用于测定表示压实机接触状态的接触范围的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测定表示压实机轧辊与待压实的地基的接触状态的接触范围的装置和方法。
【背景技术】
[0002]通常采用自动化的地面压实机压实地基，例如土地、不同种类的岩石或者道路建设中的浙青，这些地面压实机以一个或者必要时多个压实机轧辊驶过待压实的地基并且通过压力负载、必要时结合振荡运动或者振动运动使得待压实的地基的结构材料变得紧密。由于施加在地基上的压力负载，相比于待压实的地基通常明显更坚硬的压实机轧辊将在待压实的地基中产生沉陷凹坑。这种地基越坚硬或者说已经变得越来越紧密，压实机轧辊进入地基的结构材料中深度就会越小，这导致随着刚性的增加或者说紧密程度的增加使压实机轧辊在待压实的地基上的接触宽度就越小。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种用于测定表示压实机轧辊与待压实的地基的接触状态的接触范围的装置和方法，该装置和该方法使得能够以简单并且可靠的方式和方法推断出待压实的地基的结构材料的压实状态。
[0004]根据本发明的第一方案，通过一种用于测定表示压实机轧辊和待压实的地基之间的接触状态的接触范围的装置实现该目的，该装置包括在可围绕压实机轧辊旋转轴线转动的压实机轧辊的至少一个采集圆周区域上的产生接触信号的至少一个接触传感器，其中该接触信号指示采集圆周区域与待压实的地基的接触起始位置和接触终止位置。
[0005]通过根据本发明构造的装置提供这样的信息，该信息表示在压实机轧辊的一整圈中，与采集圆周区域相关的、采集圆周区域与待压实的地基相接触的那部分。该部分越大，即接触起始位置和接触终止位置之间的间隔越大，那么压实机轧辊和待压实的地基之间的接触范围就越大，这表示，压实机轧辊相对较深地进入待压实的地基的材料中并且该材料因此被压实地不那么紧密。随着压实程度的增加，压实机轧辊进入到待压实的地基的结构材料中更浅，这表示，又在压实机轧辊的整个一周或者整个周长中与待压实的地基接触的这部分减小。通过根据本发明的装置所测定的接触范围使得能够推断出待压实的地基的紧密程度，并因此能够用于确定在待压实的地基上的进一步压实以及处理措施。
[0006]为了通过根据本发明的装置能够在压实机轧辊运动过程中更精确地或者说多次测定接触范围，使分别具有至少一个接触传感器的多个采集圆周区域围绕压实机轧辊旋转轴线分布地优选设置在压实机轧辊的相同的轴向区域中。对此，采集圆周区域以基本相等的例如约90°的圆周间距相互设置是特别有利的。由于采集圆周区域的均匀间隔设置能够以规定的时间推移提供各个采集圆周区域的周期性的采集样本并且用于做出评估。
[0007]通过在至少一个、优选每个采集圆周区域中在压实机轧辊的轧辊面的内侧上设置至少一个接触传感器而能够避免接触传感器在压实操作过程中的损坏。例如可以使这种接触传感器构造为:
[0008]-声学的传感器，优选超声波传感器或者哨子传感器；或者
[0009]-键控传感器；或者
[0010]-压力传感器。
[0011]这些都是能够在相对简单的结构中以可靠的方式和方法推断出各个接触传感器、即各个采集圆周区域定位的区域是否与待压实的地基接触的传感器。
[0012]为了能够具体评估由接触传感器所提供的信号，还设有用于采集压实机轧辊的旋转定位的旋转定位采集装置。与各个接触传感器输出的接触信号相比，关于压实机轧辊的旋转定位的信息的提供能够以特别有利的方式用于获得关于压实机轧辊与待压实的地基的不对称的接触情况、特别是通过压实机轧辊的前进运动而通常在待压实的地基中所产生的前部波浪的出现情况的信息。
[0013]对此例如可以规定，旋转定位采集装置包括至少一个接触传感器和与该至少一个接触传感器进行采集相互作用、且不可与压实机轧辊一起围绕压实机轧辊旋转轴线转动的至少一个旋转定位参考区域。
[0014]因为本发明利用压实机轧辊围绕其压实机轧辊旋转轴线的转动，在这种转动过程中测定关于各个采集圆周区域形成接触以及终止接触的信息，所以根据一个特别有利的变型方案，接触范围能够表示压实机轧辊的与待压实的地基相接触的圆周区域。该圆周区域可以通过长度、例如周长区域或者角度区段表示。
[0015]根据本发明的另一个方案，通过一种用于优选借助根据本发明构造的装置测定表示压实机轧辊与待压实的地基的接触状态的接触范围的方法实现前述目的，该方法包括:在压实机轧辊围绕压实机轧辊旋转轴线转动的过程中采集压实机轧辊的至少一个采集圆周区域和待压实的地基之间的接触。
[0016]在根据本发明的该方法中，还以有利的方式根据压实机轧辊转动过程中出现的在至少一个采集圆周区域和待压实的地基之间的接触起始位置和接触终止位置测定压实机轧辊和待压实的地基之间的接触，或者说是表示该接触的接触范围。在接触起始位置和接触终止位置之间所经过的时间段中，各个采集圆周区域与待压实的地基相接触，而在接触终止位置之后直至接下来的接触起始位置该采集圆周区域不与待压实的地基相接触。
[0017]为了能够以简单的方式和方法根据接触起始位置和接触终止位置或者说根据它们之间所经过的时间段测定表示接触状态的几何尺寸，规定:还根据压实机轧辊的运动速度或/和压实机轧辊的半径测定接触范围。
[0018]在根据本发明的方法的特别是仅以唯--个接触传感器进行工作的变型方案中可以规定，根据在压实机轧辊围绕压实机轧辊旋转轴线转动一圈的过程中指示出至少一个采集圆周区域与待压实的地基接触的第一运动持续时间和指示出没有接触的第二运动持续时间之间的比例，或/和根据该第一运动持续时间和指示出压实机轧辊转动一周的第二运动持续时间之间的比例测定接触范围。在这个操作步骤中，将各个采集圆周区域与待压实的地基相接触的运动持续时间与没有这种接触的持续时间或者压实机轧辊转动整个一周的持续时间相比。两种可行性方案都以简单的方式和方法获得关于压实机轧辊与待压实的地基实际接触的角度分量的信息，如上所述，这使得能够推断出压实机轧辊进入待压实的地基的材料中的深度。
[0019]在地面压实机或者说地面压实机的压实机轧辊向前运动的过程中出现的前部波浪、即沿地面压实机的运动方向待压实的材料在各个压实机轧辊前面出现的积聚还使得能够推断出待压实的地基的状态。这种前部波浪的出现原则上导致压实机轧辊与待压实的地基的接触不对称，因为沿压实机轧辊的运动方向位于该压实机轧辊后面的区域没有出现这种程度的这样前部波浪或者说待压实的地基的材料积聚。本发明采用接触范围由在至少一个采集圆周区域与待压实的地基的接触起始位置和接触参考位置之间的第一接触范围部分和在接触参考位置和接触终止位置之间的第二接触范围部分组成的这种方案。
[0020]该接触参考位置例如可以表示采集圆周区域的在采集圆周区域的圆周运动的过程中关于与待压实的地基基本上处于正交的垂直线的最深定位，其中第一接触范围部分是接触范围的前侧部分并且第二接触范围部