置传感器，并且其中，在所述整平板处所测得的密度能够与位置信息一起存储以供以后分析。
7.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述所测得的密度提供关于所述沥青垫层中的材料偏析的信息，并且能够对所述铺路机操作参数进行一次或多次调节以实现所期望的沥青垫层偏析。
8.根据权利要求1所述的铺路机，其中，所述第一密度传感器联接至所述整平板的后部。
9.一种在沥青垫层被放下时控制沥青垫层的密度的方法，包括：
将第一密度传感器定位在铺路机的整平板上，并且将第二密度传感器在所述铺路机上定位在所述整平板之前；
在铺设所述沥青垫层之前测量现有基底材料的密度；
测量所述沥青垫层的密度，其中，测得的所述密度提供了关于在所述沥青垫层中的材料偏析的信息；和
使用所述基底材料的和所述沥青垫层的所测得的密度对所述铺路机操作参数进行一次或多次调节以获得所期望的沥青垫层密度和所期望的垫层偏析，其中，所述铺路机包括位于所述整平板前方的螺旋钻，并且所述一次或多次调节能够包括螺旋钻速度调节和螺旋钻高度调节，以获得所期望的沥青垫层偏析。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一密度传感器和所述第二密度传感器被配置为向所述铺路机的操作者发送所述所测得的密度，使得所述操作者能够对所述铺路机操作参数进行一次或多次调节，以获得所期望的沥青垫层密度。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第一密度传感器和所述第二密度传感器被配置为用于将所述所测得的密度发送到与所述铺路机相关联的控制器，并且其中所述控制器被配置为用于自动地对所述铺路机操作参数进行一次或多次调节以实现所期望的沥青垫层密度。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述一次或多次调节能够以包括整平板下压力调节、铺路机速度调节，以及夯棒的夯实速率调节。
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