專利名稱：用于壓實測量的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于壓實土石材料的系統(tǒng)。更具體地，公開了一種用于壓實的方 法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)使用至少兩個不同的壓實測量系統(tǒng)來更準(zhǔn)確地確定壓實程度。
背景技術(shù)：
例如道路建設(shè)項目的建造項目需要長時間且通常高成本的過程來確保最終產(chǎn)品 (例如道路)滿足例如適當(dāng)平整度、水平度、承載能力等需要。通常工地處的土石材料必須 被重新分布，并且采用一種或多種壓實機器來連續(xù)壓實材料，直到實現(xiàn)所需的壓實程度。工地通常包含變化的地形和土壤組分。此外，工地的不同區(qū)域會具有變化的壓實 需要。測量工地區(qū)域的壓實狀態(tài)的系統(tǒng)在本領(lǐng)域是公知的。盡管具有測量工地區(qū)域的壓實 狀態(tài)的自動或半自動方法，還是需要一種更加準(zhǔn)確的測量方法。例如，測量區(qū)域壓實的不同 方法在地面以下的變化深度處具有變化的精度水平。因此，希望的是一種以對機器操作者 和/或自動壓實控制系統(tǒng)有利的方式最佳地利用來自多個不同壓實測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并顯 示所得數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。本發(fā)明旨在克服或消除以上提到的一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，壓實測量的方法包括通過第一壓實測量系統(tǒng)確定指示材料區(qū)域的第 一部分在第一深度范圍上的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)的步驟。還包括通過第二壓實測量系統(tǒng)確定指 示材料區(qū)域的第二部分在第二深度范圍上的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)的步驟，其中第二深度范圍比 第一深度范圍深。該方法還包括在第一顯示范圍上顯示指示材料區(qū)域的第一部分的壓實狀 態(tài)的數(shù)據(jù)的步驟。該方法還包括在第二顯示范圍上顯示指示材料區(qū)域的第二部分的壓實狀 態(tài)的數(shù)據(jù)的步驟。在另一方面，用于測量壓實的系統(tǒng)包括用于確定材料區(qū)域的第一部分在第一深度 范圍上的壓實狀態(tài)的第一壓實測量系統(tǒng)。還包括的是用于確定材料區(qū)域的第二部分在第二 深度范圍上的壓實狀態(tài)的第二壓實測量系統(tǒng)。還包括的是可操作地連接到第一壓實測量系 統(tǒng)和第二壓實測量系統(tǒng)的至少一個電子控制模塊。還包括的是可操作地連接到電子控制模 塊并被構(gòu)造成在第一顯示范圍上顯示指示材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及在 第二顯示范圍上顯示指示材料區(qū)域的第二部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)的顯示系統(tǒng)。在另一方面，一種機器包括壓實機，壓實機具有框架和與框架聯(lián)接的壓實元件。還 包括的是用于確定材料區(qū)域的第一部分在第一深度范圍上的壓實狀態(tài)的第一壓實測量系 統(tǒng)。還包括的是用于確定材料區(qū)域的第二部分在第二深度范圍上的壓實狀態(tài)的第二壓實測 量系統(tǒng)。還包括的是可操作地連接到第一壓實測量系統(tǒng)和第二壓實測量系統(tǒng)的至少一個電 子控制模塊。還包括的是可操作地連接到至少一個電子控制模塊并被構(gòu)造成顯示來自第一 壓實測量系統(tǒng)和第二壓實測量系統(tǒng)的輸出的顯示系統(tǒng)。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的壓實機的示意圖。圖2表示工地處的示例性壓實系統(tǒng)。圖3表示示例性顯示屏，顯示工地處的材料區(qū)域和壓實機的立體圖。圖4表示說明用于測量工地處的材料區(qū)域的壓實狀態(tài)的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式圖1表示用于壓實工作區(qū)域的示例性壓實機10。壓實機10包括附接到例如滾筒 14和車輪15的地面接合元件的框架12。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到在一些實施方式中， 第二滾筒可代替車輪15。壓實機10包括附接到框架12以便容納操作者的駕駛室16，并且 包括例如方向盤18的典型操作者控制器，以便控制機器操作。