冷料封层厚度检测设备
技术领域
本实用新型涉及道路试验检测设备技术领域，尤其涉及一种冷料封层厚度检测设备。
背景技术
随着公路的快速发展、修建里程的不断增加、路网的不断完善，公路特别是高速公路的养护工作将受到更大的重视。封层类预防性养护是将预先设计好的配合比砂石粘结材料组成的混合料铺设在原沥青路面上，形成一层沥青磨耗层，一般摊铺厚度不大，主要起到增加沥青路面的抗滑耐磨耗性能、提高平整度、提高路面防渗水性能等作用。其中，稀浆混合料类封层养护技术因其施工快速、开放交通快、经济效益好等特点在我国养护技术中得到较多的应用。稀浆混合料类封层养护技术主要包括砂雾封层、稀浆封层、微表处、纤维封层等冷料封层技术。
目前，对于冷料封层类的厚度的检测方法，《公路沥青路面养护技术规范》(JTG5142-2019)中规定采用《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)中的挖坑法进行测定，但挖坑法破坏面积大，易造成冷料封层路面脱皮等病害，且检测过程需要人在路面上进行挖坑操作，存在安全风险。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种冷料封层厚度检测设备，用以解决现有的冷料封层厚度检测需要进行挖坑操作，存在安全风险且易造成冷料封层路面脱皮等病害的问题。
本实用新型实施例提供一种冷料封层厚度检测设备，包括支撑架、显示控制屏、升降机构、发动机和钻头，所述显示控制屏和所述升降机构均安装于所述支撑架，所述升降机构的升降端连接于所述发动机，所述发动机上安装有位移传感器；所述发动机的输出转轴通过力传感器连接于所述钻头，所述力传感器的受力方向平行于所述钻头的轴向；所述显示控制屏的表面安装有检测厚度显示屏，所述显示控制屏内设有控制器，所述升降机构、所述发动机、所述位移传感器、所述力传感器和所述检测厚度显示屏均电连接于所述控制器。
其中，所述显示控制屏的表面还设置有手动上升按钮和手动下降按钮，所述手动上升按钮和所述手动下降按钮均电连接于所述控制器，以控制所述升降机构的升降端进行手动升降。
其中，所述显示控制屏的表面还设置有归零按钮，所述归零按钮电连接于所述控制器，以对所述检测厚度显示屏进行清零。
其中，所述控制器内集成有力值比较器，所述力值比较器内预存有初始力值设定值；所述力值比较器的第一输入端电连接于所述力传感器，所述力值比较器的输出端电连接于所述升降机构和所述发动机。
其中，所述显示控制屏的表面还设置有力值设定屏，所述力值设定屏电连接于所述力值比较器的第二输入端，所述力值设定屏上集成有力值调节按键。
其中，所述显示控制屏的表面还设置有力值显示屏，所述力值显示屏电连接于所述控制器，以显示所述力传感器检测的力值。
其中，所述显示控制屏的表面还设置启动按钮和停止按钮，所述启动按钮和所述停止按钮均电连接于所述控制器。
其中，所述支撑架的底部设置有多个可收放的万向轮。
其中，所述升降机构采用电动推杆或者电动液压推杆。
本实用新型实施例提供的冷料封层厚度检测设备，包括支撑架、显示控制屏、升降机构、发动机和钻头，支撑架用于与路面接触，保证钻孔操作的稳定；升降机构用于带动发动机进行升降，同时通过位移传感器检测发动机的升降距离，进而得到钻头的钻进深度；发动机用于带动钻头快速旋转，进而实现钻孔操作，同时通过力传感器检测钻头在钻进的过程中受到的路面的反作用力，利用钻头在冷料封层钻孔和在普通沥青路面钻孔产生压力值不同的原理，进而可以确定钻头钻通冷料封层的时刻，而钻头从开始钻进冷料封层至最终钻通冷料封层之间位移传感器检测的位移值即为冷料封层的厚度；显示控制屏内置有控制器，用于对升降机构和发动机进行控制，实现钻孔操作，同时接收力传感器和位移传感器的测量数据，并将检测到的冷料封层的厚度值通过检测厚度显示屏输出显示，告知操作人员。该冷料封层厚度检测设备检测速度快，较传统检测方法可节约大量检测时间，且可实现检测过程自动化。与现有检测方法相比，对路面造成的破坏小，修补起来方便，检测作业安全风险减小。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中的一种冷料封层厚度检测设备的主视图；
图2是图1中的冷料封层厚度检测设备的后视图；
图3是本实用新型实施例中的显示控制屏的放大示意图；
附图标记说明：
1、支撑架； 2、显示控制屏； 21、检测厚度显示屏；
22、手动上升按钮；23、手动下降按钮；24、归零按钮；
25、力值设定屏；251、力值调节按键； 26、力值显示屏；
