强夯机激光自动测距记录系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提出了一种强夯机激光自动测距记录系统，属于工业自动化测量技术领域。
【背景技术】
[0002]强穷法，又称动力固结法(Dynamic Consolidat1n)，它通常是指处理地基时用起重设备反复将80-400kN的锤(最重的达2000kN)起吊到8-25m高处(最高的达40m)，而后利用自动脱钩释放载荷或带锤自由落下，在土中形成强大的冲击波和高应力，从而提高地基的强度、降低压缩性、改善抵抗振(震)动液化能力、消除湿陷性、提高土的均匀程度、减少差异沉降等的方法。按照中华人民共和国国家标准GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》强夯地基质量检验标准的主控项目为地基的强度和承载力，一般项目为落距、锤重、夯击遍数和顺序、夯点间距、击数、每击夯沉量和累计夯沉量等。对于每击夯沉量和累计夯沉量是强夯信息化施工的基础，也是过程控制中可量化的技术指标。由于主控项目须在地基处理完成一段时间后通过静载、动探等才能得到检测，因此对一般项目进行过程控制对强夯质量的形成至关重要。
[0003]现有技术中，有的通过强夯机卷扬机构的出绳量检测装置、以及液压油路的压力传感器、夯击控制结构的联动计数开关等实现夯锤的高度测量，因此需要安装多个联动机械装置，还有的通过压力传感器进行强夯击沉降量的检测，但并不能对夯击次数进行测量，因此，发明一种可以对强夯机夯击高度，夯击次数和夯击深度进行测量的自动测量系统变得非常迫切。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种可以实现强夯机夯锤实时高度、夯击次数、单次夯击深度的自动监测的强夯机激光自动测距记录系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:强夯机激光自动测距记录系统，包括激光测量装置，主控单元和显示单元，所述激光测量装置固定安装在位于卷扬机主轴齿轮正下方离地间隙处的底板上，所述主控单元和显示单元安装在强夯机驾驶室内；所述激光测量装置包括激光发射器和具有两个光电二极管的双路激光接收器，所述激光发射器和所述双路激光接收器分别位于卷扬机主轴齿轮的两侧，所述双路激光接收器的信号输出端与所述主控单元连接，所述主控单元的输出端与所述显示单元相连;所述激光发射器发出的激光经卷扬机齿轮的单齿之间的缝隙射向所述双路激光接收器;所述双路激光接收器用于接收所述激光发射器发出的激光信号，并转化为电信号后传输给所述主控单元，所述主控单元根据所述双路激光接收器的信号，对强夯机的实时高度和单次夯击深度进行计算后，输出给所述显示单元显示。
[0006]所述激光发射器的激光头，卷扬机齿轮的分度圆，和所述两个光电二极管在一条水平线上。
[0007]所述主控单元为型号为STM32的处理器。
[0008]所述两个光电二极管的距离L满足条件D/2〈L〈D，式中D表示卷扬机齿轮的齿厚。
[0009]所述的强夯机激光自动测距记录系统，还包括存储卡，所述存储卡与所述主控单元相连，用于存储所述主控单元计算得到的夯击次数、实时高度和单次夯击深度等数据并生成TXT格式报表。
[0010]所述的强夯机激光自动测距记录系统，还包括与所述主控单元连接的超高报警装置。
[0011]所述双路激光接收器还包括分别与所述两个光电二极管中的一个光电二极管相连的第一信号处理电路，和与所述两个光电二极管中的另一个光电二极管相连的第二信号处理电路，所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路都包括可调滤波电路和放大变送电路。
[0012]所述显示单元包括初始化按钮和结束按钮，所述初始化按钮用于在驾驶员加油开始提升强夯机的夯头时，对初始零位置进行标定，所述结束按钮用于在驾驶员准备移机进入下个工作点前，控制主控单元对夯击次数，工作时间，作业点数进行记录。