壓實機10可以是本領(lǐng)域公 知的任何類型的壓實機。通信裝置20可被安裝到壓實機10，以便發(fā)送和/或接收信號。信號可以與例如壓 實機10的位置、操作模式或其它方面的特征相關(guān)聯(lián)。通信裝置20還可接收與工地的特征 相關(guān)的信號或者在工作區(qū)域內(nèi)操作壓實機10的控制信號。通信裝置20還可用來發(fā)送來自 壓實機10的有關(guān)工地處的材料區(qū)域的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)，例如通過壓實機10上的一個或多 個壓實測量系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，如下面更詳細(xì)描述那樣。壓實機10還包括用于接收和發(fā)送有關(guān)機器的操作和控制的信號的電子控制模塊 沈，如此處更詳細(xì)描述那樣。例如，電子控制模塊沈可經(jīng)由通信線觀接收來自第一壓實測 量系統(tǒng)22和第二壓實測量系統(tǒng)M以及傳感器的信號。電子控制模塊沈還任選地發(fā)送和接 收有關(guān)機器操作的其它方面的信號，例如至壓實機10上的馬達(dá)、泵或通信裝置的信號。另 外，雖然電子控制模塊26表示成圖1的壓實機10上的信號組成部件，機器的控制可通過使 用可操作地連接以便控制多種不同任務(wù)并協(xié)調(diào)安裝到或連接到壓實機10上的一個或多個 壓實測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理的多個電子控制模塊來實現(xiàn)。第一壓實測量系統(tǒng)22可包括被構(gòu)造成收集直接或間接指示與壓實機10相互作用 的材料區(qū)域的壓實響應(yīng)的數(shù)據(jù)的一個或多個傳感器或電子器件。例如，第一壓實測量系統(tǒng) 22可被構(gòu)造成在壓實機10經(jīng)過材料區(qū)域之上時通過測量壓實機10的滾動阻力來提供指示 材料區(qū)域的壓實狀態(tài)的信號。通過這種方法提供的壓實測量技術(shù)在美國專利6188942中描 述，該專利(“‘942專利”)通過引用結(jié)合于此?！?42專利公開了一種通過根據(jù)已知的壓實 寬度、材料提升厚度以及壓實機的滾動阻力計算例如輸送到材料的壓實能量來確定材料的 壓實性能的方法和系統(tǒng)。因此，第一壓實測量系統(tǒng)22可包括被構(gòu)造成從壓實能量計算來提 供壓實性能的測量的一個或多個傳感器和電子系統(tǒng)。如‘942專利所描述那樣，例如地面速 度傳感器、傾斜計以及轉(zhuǎn)矩傳感器的傳感器可用來確定壓實性能。壓實機10還裝備有第二壓實測量系統(tǒng)24。第二壓實測量系統(tǒng)M可以是所述的壓 實測量系統(tǒng)中的一個，或者可以是用于測量壓實的替代方法。例如，第二壓實測量系統(tǒng)M 可以包括測量壓實機的滾筒(例如圖1的壓實機10的滾筒14)的運動的加速計。這種類 型的系統(tǒng)測量材料的硬度或材料在載荷下抵抗變形的能力。加速計測量滾筒運動，并轉(zhuǎn)化 成指示材料壓實狀態(tài)的硬度數(shù)值。替代地，第一壓實測量系統(tǒng)22或第二壓實測量系統(tǒng)M可以是其它測量裝置，例如核密度計或撓度計。本發(fā)明適當(dāng)?shù)馗采w了除了這里詳細(xì)描述的示例性方法之外的測量材料 壓實的其它公知方式。圖2表示工地處的壓實系統(tǒng)200。隨著壓實機10在材料區(qū)域204上行駛，獲取材 料區(qū)域204的一個或多個測量值，以便確定材料區(qū)域204的壓實程度。第一壓實測量系統(tǒng) 22可測量材料區(qū)域204的第一部分在例如圖2的Cl1的第一深度長度上的壓實程度。第二 壓實測量系統(tǒng)M可測量材料區(qū)域204的第二部分在例如圖2的d2的第二深度長度上的壓 實程度。例如，Cl1可以是0. 5米，因此第一壓實測量系統(tǒng)22由此測量材料區(qū)域204的第一 部分在地面以下的0-0. 5米之間的壓實程度。類似地，d2的長度可以是1. 5米，指的是第 二壓實測量系統(tǒng)M測量材料區(qū)域204的第二部分在地面以下的0. 5-2米之間的壓實程度。 在此例子中，壓實機10上的兩個不同的壓實測量系統(tǒng)測量材料區(qū)域204的多個部分在不同 且互不包含的深度上的壓實程度。但是替代地，不同的壓實測量系統(tǒng)可測量材料區(qū)域204的不同但重疊的深度?；?到圖2，第一壓實測量系統(tǒng)22可測量材料區(qū)域204的第一部分至深度d’工的壓實程度，并且 第二壓實測量系統(tǒng)M可測量材料區(qū)域204的第二部分在從深度L處開始的深度d’ 2的壓 實程度。例如，第一壓實測量系統(tǒng)22可測量深度為0-0. 75米的壓實，而第二壓實測量系統(tǒng) 24可測量深度為0. 