专利名称：砂浆车及其成品斗容积检测系统和方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统。 本发明还涉及一种包括上述成品斗容积检测系统的砂浆车和一种用于砂浆车的成品斗容 积检测系统方法。
背景技术：
高速公路修筑过程中，需要拌制一种专用的浙青水泥沙浆(也称CA砂浆和BZM砂 浆)，就需要利用砂浆车实现灌浆施工，因此随着公路建设的不断增多，砂浆车的需求越来 越大。为方便描述，请参考图1，图1为现有技术中一种典型的砂浆车的部分结构示意 图。砂浆车包括机架11、成品斗12、举升架13和液压油缸14，成品斗12通过举升架 13安装于机架11，并在液压油缸14的作用下改变位置。在进行灌浆施工时，首先利用移动式搅拌设备将浙青水泥沙浆搅拌好，然后将浙 青水泥沙浆注入到安装于砂浆车车尾底部的成品斗12中，砂浆车再将成品斗12举升至最 高位置进行轨道板的底层的灌浆施工。然而，有时，注入到成品斗12的成品砂浆不能直接浇注，需要将成品斗12内部的 砂浆卸到转运斗内，再将转运斗运输到施工现场进行浇注，在此情况下，转运斗一般都不能 完全卸空，会留有上次的残料，从而造成了成品斗12也无法卸空，也会存有部分砂浆。在工作过程中，为了加快施工的进程，提高生产效率，砂浆车在将成品砂浆卸到成 品斗12，关闭主机卸料门后，会马上开始下一盘料的生产，而由于成品斗12在卸料时，可能 只将部分成品砂浆卸到转运斗，因此当其再次下降到主机卸料口底部，准备接刚生产完的 成品砂浆时，需要预先判断成品斗12内的剩余容积是否能够装下现在搅拌主机内的砂浆。 由于搅拌主机内的砂浆体积在生产是就已经确定，因此，只需要确定成品斗12内的剩余容 积，就可以做出决定。为此，现有技术中一般采用两种方式确定成品斗的剩余容积。一、人工视觉判断，操作人员通过摄像头所拍摄的图像判断成品斗内的剩余容积； 然而，由于成品斗12的形状是不规则的，且搅拌主机每次所生产的成品砂浆量也是不同 的，因此判断结果非常的不准确，另外，操作人员的工作经验对判断结果的准确性也有很大 的影响。二、通过称重方式判断，即通过测量成品斗12内砂浆的重量，换算出砂浆的体积， 进而得出成品斗12的剩余容积；具体地，将称重传感器安装于举升架与机架连接的位置， 当成品斗12举升至最高位置时，称重传感器能够检测成品斗的重量，控制装置可以根据上 述检测结果判断成品斗12的剩余容积。然而，在由质量向体积的转化过程中，由于成品砂 浆的密度并非完全一致，会影响检测的精度；另一方面，在成品斗下降到最低位置的过程 中，会发生机械撞击，很容易造成称重传感器的损坏以及检测成本的提高。
因此，如何提高砂浆车成品出料斗剩余容积的检测精度，并降低检测成本就成为 本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统，该系统能够提高砂 浆车成品出料斗剩余容积的检测精度。本发明的另一目的是提供一种包括上述成品斗容积 检测系统的砂浆车和一种用于砂浆车的成品斗容积检测方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统，包括 料位检测装置和控制装置；所述料位检测装置检测所述成品斗内砂浆的料面高度，得到检测信号；所述控制装置接收所述检测信号，并根据预存的所述料面高度与所述成品斗的剩 余容积的对应关系得到所述成品斗的剩余容积。
优选地，还包括显示装置，所述显示装置显示所述成品斗的剩余容积。优选地，还包括执行装置，所述执行装置根据所述剩余容积控制所述砂浆车的主 机卸料门向所述成品斗内卸料。优选地，所述料位检测装置为超声波传感器或者激光传感器。优选地，所述料位检测装置安装于所述砂浆车的举升架。为解决上述技术问题，本发明还提供一种砂浆车，包括成品斗和成品斗容积检测 系统，所述成品斗容积检测系统为上述任一项所述的成品斗容积检测系统。为解决上述技术问题，本发明还提供一种用于砂浆车的成品斗容积检测方法，包 括以下步骤1)、检测所述成品斗内砂浆的料面高度，得到检测信号；2)、根据所述检测信号，以及预存的所述料面高度与所述成品斗的剩余容积的对 应关系，得到所述成品斗的剩余容积；优选地，在步骤2)之后还包括以下步骤31)、显示所述剩余容积。优选地，在步骤2)之后还包括以下步骤32)、根据所述剩余容积控制所述砂浆车的主机卸料门向所述成品斗内卸料。优选地，在步骤1)中，通过超声波传感器或者激光传感器检测所述成品斗内砂浆 的料面高度。优选地，所述超声波传感器或者所述激光传感器安装于所述砂浆车的举升架。本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，包括料位检测装置和控制装 置；料位检测装置检测成品斗内砂浆的料面高度，得到检测信号；控制装置接收检测信号， 并根据预存的所述料面高度与所述成品斗的剩余容积的对应关系得到成品斗的剩余容积。 