[0013]所述激光发射器为水平方向发散的一字型激光光源，或互相平行发射的两个点激光光源。本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
1、将激光发射器安装于强夯设备卷扬机构的主传动齿一侧，双路激光接收器安装于强夯设备卷扬机构的主传动齿一侧，不改变现有成熟产品机械式强夯机设备的传动卷扬结构，安装简单。
[0014]2、可以实时高速精确采集主传动齿的角速度，通过主控单元的高速微处理器根据双路激光接收器中两路信号差值，进行判断和运算，并输出到位于驾驶室的显示单元显示，可以实现强夯机夯锤实时高度、夯击次数、单次夯击深度的自动监测以及实时显示功能，并且使用稳定，测量精度高显示。
[0015]3、可以实现工程日志的自动记录功能，有效降低了强夯工程监理人员的劳动强度和出错概率，对于确保强夯工程质量和施工进度具有很强的实用性。
[0016]4、通过超高报警装置和初始化按钮，可实现夯头的超高报警和手动调零复位。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的强夯机激光自动测距记录系统的结构图；
图2为本发明的强夯机激光自动测距记录系统的进行测量时的光路图；
图3为本发明的强夯机激光自动测距记录系统的双路接收器的电路图；
图4为本发明的强夯机激光自动测距记录系统的主控单元的工作流程图。
【具体实施方式】
[0018]为了进一步了解本发明的实质性特点，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0019]如图1所示，本发明的强夯机激光自动测距记录系统包括激光测量装置I，主控单元2和显示单元3，激光测量装置I固定安装在位于卷扬机主轴齿轮正下方离地间隙处的底板4上，主控单元2和显示单元3安装在强夯机驾驶室内；激光测量装置I包括激光发射器11和具有两个光电二极管A和B的双路激光接收器12，激光发射器11和双路激光接收器12分别位于卷扬机主轴齿轮的两侧，双路激光接收器12的信号输出端与主控单元2连接，主控单元2的输出端与显示单元3相连。
[0020]如图2所示，为激光测量装置I进行测量时的光路图，激光发射器发出的激光可以经卷扬机主轴齿轮分度圆的最低端射向双路激光接收器，当卷扬机主轴齿轮转动至其上的齿5不遮挡激光时，双路激光接收器12的两个光电二极管A，B分别接收激光信号，接收到激光时，A=I，B=I;若没有激光时，A=O，B=O。当强夯机开始工作时，卷扬机齿轮转动带动重锤上升或下降，卷扬机齿轮上的各个齿也随之转动，当转动到某个齿同时挡住射向两个光电二极管A、B的激光时，两个光电二极管的信号Α=0，Β=0，以此为触发判断，随后若A=1，B=0，说明卷扬机齿轮的齿向右转动，使得光电二极管A可以接收到激光发射器发出的激光，可以判断卷扬机机构主轴行程方向为正，即夯头处于上升状态；随后若A=0，B=1，说明卷扬机齿轮的齿向左转动，使得光电二极管B可以接收到激光发射器发出的激光，可以判断卷扬机机构主轴行程方向为负，即夯头处于下降状态;行程方向判断后，可以通过对Α=0，Β=0的次数进行计数，记为N，此时强夯机的夯头提升高度或下沉高度与N成比例关系，可以由N算出，假设强夯机夯头提升高度或下沉高度为H，即:H=kN，比例系数k的值由强夯机型号不同而不同，可以根据实际测量得到。
[0021]其中，在忽略双路激光接收器12与卷扬机构主轴齿轮距离和齿宽的情况下，两个光电二极管的距离L应满足条件L〈D，式中D表示卷扬机齿轮的齿厚，使得卷扬机齿轮的单个齿能够将射向两个光电二极管A，B的激光同时挡住，此外，两个光电二极管的距离L最好应满足条件L>D/2，使得光电二极管的响应精度能适应卷扬机齿轮的转动速率，从而主控单元2才能够精确判断卷扬机机构主轴行程方向。
[0022]其中，光电二极管A和B，卷扬机齿轮的分度圆的最低端，激光发射器11的激光头在同一个水平面上，可以使本发明的激光测量装置易于安装和调试。此外，激光发射器11可以为一字型的激光光源，该光源发出的光发散后可以被光电二极管A，B同时接收，激光发射器11也可以为平行发射的两个点激光光源，这两个点光源的距离等于光电二极管A，B之间的距离L。
[0023]双路激光接收器12还包括第一信号