5-2米之間的壓實。在此例子中，兩個壓實測量系統(tǒng)獲取重疊深度的讀 數(shù)，即地面以下0. 5-0. 75米之間的讀數(shù)。在這種情況下，存在處理為操作者顯示的重疊數(shù) 據(jù)的多種不同的可能性。一種可能性是電子控制模塊忽略來自壓實測量系統(tǒng)中的一個的數(shù) 據(jù)的一部分。因此，在所述的例子中，電子控制模塊可顯示來自第一壓實測量系統(tǒng)的0-0. 5 米的數(shù)據(jù)，并且顯示來自第二壓實測量系統(tǒng)的0. 5-2米的數(shù)據(jù)，由此忽略來自第一壓實測 量系統(tǒng)的0. 5-0. 75米之間的數(shù)據(jù)。替代地，在多個壓實測量系統(tǒng)中的一個返回地面以下的相同深度的數(shù)據(jù)時，電子 控制模塊可將該數(shù)據(jù)取平均值。在另一替代形式中，電子控制模塊可計算加權(quán)平均值，如果 在特定深度上，有原因來確信壓實測量系統(tǒng)中的一個可以提供比另一個壓實測量系統(tǒng)更加 準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，那么為來自多個壓實測量系統(tǒng)中的所述一個的數(shù)據(jù)取更大權(quán)重。圖3表示示例性的顯示屏300，顯示屏300顯示了工地的材料區(qū)域、有關(guān)材料區(qū)域 的數(shù)據(jù)和壓實機10的立體圖。顯示屏300可以位于工地的壓實機器(例如圖1的壓實機 10)上，和/或可以在工地的另一位置(例如管理站)顯示，或者完全遠(yuǎn)離工地顯示。顯示屏300任選地表示壓實機10，包括壓實機10的當(dāng)前位置，以便將操作者定向 到正在顯示的工地處的材料區(qū)域。顯示屏300還表示出通過深度區(qū)域304和深度區(qū)域306 表示的至少兩個不同的壓實深度區(qū)域。對于被顯示的每個深度區(qū)域提供視覺指示，以便表 示該深度區(qū)域的壓實程度。例如深度區(qū)域304可以在顯示屏300上以藍(lán)色表示，較暗的藍(lán) 色指示深度區(qū)域304內(nèi)的材料更為壓實，而較淺的藍(lán)色指示深度區(qū)域304內(nèi)的材料不太壓 實。而深度區(qū)域306可以紅色表示，較暗的紅色指示深度區(qū)域306內(nèi)的材料更為壓實，而較 淺的紅色指示深度區(qū)域306內(nèi)的材料不太壓實。以此方式，操作者可以利用從兩個不同壓 實測量系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)在單個顯示屏上看到兩個不同深度范圍處的壓實程度。還可以使用所述顯示系統(tǒng)的變型。例如，可以使用不同的陰影或其它圖形來代替 顏色，兩者都用來表示壓實程度，并用來在兩個或多個不同深度區(qū)域之間進(jìn)行區(qū)分。不同顏 色還可用來代表壓實性能，例如綠色用來指示材料區(qū)域被充分壓實，或者紅色用來指示材料區(qū)域沒有充分壓實。同樣，顏色或其它圖形可指示壓實的量化測量程度，或者替代地可指 示與材料區(qū)域的目標(biāo)壓實程度相比的相對壓實程度。另外，顯示屏300不需要在顯示器上顯示兩個或多個分散的深度區(qū)域。換言之，壓 實機10可以裝備有多個壓實測量系統(tǒng)，但是來自這些系統(tǒng)的測量值以為操作者無縫地顯 示深度區(qū)域的總體壓實程度的方式組合，而操作者不會意識到顯示屏具有來自一個以上的 壓實測量系統(tǒng)的集合數(shù)據(jù)。因此顯示屏300可被構(gòu)造成僅表示顯示來自多個壓實測量系統(tǒng) 的集合測量值的單個深度區(qū)域。另外，顯示屏300不需要顯示由壓實測量系統(tǒng)收集的所有 可能的數(shù)據(jù)。也就是說，如果顯示屏300對于材料區(qū)域在屏幕上顯示兩個不同顯示深度，這 些顯示范圍不需要與每個壓實測量系統(tǒng)能夠針對其收集數(shù)據(jù)的深度范圍準(zhǔn)確對應(yīng)。圖4表示說明用于測量工地處的材料區(qū)域的壓實狀態(tài)的示例性方法400的流程 圖。在第一步驟(步驟40 中，第一壓實測量系統(tǒng)(例如以上描述的那些)用來收集指示 材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)。在下一個步驟(步驟404)中，第二壓實測量系統(tǒng) 用來收集指示材料區(qū)域的第二部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)。在第三步驟(步驟406)中，收集的 數(shù)據(jù)被輸出，以便顯示從第一壓實測量系統(tǒng)和第二壓實測量系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)。該方法的這 些步驟的變型可以如上所述地利用。