这样，在成品斗准备接收搅拌完成的成品砂浆前，首先对成品斗的剩余容积进行检测，利用 料位检测装置检测成品斗内砂浆的液面高度，控制装置根据液面高度以及预存的控制策略 得出成品斗的剩余容积就可以根据成品斗的剩余容积判断搅拌主机搅拌的成品砂浆能否 完全卸至成品斗，进而控制砂浆车的卸料门的开关。由于本发明所提供的成品斗容积检测 系统通过检测成品斗内砂浆的液面高度，实现对成品斗剩余容积的检测，在将液面高度经过计算得到容积的过程中，不涉及不确定的换算参数，从而提高了检测结果的精确度。在一种优选实施方式中，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统还包 括执行装置，执行装置根据剩余容积控制砂浆车的主机卸料门向成品斗内卸料，这样，进一 步提高了本发明所提供的成品斗容积检测系统的自动化水平，当剩余容积能够保证搅拌主 机内的成品砂浆完全卸出时，执行装置就可以在控制装置的控制下自动打开主机卸料门， 完成卸料工作，大大简化了工作人员的操作过程，提高了工作速度。
在另一种优选实施方式中，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统的 料位检测装置安装于砂浆车的举升架。这样，尽管当成品斗由高处回落到搅拌机的底部时， 会与机架发生机械撞击，但由于料位检测装置安装于安装架，撞击过程对料位检测装置的 破坏性很小，从而大大延长了料位检测装置的使用寿命，降低了检测成本。本发明所提供的砂浆车以及成品斗容积检测方法的有益效果都与成品斗容积检 测系统的有益效果类似，在此不再赘述。


图1为现有技术中一种典型的砂浆车的部分结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统的 原理框图；图3为本发明第二种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统 的原理框图；图4为本发明第三种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统 的原理框图；图5为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统的 料位检测装置的安装位置示意图；图6为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法的 流程示意图；图7为本发明第二种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法 的流程示意图；图8为本发明第三种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法 的流程示意图。
具体实施例方式本发明的核心是提供一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统，该系统能够提高砂 浆车成品出料斗剩余容积的检测精度。本发明的另一核心是提供一种包括上述成品斗容积 检测系统的砂浆车和一种用于砂浆车的成品斗容积检测方法。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。请参考图2，图2为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积 检测系统的原理框图。如图中所示，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，包括料位检测装置22和控制装置23 ；料位检测装置22检测成品斗21内砂浆的料面高度，得到检测信号， 并将检测信号发送至控制装置23，控制装置23接收检测信号，并根据预存的料面高度和成 品斗21的剩余容积的对应关系得到成品斗21的剩余容积。
具体地，控制装置23得到剩余容积的过程可以为控制装置23内预先存储液面高 度和砂浆体积计算参数表格，在控制装置23接收到料位检测装置22的检测信号后，根据液 面高度查表确定该高度所对应的函数参数，代入相对应的函数进行计算，得出成品斗21内 剩余的砂浆体积，并用成品斗23的设计容积减去计算出的砂浆体积，得到成品斗的剩余容 积。进一步地，在确定函数参数时，可以根据成品斗设计的三维图形，确定容积的函数 分段点，然后根据三维图形计算各段内多点的高度和体积数对，通过最小二乘法等求函数 方法，求取相应函数及其参变量。还可以根据精度的要求，增加或者减少函数的数量。