倾角传感器在摊铺机自动调平和厚度控制中的应用

在沥青摊铺机控制系统中,熨平板自动调平装置通常都会安装倾角传感器,检测出摊铺机因道路不平与基准平面的偏差。然后,由处理器将该偏差信号进行放大处理,并发出脉冲调节信号,作用于相应的电磁阀,控制牵引大臂调平油缸升降,从而使熨平板恢复到初始仰角。

  厚度和平整度,是沥青路面施工质量的主要评定指标之一,它不仅关系到行车的舒适性、安全性,更关系到成型路面的使用寿命。作为摊铺机影响路面平整度的重要设备,采用倾角传感器的熨平板自动调平装置必不可少。

倾角传感器在摊铺机自动调平和厚度控制中的应用

沥青摊铺机,资料图

  沥青摊铺机

  沥青混凝土摊铺机,主要由发动机、传动系统、行走机构、供料系统、操纵控制系统、车架、调平大臂、熨平板以及自动调平系统等组成。

倾角传感器在摊铺机自动调平和厚度控制中的应用

沥青摊铺机熨平板装置,资料图

  沥青摊铺机熨平板装置

  其中,熨平板装置是沥青混凝土摊铺机的主要工作装置,其功能是将输送到摊铺室内全幅宽度的热混合料摊平、捣实和熨平。摊铺机摊铺厚度的调节,是通过改变熨平板仰角的大小实现的。

  熨平板仰角的工作原理

  如下图所示,摊铺机工作时,在诸多外力作用下,熨平板会找到一个平衡角,即熨平板底板与筑料表面之间的夹角(α),也叫熨平板仰角。仰角由初始仰角和工作仰角组成,初始仰角即施工前根据摊铺厚度设定的固定角度,而工作仰角在施工时受自动找平系统控制,根据路面实际情况自动调整。

倾角传感器在摊铺机自动调平和厚度控制中的应用

熨平板受力示意图

  在实际作业中,摊铺厚度调整通过改变工作仰角大小实现:熨平板仰角增大时,其前端会顶起,导致摊铺厚度增加;熨平板仰角减小时,其前端会降低,导致摊铺厚度变小。一般来说,摊铺作业时,应保持熨平板仰角不变。

  熨平板自动调平的目的

  当摊铺机摊铺作业时,熨平板通过两侧牵引大臂由主机牵引,熨平板处于浮动状态。这种浮动式熨平板,对路基不平度具有初步的滤波和滞后效应,具有一定的调平功能,但只能消除波长较短的凹凸不平。

  这时,如果要使路面的摊铺平整度完全不受基层的影响,就必须在摊铺过程中,根据基层的高低不平,随时调节牵引大臂牵引点的垂直高度,这就是熨平板自动调平装置的目的。

  熨平板自动调平控制过程

  当路面铺筑基面不平整时,熨平板自动调平装置即找平系统,会通过仰角油缸自动调整熨平板仰角。

  具体来说,熨平板自动调平装置会安装倾角传感器,检测出摊铺机因道路不平与基准平面的偏差。然后,由处理器将该偏差信号进行放大、运 算、比较、处理,并及时发出脉冲调节信号,作用于相应的电磁阀,控制牵引大臂调平油缸升降,从而使熨平板恢复到初始仰角。

倾角传感器在摊铺机自动调平和厚度控制中的应用

倾角传感器用于摊铺厚度可视化实时监控系统中 示意图

  摊铺厚度采集与倾角传感器监测

  目前,在摊铺机摊铺厚度实时采集装置中,通过在熨平板上安装两个双轴倾角传感器,还可协助摊铺厚度实时采集装置,来推算路面的摊铺厚度。

  摊铺厚度实时采集装置,主要负责路面信息数据的采集、计算、存储和发送。其中,可借助两个双轴倾角传感器,实时采集施工过程中铝制支架及倾斜活动梁与水平面的双轴夹角。

  集成控制器可读取两个倾角传感器的数据,同步获取铝制支架与水平面的双轴夹角,以及倾斜活动梁与水平面的双轴夹角。最终,借助软件算法工具包,可实时监测摊铺厚度数据。

  倾角传感器的基本原理,可抽象性地简化为一个质量块和能对该质量块进行固定轴向加速度测量的加速度传感器,如下图所示。

  在上图中,虚线为水平方向。当发生倾斜时,其内部的质量块M对垂直于倾斜面方向的倾角传感器产生了随倾斜角变化的力F1,由于质量块是固定在垂直于倾斜面的轴向上的,所以,质量块在此方向受力会达到平衡。

倾角传感器原理示意图,资料图

倾角传感器原理示意图,资料图

  简单分析可知,传感器受到力F1与质量块重力G之间的关系为:F1=G*cosθ。在这一关系式中,重力G和F1,分别可通过计算和测量得出,因此,能得到角度θ的大小。由于该角度和倾斜角大小相同,并随倾斜角的变化而变化,故而θ即为倾斜角。

  这便是倾角传感器测量角度的基本原理。

  倾角传感器产品的选用

  厚度和平整度,是沥青路面施工质量的主要评定指标之一,它不仅关系到行车的舒适性、安全性,更关系到成型路面的使用寿命。作为摊铺机影响路面平整度的重要设备,采用高精度倾角传感器的熨平板自动调平装置必不可少。

沃感科技研发的Woosens超高精度双轴倾角传感器

沃感科技研发的Woosens超高精度双轴倾角传感器

  对此,深圳市沃感科技有限公司自主研发的Woosens超高精度数字输出倾角传感器,通过采用先进的MEMS高精度核心传感部件,具备超高分辨率、单双轴输出可选、IP67防护等级等诸多优势。

  此外,该系列双轴倾角传感器尺寸小巧,可适应各种恶劣环境,还可提供多种数字接口供选择,外形尺寸、通信接口及通信协议可接受定制,具有极佳的性价比。目前,被广泛用于摊铺机熨平板调平等找平系统的倾角测量中。

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