工業(yè)實用性本發(fā)明提供一種用于準(zhǔn)確確定工地處的材料區(qū)域的多個部分的壓實響應(yīng)的有利 系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法使得操作者以容易合成的方式得到一個或多個材料在變化深度 處的壓實響應(yīng)的準(zhǔn)確指示，使得操作者(或者自動控制系統(tǒng))可以采取適當(dāng)動作，以確保材 料區(qū)域的多個部分被適當(dāng)和有效地壓實。該系統(tǒng)利用兩個不同壓實測量系統(tǒng)的相對優(yōu)點， 這兩個壓實測量系統(tǒng)在測量該區(qū)域內(nèi)的材料不同深度處的壓實狀態(tài)中具有不同的精度。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白所公開的例子的其它實施方式、特征、方面和原理， 所公開的例子的其它實施方式、特征、方面和原理可以在多種環(huán)境和系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種壓實測量的方法，包括如下步驟通過第一壓實測量系統(tǒng)確定指示材料區(qū)域的第一部分在第一深度范圍上的壓實狀態(tài) 的數(shù)據(jù)；通過第二壓實測量系統(tǒng)確定指示所述材料區(qū)域的第二部分在第二深度范圍上的壓實 狀態(tài)的數(shù)據(jù)，其中所述第二深度范圍比所述第一深度范圍深；在第一顯示范圍上顯示指示所述材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)；以及在第二顯示范圍上顯示指示所述材料區(qū)域的第二部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中顯示數(shù)據(jù)包括所述材料區(qū)域的第一部分在所述第 一深度范圍的至少一部分上的壓實狀態(tài)的視覺再現(xiàn)，并且還包括所述材料區(qū)域的第二部分 在所述第二深度范圍的至少一部分上的壓實狀態(tài)的視覺再現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述材料區(qū)域的第一部分在所述第一深度范 圍上的壓實狀態(tài)以及確定所述材料區(qū)域的第二部分在所述第二深度范圍上的壓實狀態(tài)的 步驟在單個壓實機經(jīng)過所述材料區(qū)域的過程中進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一深度范圍和所述第二深度范圍是互不包 含的深度范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一深度范圍和所述第二深度范圍包括重疊 的深度范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述材料區(qū)域的第一部分在所述第一深度范 圍上的壓實狀態(tài)以及確定所述材料區(qū)域的第二部分在所述第二深度范圍上的壓實狀態(tài)的 步驟大致同時進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一顯示范圍等于所述第一深度范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述第二顯示范圍等于所述第二深度范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料區(qū)域的第一部分包括第一材料，并且所 述材料區(qū)域的第二部分包括第二材料，其中所述第一材料和所述第二材料是彼此不同的材 料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述材料區(qū)域的第一部分包括第一材料，并且所 述材料區(qū)域的第二部分包括第二材料，其中所述第一材料和所述第二材料是相同的。
11.一種用于測量壓實的系統(tǒng)，包括第一壓實測量系統(tǒng)，用于確定材料區(qū)域的第一部分在第一深度范圍上的壓實狀態(tài)；第二壓實測量系統(tǒng)，用于確定所述材料區(qū)域的第二部分在第二深度范圍上的壓實狀態(tài)；至少一個電子控制模塊，可操作地連接到所述第一壓實測量系統(tǒng)和所述第二壓實測量 系統(tǒng)；以及顯示系統(tǒng)，可操作地連接到所述電子控制模塊，并且能夠在第一顯示范圍上顯示指示 所述材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并且在第二顯示范圍上顯示指示所述材料區(qū) 域的第二部分的壓實狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述顯示系統(tǒng)包括所述材料區(qū)域的第一部分在 所述第一深度范圍的至少一部分上的壓實狀態(tài)的視覺再現(xiàn)，并且還包括所述材料區(qū)域的第 二部分在所述第二深度范圍的至少一部分上的壓實狀態(tài)的視覺再現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述顯示系統(tǒng)還能夠顯示所述壓實機的立體圖。