上述参数表格是根据成品斗21内的液面高度和砂浆体积的函数关系计算出来 的，因此计算所得的结果为成品斗21内的砂浆体积，如果参数表格是根据成品斗21内的液 面高度和成品斗21的剩余容积的函数关系计算得到，那么经过一步计算即可直接得出成 品斗21的剩余容积。这样，在成品斗21准备接收搅拌完成的成品砂浆前，首先对成品斗的剩余容积进 行检测，利用料位检测装置22检测成品斗21内砂浆的液面高度，控制装置23根据液面高 度以及预存的料面高度和成品斗21的剩余容积的对应关系得出成品斗21的剩余容积由于 搅拌主机内成品砂浆的体积是预先知道的，从而，就可以根据成品斗21的剩余容积判断搅 拌主机搅拌的成品砂浆能否完全卸至成品斗，进而控制砂浆车的卸料门的开关。可以看出，本发明所提供的成品斗容积检测系统通过检测成品斗内砂浆的液面高 度，实现对成品斗剩余容积的检测，在将液面高度经过计算得到容积的过程中，不涉及不确 定的换算参数，从而大大提高了检测结果的精确度。请参考图3，图3为本发明第二种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容 积检测系统的原理框图。在另一种具体实施方式
中，如图3所示，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容 积检测系统还包括显示装置24，显示装置24显示所述成品斗21的剩余容积。控制装置23 得到成品斗21的剩余容积以后，将剩余容积信号传递显示装置24，显示装置24将其转化为 人可以识别的信息，并将其显示予操作人员，从而操作人员就可以判断搅拌主机搅拌的成 品砂浆能否完全卸至成品斗，进而控制砂浆车的卸料门的开关。请参考图4，图4为本发明第三种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容 积检测系统的原理框图。在另一种具体实施方式
中，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测系统还 可以包括执行装置25，执行装置25根据剩余容积控制砂浆车的主机卸料门向成品斗内卸 料。这样，进一步提高了本发明所提供的成品斗容积检测系统的自动化水平，当剩余容积能 够保证搅拌主机内的成品砂浆完全卸出时，执行装置25就可以在控制装置22的控制下自 动打开主机卸料门，完成卸料工作，大大简化了工作人员的操作过程，提高了工作速度。具体地，上述料位检测装置21可以为超声波传感器或者激光传感器。二者均为非 接触式传感器，从而可以按照需要将其安装于适当的位置，保证检测精确度的同时，方便料位检测装置21的安装。请参考图5，图5为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积 检测系统的料位检测装置的安装位置示意图。如图中所示，砂浆车包括成品斗21、举升架26、机架27和液压油缸28，料位检测装 置22安装于举升架26的前端，当成品斗21位于最高位置(即图中所示位置)时，料位检 测装置22位于成品斗21的正上方。这样，尽管当成品斗由高处回落到搅拌机的底部时，会与机架发生机械撞击，但由 于料位检测装置安装于安装架，撞击过程对料位检测装置的破坏性很小，从而大大延长了 料位检测装置的使用寿命，降低了检测成本。另外，为解决上述技术问题，本发明还提供一种砂浆车，包括成品斗和成品斗容积 检测系统，成品斗容积检测系统为上述的成品斗容积检测系统，砂浆车的其他结构与现有 技术相同，本文不再赘述。 请参考图6，图6为本发明一种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积 检测方法的流程示意图。为解决上述技术问题，本发明还提供一种用于砂浆车的成品斗容积检测方法，包 括以下步骤步骤Sl 检测成品斗21内砂浆的料面高度，得到检测信号。具体可以通过超声波传感器或者激光传感器检测成品斗内砂浆的料面高度。二者 均为非接触式传感器，从而可以按照需要将其安装于适当的位置，保证检测精确度的同时， 方便料位检测装置21的安装。步骤S2 根据检测信号，以及预存的所述料面高度与成品斗的剩余容积的对应关 系，得到成品斗21的剩余容积。根据预定的控制策略和检测信号计算得到成品斗21的剩余容积。具体的料面高度与所述成品斗的剩余容积的对应关系，与本发明所提供的成品斗 容积检测系统的内容相同，在此不再赘述。本发明所提供的成品斗容积检测方法通过检测成品斗内砂浆的液面高度，实现对 成品斗剩余容积的检测，在将液面高度经过计算得到容积的过程中，不涉及不确定的换算 参数，从而大大提高了检测结果的精确度。请参考图7，图7本发明第二种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积 检测方法的流程示意图。在另一种具体实施方式
