[发明专利]强夯机夯深测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体地，涉及一种强夯机夯深测量装置及测量方法。 

背景技术

强夯机（dynamic compaction）是工程机械领域中一种重要的夯实机械，在开山填淤、围海造田、山区回填、机场建设等地基处理中具有广泛的应用。强夯机的工作过程是反复将80-400KN的锤（最重的达2000kN）起吊到8-25m高度后使其自由下落，巨大的势能形成强大的冲击力，进而提高地基的强度、降低压缩性、改善抵抗震动液化能力、消除湿陷性等。 

现有的夯深自动测量（compaction depth）方法有以下几种：中国发明专利（申请号：201010511427.X）公开了一种基于激光测距与图像识别的强夯工程自动监测方法，该方法采用激光测量方式测量夯沉量，由于现场工况恶劣，泥土飞溅，容易遮挡激光，实际应用效果不佳。中国发明专利（申请号：200920245491.0）采用起重机臂压力变形的测量控制光广电编码器读数以计算绳长，获取夯沉量，，该系统比较复杂，而且施工现场风大，对起重机臂的压力变形影响较大，故而施工现场的环境适应性较差。另一项中国发明专利（申请号：201110112066.6），通过测量卷扬马达压力信号，触发光电编码器计数获取绳长，进而计算夯沉量；该方法具有一定的适用性，但是，由于马达油压受夯锤吸附力影响，基准油压（即光电编码器开始计数时的油压）波动性较大，测量精度重复性差。 

发明内容

鉴于现有自动夯深测量方式的局限性，本发明提出一种新的夯深测量装置和夯深测量方法。 

本发明所述的强夯机夯深测量装置包括：夯锤位置触发传感器、无线信号发射器、无线信号接收器、PLC、编码器和显示器，其中：夯锤位置触发传感器设置在强夯 机夯锤上，夯锤位置触发传感器的输出端与无线信号发射器连接；无线信号发射器与无线信号接收器通信连接，无线信号接收器输出端连接PLC；编码器输入端连接卷扬，输出端连接PLC；显示器与PLC连接。 

优选地，夯锤位置触发传感器包括夯锤位置感知机构和触发元件，夯锤位置感知机构与触发元件连接，触发元件与无线信号发射器连接。 

优选地，夯锤位置感知机构包括动杆和弹簧，弹簧设置在动杆内腔，一端与动杆内底连接，另一端与夯锤连接。 

优选地，触发元件为光电开关、电磁式开关或接近开关。 

优选地，动杆的底面低于夯锤底面。 

优选地，夯锤底部中心处设置有安装孔，夯锤位置触发传感器设置在安装孔内。 

优选地，无线信号接收器集成在PLC上，无线信号发射器集成在夯锤位置触发传感器上。 

基于本发明夯深测量装置的夯深测量方法包括以下步骤： 

步骤1：PLC设定夯锤下落高度H和预定夯沉量s； 

步骤2：根据设定的夯锤下落高度H设定夯击最高限位； 

步骤3：夯打，当夯锤降落至地面后，PLC计算绳长值L并发送至显示屏显示，测量两次后计算差值得到夯深量s’。 

优选地，步骤2具体包括以下步骤： 

步骤201：自由下落夯锤，当夯锤底面接触地面时，夯锤位置触发传感器触发，PLC记录触发时编码器的角度φ； 

步骤202：依据测量得到的φ和设定夯击高度H，计算出对应的编码器角度值； 

步骤203：PLC记录                                                  ，并将其作为此后每次击打的提升高度基准。 

优选地，步骤3具体包括以下步骤： 

步骤301：下落夯锤；PLC依据编码器的输出实时监测下落绳长L，当夯锤底面接触地面时，夯锤位置触发传感器触发，PLC记录传感器触发时编码器的角度   ，计算获得绳长L1，并发送至显示器进行显示； 

步骤302：夯锤稳定后，提升夯锤，当编码器的角度转至   时，停止提升，换向，下落夯锤，PLC实时监测下落时的绳长L，当夯锤底面接触地面时，夯锤位置触发传感器触发，PLC记录传感器触发时编码器的角度   ，并计算获得绳长L2； 

步骤303：PLC自动完成s’=L2-L1的计算，并将s’和L2的值发送到显示屏上显示； 

步骤304：将s’与设定s值比较，若s’>s，则重复步骤302与步骤303，直至s’<s；若s’<s，则完成夯击工作。