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述第一壓實測量系統(tǒng)和所述第二壓實測量系 統(tǒng)能夠大致同時測量所述材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)和所述材料區(qū)域的第二部分的 壓實狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述顯示系統(tǒng)被附接到包括所述第一壓實測量 系統(tǒng)和所述第二壓實測量系統(tǒng)的壓實機上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述顯示系統(tǒng)以在視覺上有差別的方式顯示所 述第一顯示范圍和所述第二顯示范圍。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述材料區(qū)域的第一部分包括第一材料，并且 所述材料區(qū)域的第二部分包括第二材料，其中所述第一材料和所述第二材料彼此不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述材料區(qū)域的第一部分包括第一材料，并且 所述材料區(qū)域的第二部分包括第二材料，其中所述第一材料和所述第二材料是相同的。
19.一種機器，包括壓實機，具有框架和與所述框架聯(lián)接的壓實元件；第一壓實測量系統(tǒng)，用于確定材料區(qū)域的第一部分在第一深度范圍上的壓實狀態(tài)； 第二壓實測量系統(tǒng)，用于確定所述材料區(qū)域的第二部分在第二深度范圍上的壓實狀態(tài)；至少一個電子控制模塊，可操作地連接到所述第一壓實測量系統(tǒng)和所述第二壓實測量 系統(tǒng)；以及顯示系統(tǒng)，可操作地連接到所述至少一個電子控制模塊，并且能夠顯示來自所述第一 壓實測量系統(tǒng)和所述第二壓實測量系統(tǒng)的輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述第一壓實測量系統(tǒng)能夠通過提供指示所述 壓實機在經(jīng)過所述材料區(qū)域之上時的滾動阻力的數(shù)據(jù)來測量所述材料區(qū)域的第一部分的 壓實狀態(tài)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述第二壓實測量系統(tǒng)能夠通過提供指示所述 壓實機在經(jīng)過所述材料區(qū)域之上時的滾動阻力的數(shù)據(jù)來測量所述材料區(qū)域的第二部分的 壓實狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述第一壓實測量系統(tǒng)能夠通過提供來自聯(lián)接 到所述壓實元件的加速計的數(shù)據(jù)來測量所述材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述第二壓實測量系統(tǒng)能夠通過提供來自聯(lián)接 到所述壓實元件的加速計的數(shù)據(jù)來測量所述材料區(qū)域的第二部分的壓實狀態(tài)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述顯示系統(tǒng)還能夠顯示所述壓實機的立體圖。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的機器，其中所述第一壓實測量系統(tǒng)和所述第二壓實測量系 統(tǒng)能夠大致同時輸出包括指示所述材料區(qū)域的第一部分的壓實狀態(tài)以及所述材料區(qū)域的 第二部分的壓實狀態(tài)的電子數(shù)據(jù)的信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于壓實測量的方法和系統(tǒng)，其中用于壓實測量的系統(tǒng)包括用于確定工地處的材料區(qū)域的多個部分的壓實狀態(tài)的至少兩個壓實測量系統(tǒng)和用于顯示來自壓實測量系統(tǒng)的集合數(shù)據(jù)的顯示系統(tǒng)。
文檔編號E01C19/26GK102147353SQ20101062024
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者B·J·道寧, J·A·阿德瑪, K·A·漢森, N·A·奧肯 申請人:卡特彼勒路面機械公司