中，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法， 包括以下步骤步骤Sl 检测成品斗内砂浆的料面高度，得到检测信号；步骤S2 根据检测信号，以及预存的所述料面高度与成品斗的剩余容积的对应关 系，得到成品斗的剩余容积；步骤S3:显示剩余容积。通过显示器等装置将得到的剩余容积显示予操作人员，以方便操作人员进行下一 步的判断和操作。请参考图8，图8为本发明第三种具体实施方式
所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法的流程示意图。在另一种具体实施方式
中，本发明所提供的用于砂浆车的成品斗容积检测方法，包括以下步骤步骤Sl 检测成品斗内砂浆的料面高度，得到检测信号；步骤S2 根据检测信号，以及预存的所述料面高度与成品斗的剩余容积的对应关 系，得到成品斗的剩余容积；步骤S3 根据剩余容积控制砂浆车的主机卸料门向成品斗内卸料。具体可以通过控制装置23进行判断和控制，完成上述动作，使得当剩余容积能够 保证搅拌主机内的成品砂浆完全卸出时，自动打开主机卸料门，完成卸料工作，大大简化了 工作人员的操作过程，提高了工作速度。具体地，可以将超声波传感器或者激光传感器安装于砂浆车的举升架。从而避免 成品斗21的撞击作用对传感器的破坏，延长了传感器的使用寿命，降低了检测成本。以上对本发明所提供的砂浆车及其成品斗容积检测系统和方法进行了详细介绍。 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统，其特征在于，包括料位检测装置(22)和控制装置(23)；所述料位检测装置(22)检测所述成品斗(21)内砂浆的料面高度，得到检测信号；所述控制装置(23)接收所述检测信号，并根据预存的所述料面高度与所述成品斗(21)的剩余容积的对应关系得到所述成品斗(21)的剩余容积。
2.根据权利要求1所述的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，其特征在于，还包括显 示装置(24)，所述显示装置(24)显示所述成品斗(21)的剩余容积。
3.根据权利要求1所述的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，其特征在于，还包括执 行装置(25)，所述执行装置(25)根据所述剩余容积控制所述砂浆车的主机卸料门向所述 成品斗(21)内卸料。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，其特征在于， 所述料位检测装置(22)为超声波传感器或者激光传感器。
5.根据权利要求1至3任一项所述的用于砂浆车的成品斗容积检测系统，其特征在于， 所述料位检测装置(22)安装于所述砂浆车的举升架(26)。
6.一种砂浆车，包括成品斗和成品斗容积检测系统，其特征在于，所述成品斗容积检测 系统为权利要求1至5任一项所述的成品斗容积检测系统。
7.一种用于砂浆车的成品斗容积检测方法，包括以下步骤1)、检测所述成品斗(21)内砂浆的料面高度，得到检测信号；2)、根据所述检测信号，以及预存的所述料面高度与所述成品斗(21)的剩余容积的对 应关系，得到所述成品斗(21)的剩余容积。
8.根据权利要求7所述的用于砂浆车的成品斗容积检测方法，其特征在于，在步骤2) 之后还包括以下步骤31)、显示所述剩余容积。
9.根据权利要求7所述的用于砂浆车的成品斗容积检测方法，其特征在于，在步骤2) 之后还包括以下步骤32)、根据所述剩余容积控制所述砂浆车的主机卸料门向所述成品斗(21)内卸料。
10.根据权利要求7至9任一项所述的用于砂浆车的成品斗容积检测方法，其特征在 于，在步骤1)中，通过超声波传感器或者激光传感器检测所述成品斗内砂浆的料面高度。
11.根据权利要求10所述的用于砂浆车的成品斗容积检测方法，其特征在于，所述超 声波传感器或者所述激光传感器安装于所述砂浆车的举升架(26)。
全文摘要
本发明公开了一种用于砂浆车的成品斗容积检测系统，包括料位检测装置(22)和控制装置(23)；所述料位检测装置(22)检测所述成品斗(21)内砂浆的料面高度，得到检测信号；所述控制装置(23)接收所述检测信号，并根据预存的所述料面高度与所述成品斗(21)的剩余容积的对应关系得到所述成品斗(21)的剩余容积。本发明所提供的系统能够提高砂浆车成品出料斗剩余容积的检测精度。本发明还公开了一种砂浆车和一种成品斗容积检测方法。
文档编号G01F23/292GK101865714SQ20101021486
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者康颖, 徐宏胜, 黄向阳 申请人:三一重工股份有限公司