27、启动按钮；28、停止按钮；29、蓄电池；
3、升降机构； 31、升降端；32、升降板；
4、发动机； 41、输出转轴；5、钻头；
6、位移传感器； 7、力传感器； 8、万向轮。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在实用新型实施例中的具体含义。
如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种冷料封层厚度检测设备，包括支撑架1、显示控制屏2、升降机构3、发动机4和钻头5，显示控制屏2和升降机构3均安装于支撑架1，升降机构3的升降端31连接于发动机4，发动机4上安装有位移传感器6。发动机4的输出转轴41通过力传感器7连接于钻头5，力传感器7的受力方向平行于钻头5的轴向。显示控制屏2的表面安装有检测厚度显示屏21，显示控制屏2内设有控制器，升降机构3、发动机4、位移传感器6、力传感器7和检测厚度显示屏21均电连接于控制器。
具体地，支撑架1可以采用爪式支撑架，支撑架1的底部设有至少两个水平支脚，用于保证支撑架1可以平稳地放置于路面上。更具体地，每个水平支脚的底部还可以设置有吸盘或者其他便于安装拆卸的固定件，进一步增加支撑架1的稳定性。显示控制屏2和升降机构3的壳体均固定安装在支撑架1上，显示控制屏2内设置有控制器(图中未示出)，控制器可以采用单片机，例如STM32单片机或者MCS-51单片机。控制器设有多个I/O端口，可以接收位移传感器6和力传感器7的模拟量信号，也可以发送模拟量信号给检测厚度显示屏21，以显示测量的冷料封层的厚度，还可以发送启停或者升降等数字量信号给升降机构3和发动机4，以控制升降机构3和发动机4的运行。其中，位移传感器6的检测精度和检测厚度显示屏21的显示精度均可以精确至0.1mm。
升降机构3可以采用电动推杆或者电动液压推杆，发动机4可以采用电动机。该检测设备可以外接电源或者蓄电池29，以给升降机构3和发动机4提供动力电，同时给显示控制屏2提供控制电。升降机构3的升降端31连接于发动机4，以带动发动机4升降。升降机构3的数量可以为一个或者多个，本实施例中以两个对称设置的升降机构3为例进行说明，两个升降机构3的升降端31共同固接于升降板32，发动机4的壳体固定安装在升降板32上，发动机4的输出转轴41穿过升降板32后连接于力传感器7的上端，力传感器7的下端连接于钻头5，当钻头5开始钻进冷料封层时会受到来自路面的向上的压力，进而挤压力传感器7，测量出钻头5受力值。钻头5的型号参数可以根据冷料封层的材料和厚度进行选择，本实施例中钻头5采用直径1cm的硬质合金钻头。
使用时，先启动升降机构3调节钻头5的高度，使钻头5刚刚接触冷料封层的上表面，此时力传感器7的数值正好由0开始具有增加的趋势，当前位置可以作为厚度检测的零点位置；然后再启动发动机4带动钻头5旋转，同时升降机构3继续带动钻头5向下钻进冷料封层，当力传感器7的数值等于力值设定值时，停止升降机构3和发动机4，当前位置可以作为厚度检测的终点位置，此处的力值设定值为钻头5钻进普通沥青路面时的力值，可以为初始预设值，也可以根据使用需求进行人为更新；因而检测的冷料封层的厚度即为位移传感器6在零点位置和终点位置时的测量值的差值。
本实施例提供的一种冷料封层厚度检测设备，包括支撑架、显示控制屏、升降机构、发动机和钻头，支撑架用于与路面接触，保证钻孔操作的稳定；升降机构用于带动发动机进行升降，同时通过位移传感器检测发动机的升降距离，进而得到钻头的钻进深度；发动机用于带动钻头快速旋转，进而实现钻孔操作，同时通过力传感器检测钻头在钻进的过程中受到的路面的反作用力，利用钻头在冷料封层钻孔和在普通沥青路面钻孔产生压力值不同的原理，进而可以确定钻头钻通冷料封层的时刻，而钻头从开始接触冷料封层至最终钻通冷料封层之间位移传感器检测的位移值即为冷料封层的厚度；显示控制屏内置有控制器，用于对升降机构和发动机进行控制，实现钻孔操作，同时接收力传感器和位移传感器的测量数据，并将检测到的冷料封层的厚度值通过检测厚度显示屏输出显示，告知操作人员。该冷料封层厚度检测设备操作方便、检测速度快，较传统检测方法可节约大量检测时间，且可实现检测过程自动化，弥补了现行规范中对冷料封层类厚度检测的不足。与现有检测方法相比，对路面造成的破坏小，修补起来方便，检测作业安全风险减小。
进一步地，如图3所示，显示控制屏2的表面还设置有手动上升按钮22和手动下降按钮23，手动上升按钮22和手动下降按钮23均电连接于控制器，以控制升降机构3的升降端31进行手动升降。手动上升按钮22和手动下降按钮23可以输出数字量信号，实现升降机构3的升降端31的点动升降。
