Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для контроля эффективности процесса уплотнения асфальтобетонной смеси дорожным катком

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к устройствам для оперативной оценки эффективности процесса уплотнения асфальтобетонной смеси гладковальцовым дорожным катком.

Известно устройство к дорожным каткам для контроля за равномерностью и степенью уплотнения укатываемой полосы (А.с. СССР №185361, кл. Е01С 23/01, Е01С 19/26, Е01С 23/07, опубл. 13.08.1966), включающее опорную раму, постоянный пригруз и измерительные приборы.

Однако данное устройство имеет низкую точность измерений. Это обусловлено тем, что качение штампа по неоднородному покрытию, состоящему из компонентов различной твердости, вызывает нестабильность показаний устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для контроля степени уплотнения битумоминеральных смесей в процессе укатки (А.с. СССР №568698, кл. Е01С 19/48, опубл. 15.08.1977), включающее в себя датчик наличия контакта, неподвижно закрепленный внутри ведущего пальца, и пульт управления.

Однако недостатком данного устройства является низкая точность измерений. Длина диафрагмы, контактирующей с уплотняемой смесью, соизмерима с длиной дуги контакта вальца со смесью. Поэтому момент срабатывания (отключения) устройства может не соответствовать началу (концу) дуги контакта. Также значительную погрешность в работу устройства вносят механические передаточные звенья.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение точности контроля эффективности процесса уплотнения асфальтобетонной смеси катком.

Поставленная задача решается тем, что устройство для контроля эффективности процесса уплотнения асфальтобетонной смеси дорожным катком, включающее дисплей, расположенный в кабине катка, согласно изобретению, снабжено индуктивным датчиком линейных перемещений, преобразователем, кодером, передатчиком, передающей антенной, установленными в виде автономного блока на внутренней выступающей части обечайки вальца катка, а также расположенным в кабине катка обрабатывающим модулем, включающим в себя: приемную антенну, приемник, декодер, датчик скорости, кнопку фиксации опорного напряжения и микроконтроллер для обработки сигнала от индуктивного /датчика линейных перемещений, выполненного на основе линейного переменного дифференциального трансформатора.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где фиг. 1 - функциональная схема устройства, фиг. 2а - 2б - схемы положения индуктивного датчика линейных перемещений в различные моменты времени, фиг. 3 - временная диаграмма сигнала индуктивного датчика линейных перемещений.

Устройство содержит измерительный модуль 1, установленный в виде автономного блока на внутренней выступающей части обечайки вальца катка, и обрабатывающий модуль 7, расположенный в кабине катка (фиг. 1). Измерительный модуль 1 включает в себя: индуктивный датчик линейных перемещений 2, выполненный на основе линейного переменного дифференциального трансформатора, преобразователь 3, кодер 4, передатчик 5 и передающую антенну 6. Обрабатывающий модуль 7 включает в себя: приемную антенну 8, приемник 9, декодер 10, микроконтроллер 11, кнопку фиксации опорного напряжения 12, датчик скорости 13 и дисплей 14.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии выходной сигнал датчика 2 отсутствует, при этом шток датчика 2 выступает за наружную поверхность обечайки вальца катка. Перед началом измерений производят калибровку системы измерения. Для этого торец штока датчика 2 совмещают с наружной поверхностью вальца. На выходе преобразователя 3 появится сигнал, который после обработки кодером 4 передают по каналу связи, включающему в себя передатчик 5, передающую антенну 6, приемную антенну 8, приемник 9 и декодер 10. Декодированный сигнал поступает в микроконтроллер 11, расположенный в кабине катка. С помощью кнопки 12 переданное напряжение записывают в память микроконтроллера 11 в качестве опорного.

При работе катка в момент времени t₁ шток датчика 2 коснется поверхности асфальтобетонной смеси (фиг. 2а). Микроконтроллер 11 начнет отсчет времени в момент t₂, когда напряжение датчика 2 сравняется с опорным напряжением, хранящимся в памяти микроконтроллера 11. Момент времени t₂ соответствует совмещению торца штока датчика 2 с наружной поверхностью вальца (фиг 2б). Микроконтроллер 11 прекращает отсчет в момент времени t₃, когда напряжение датчика 2 станет меньше опорного, что соответствует началу перемещения штока в обратном направлении. В момент времени t₄ прекращается контакт штока датчика 2 со слоем смеси (фиг. 3). На фиг. 3 приняты следующие обозначения: U_ОП - опорное напряжение, U_Д - напряжение, поступающее от датчика 2.

Микроконтроллер 11, используя значение промежутка времени Δt (фиг. 3) и значение скорости катка, поступающее от датчика скорости 13, вычисляет длину дуги контакта вальца с уплотняемой поверхностью.

В процессе движения катка по уплотняемому слою микроконтроллер 11 производит вычисление длин дуг циклами. Началом и окончанием цикла являются моменты времени, в которые скорость катка уменьшается до нулевого значения. Этим достигается оценка эффективности уплотнения катком выбранной полосы покрытия. Массив значений длины дуги контакта, полученный в каждом цикле, усредняется. Далее микроконтроллер 11 производит сравнение усредненных значений длин дуг контакта, полученных в двух последовательных циклах. Когда длина дуги перестанет изменяться вследствие отсутствия пластических деформаций, результат сравнения окажется меньше заданной погрешности, а на дисплей 14, расположенный в кабине катка, поступит сигнал о завершении эффективной работы катка на данной полосе. Аналогично оценивают эффективность работы катка на других полосах покрытия.

Таким образом, данное изобретение позволяет выполнять контроль эффективности процесса уплотнения асфальтобетонной смеси катком с высокой точностью за счет того, что при измерении длины дуги контакта вальца и слоя смеси сравнивают сигнал индуктивного датчика линейных перемещений с опорным сигналом, заданным при калибровке устройства.