強夯機激光自動測距記錄系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明提出了一種強夯機激光自動測距記錄系統，屬于工業自動化測量技術領域。
【背景技術】
[0002]強窮法，又稱動力固結法(Dynamic Consolidat1n)，它通常是指處理地基時用起重設備反復將80-400kN的錘(最重的達2000kN)起吊到8-25m高處(最高的達40m)，而后利用自動脫鉤釋放載荷或帶錘自由落下，在土中形成強大的沖擊波和高應力，從而提高地基的強度、降低壓縮性、改善抵抗振(震)動液化能力、消除濕陷性、提高土的均勻程度、減少差異沉降等的方法。按照中華人民共和國國家標準GB50202-2002《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》強夯地基質量檢驗標準的主控項目為地基的強度和承載力，一般項目為落距、錘重、夯擊遍數和順序、夯點間距、擊數、每擊夯沉量和累計夯沉量等。對于每擊夯沉量和累計夯沉量是強夯信息化施工的基礎，也是過程控制中可量化的技術指標。由于主控項目須在地基處理完成一段時間后通過靜載、動探等才能得到檢測，因此對一般項目進行過程控制對強夯質量的形成至關重要。
[0003]現有技術中，有的通過強夯機卷揚機構的出繩量檢測裝置、以及液壓油路的壓力傳感器、夯擊控制結構的聯動計數開關等實現夯錘的高度測量，因此需要安裝多個聯動機械裝置，還有的通過壓力傳感器進行強夯擊沉降量的檢測，但并不能對夯擊次數進行測量，因此，發明一種可以對強夯機夯擊高度，夯擊次數和夯擊深度進行測量的自動測量系統變得非常迫切。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術存在的不足，提供了一種可以實現強夯機夯錘實時高度、夯擊次數、單次夯擊深度的自動監測的強夯機激光自動測距記錄系統。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:強夯機激光自動測距記錄系統，包括激光測量裝置，主控單元和顯示單元，所述激光測量裝置固定安裝在位于卷揚機主軸齒輪正下方離地間隙處的底板上，所述主控單元和顯示單元安裝在強夯機駕駛室內；所述激光測量裝置包括激光發射器和具有兩個光電二極管的雙路激光接收器，所述激光發射器和所述雙路激光接收器分別位于卷揚機主軸齒輪的兩側，所述雙路激光接收器的信號輸出端與所述主控單元連接，所述主控單元的輸出端與所述顯示單元相連;所述激光發射器發出的激光經卷揚機齒輪的單齒之間的縫隙射向所述雙路激光接收器;所述雙路激光接收器用于接收所述激光發射器發出的激光信號，并轉化為電信號后傳輸給所述主控單元，所述主控單元根據所述雙路激光接收器的信號，對強夯機的實時高度和單次夯擊深度進行計算后，輸出給所述顯示單元顯示。
[0006]所述激光發射器的激光頭，卷揚機齒輪的分度圓，和所述兩個光電二極管在一條水平線上。
[0007]所述主控單元為型號為STM32的處理器。
[0008]所述兩個光電二極管的距離L滿足條件D/2〈L〈D，式中D表示卷揚機齒輪的齒厚。
[0009]所述的強夯機激光自動測距記錄系統，還包括存儲卡，所述存儲卡與所述主控單元相連，用于存儲所述主控單元計算得到的夯擊次數、實時高度和單次夯擊深度等數據并生成TXT格式報表。
[0010]所述的強夯機激光自動測距記錄系統，還包括與所述主控單元連接的超高報警裝置。
[0011]所述雙路激光接收器還包括分別與所述兩個光電二極管中的一個光電二極管相連的第一信號處理電路，和與所述兩個光電二極管中的另一個光電二極管相連的第二信號處理電路，所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路都包括可調濾波電路和放大變送電路。
[0012]所述顯示單元包括初始化按鈕和結束按鈕，所述初始化按鈕用于在駕駛員加油開始提升強夯機的夯頭時，對初始零位置進行標定，所述結束按鈕用于在駕駛員準備移機進入下個工作點前，控制主控單元對夯擊次數，工作時間，作業點數進行記錄。
[0013]所述激光發射器為水平方向發散的一字型激光光源，或互相平行發射的兩個點激光光源。本發明與現有技術相比具有以下有益效果:
1、將激光發射器安裝于強夯設備卷揚機構的主傳動齒一側，雙路激光接收器安裝于強夯設備卷揚機構的主傳動齒一側，不改變現有成熟產品機械式強夯機設備的傳動卷揚結構，安裝簡單。
[0014]2、可以實時高速精確采集主傳動齒的角速度，通過主控單元的高速微處理器根據雙路激光接收器中兩路信號差值，進行判斷和運算，并輸出到位于駕駛室的顯示單元顯示，可以實現強夯機夯錘實時高度、夯擊次數、單次夯擊深度的自動監測以及實時顯示功能，并且使用穩定，測量精度高顯示。
[0015]3、可以實現工程日志的自動記錄功能，有效降低了強夯工程監理人員的勞動強度和出錯概率，對于確保強夯工程質量和施工進度具有很強的實用性。
[0016]4、通過超高報警裝置和初始化按鈕，可實現夯頭的超高報警和手動調零復位。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明的強夯機激光自動測距記錄系統的結構圖；
圖2為本發明的強夯機激光自動測距記錄系統的進行測量時的光路圖；
圖3為本發明的強夯機激光自動測距記錄系統的雙路接收器的電路圖；
圖4為本發明的強夯機激光自動測距記錄系統的主控單元的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0018]為了進一步了解本發明的實質性特點，下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0019]如圖1所示，本發明的強夯機激光自動測距記錄系統包括激光測量裝置I，主控單元2和顯示單元3，激光測量裝置I固定安裝在位于卷揚機主軸齒輪正下方離地間隙處的底板4上，主控單元2和顯示單元3安裝在強夯機駕駛室內；激光測量裝置I包括激光發射器11和具有兩個光電二極管A和B的雙路激光接收器12，激光發射器11和雙路激光接收器12分別位于卷揚機主軸齒輪的兩側，雙路激光接收器12的信號輸出端與主控單元2連接，主控單元2的輸出端與顯示單元3相連。
[0020]如圖2所示，為激光測量裝置I進行測量時的光路圖，激光發射器發出的激光可以經卷揚機主軸齒輪分度圓的最低端射向雙路激光接收器，當卷揚機主軸齒輪轉動至其上的齒5不遮擋激光時，雙路激光接收器12的兩個光電二極管A，B分別接收激光信號，接收到激光時，A=I，B=I;若沒有激光時，A=O，B=O。當強夯機開始工作時，卷揚機齒輪轉動帶動重錘上升或下降，卷揚機齒輪上的各個齒也隨之轉動，當轉動到某個齒同時擋住射向兩個光電二極管A、B的激光時，兩個光電二極管的信號Α=0，Β=0，以此為觸發判斷，隨后若A=1，B=0，說明卷揚機齒輪的齒向右轉動，使得光電二極管A可以接收到激光發射器發出的激光，可以判斷卷揚機機構主軸行程方向為正，即夯頭處于上升狀態；隨后若A=0，B=1，說明卷揚機齒輪的齒向左轉動，使得光電二極管B可以接收到激光發射器發出的激光，可以判斷卷揚機機構主軸行程方向為負，即夯頭處于下降狀態;行程方向判斷后，可以通過對Α=0，Β=0的次數進行計數，記為N，此時強夯機的夯頭提升高度或下沉高度與N成比例關系，可以由N算出，假設強夯機夯頭提升高度或下沉高度為H，即:H=kN，比例系數k的值由強夯機型號不同而不同，可以根據實際測量得到。
[0021]其中，在忽略雙路激光接收器12與卷揚機構主軸齒輪距離和齒寬的情況下，兩個光電二極管的距離L應滿足條件L〈D，式中D表示卷揚機齒輪的齒厚，使得卷揚機齒輪的單個齒能夠將射向兩個光電二極管A，B的激光同時擋住，此外，兩個光電二極管的距離L最好應滿足條件L>D/2，使得光電二極管的響應精度能適應卷揚機齒輪的轉動速率，從而主控單元2才能夠精確判斷卷揚機機構主軸行程方向。
[0022]其中，光電二極管A和B，卷揚機齒輪的分度圓的最低端，激光發射器11的激光頭在同一個水平面上，可以使本發明的激光測量裝置易于安裝和調試。此外，激光發射器11可以為一字型的激光光源，該光源發出的光發散后可以被光電二極管A，B同時接收，激光發射器11也可以為平行發射的兩個點激光光源，這兩個點光源的距離等于光電二極管A，B之間的距離L。
[0023]雙路激光接收器12還包括第一信號