更进一步地，如图3所示，显示控制屏2的表面还设置有归零按钮24，归零按钮24电连接于控制器，以对检测厚度显示屏21进行清零。开始钻孔前，可以先通过手动上升按钮22和手动下降按钮23调整钻头5，使钻头5与冷料封层的表面恰好接触，此时按下归零按钮24，使检测厚度显示屏21的数值清零，后续再进行钻孔作业直至钻通冷料封层时，检测厚度显示屏21显示的即为冷料封层的检测厚度。
进一步地，控制器内集成有力值比较器，力值比较器内预存有初始力值设定值；力值比较器的第一输入端电连接于力传感器7，力值比较器的输出端电连接于升降机构3和发动机4。具体地，力值比较器内预存有初始力值设定值，力值比较器用于将力传感器7测量的实测力值与初始力值设定值进行比较，并在实测力值等于或者大于初始力值设定值时，输出低电平信号给升降机构3和发动机4，停止升降机构3和发动机4的运行；在实测力值小于初始力值设定值时，输出高电平信号给升降机构3和发动机4，保持升降机构3和发动机4的运行。
更进一步地，如图3所示，显示控制屏2的表面还设置有力值设定屏25，力值设定屏25电连接于力值比较器的第二输入端，力值设定屏25上集成有力值调节按键251。操作人员可以通过力值调节按键251调节力值设定值，力值设定屏25将人为输入的力值设定值传输至力值比较器，替换掉预存的初始力值设定值，使得力值设定值可以根据使用需要进行人为更改。该力值设定值可以通过在检测前在原有沥青路面上进行标定得到。具体地，启动本冷料封层厚度检测设备在原沥青路面处钻孔，记录压力值，标定过程重复不小于5次，取5次中的最小值作为力值设定值输入到力值设定屏25中。
更进一步地，如图3所示，显示控制屏2的表面还设置有力值显示屏26，力值显示屏26电连接于控制器，以显示力传感器7检测的实测力值。
进一步地，如图3所示，显示控制屏2的表面还设置启动按钮27和停止按钮28，启动按钮27和停止按钮28均电连接于控制器，以控制该冷料封层厚度检测设备的启停。
进一步地，如图1和图2所示，支撑架1的底部设置有多个可收放的万向轮8。万向轮8转动连接于支撑架1的水平支脚，当需要移动该冷料封层厚度检测设备时，可以将万向轮8旋转至水平支脚的底部；当需要检测时，可以将万向轮8旋转至水平支脚的顶部，进行灵活收放。
下面结合本实施例中的冷料封层厚度检测设备的具体使用方法进行说明。
具体的检测步骤如下：(1)检测前，在原有沥青路面上进行标定。启动设备在原沥青路面处钻孔，记录压力值，标定过程重复不小于5次，取5次最小值作为力值设定值输入到力值设定屏25中。(2)将设备移至待测点处，按通过手动上升按钮22和手动下降按钮23调整钻头5的位置，使钻头5与冷料封层的表面恰好接触，按按下归零按钮24，使检测厚度显示屏21的数值清零。(3)按启动按钮27，启动升降机构3和发动机4开启钻孔工作，直至力传感器7测量的实测力值等于或者大于初始力值设定值时，停止升降机构3和发动机4的运行，检测设备停止钻孔，记录检测厚度显示屏21显示的厚度检测值。(4)移走设备，查看钻孔深度是否为封层厚度，如有偏差则重新钻孔测量。(5)采用相同的冷料封层材料补孔。需要注意的是，钻孔期间应随时观察厚度检测值的变化，如出现异常情况点击停止按钮28并观察钻孔情况。
通过以上实施例可以看出，本实用新型提供的冷料封层厚度检测设备，包括支撑架、显示控制屏、升降机构、发动机和钻头，支撑架用于与路面接触，保证钻孔操作的稳定；升降机构用于带动发动机进行升降，同时通过位移传感器检测发动机的升降距离，进而得到钻头的钻进深度；发动机用于带动钻头快速旋转，进而实现钻孔操作，同时通过力传感器检测钻头在钻进的过程中受到的路面的反作用力，利用钻头在冷料封层钻孔和在普通沥青路面钻孔产生压力值不同的原理，进而可以确定钻头钻通冷料封层的时刻，而钻头从开始钻进冷料封层至最终钻通冷料封层之间位移传感器检测的位移值即为冷料封层的厚度；显示控制屏内置有控制器，用于对升降机构和发动机进行控制，实现钻孔操作，同时接收力传感器和位移传感器的测量数据，并将检测到的冷料封层的厚度值通过检测厚度显示屏输出显示，告知操作人员。该冷料封层厚度检测设备检测速度快，较传统检测方法可节约大量检测时间，且可实现检测过程自动化。与现有检测方法相比，对路面造成的破坏小，修补起来方便，检测作业安全风险减小。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
