КУРВИМЕТР ДОРОЖНЫЙ Российский патент 2023 года по МПК G01C7/04 

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию для определения характеристик поверхности дорожного покрытия при дорожном и железнодорожном строительстве, ремонте дорог, и может быть использовано для измерения длины пути, пройденного колесом прибора по поверхностям с твердым покрытием.

Известно устройство для определения уклонов профиля поверхности дорожного покрытия в двух различных направлениях, содержащее установленный на транспортном средстве чувствительный к уклонам маятник, являющийся угломером, измерительно -вычислительный комплекс, источник питания (патент США N 3797124, кл. G01С 7/04, опублик. 1974).

Известное техническое решение не позволяет определять кривизну в плане дорожного покрытия, не обладает достаточной точностью измерения, так как не учитывает особенности движения транспортного средства при ускорениях/замедлениях (в момент трогания с места) и влияния дополнительного силового воздействия на чувствительный элемент в процессе меняющегося режима движения транспортного средства.

Известно устройство для определения уклонов дорожного покрытия в продольном и поперечном направлениях, установленное на транспортном средстве на подрессоренной подвеске, содержащее узел, имеющий дифференциальный трансформатор, подвижный сердечник которого образует чувствительный к уклонам маятник, подвешенный и свободно качающийся в направлении измерения уклона, вторичный трансформатор, индикатор, систему питания (Европейский патент N 0085924, кл. G01С 9/06, опублик. 1984).

Известное устройство не обладает достаточной точностью измерения, так как инерционно и не учитывает особенности движения транспортного средства при трогании с места и при изменении режима движения, а также не позволяет вносить корректировки в процесс измерения параметров дорожного покрытия при изменении режимов движения автомобиля.

Известно устройство для измерения профиля поверхности дорожного покрытия в двух различных направлениях в процессе движения автомобиля, содержащее измерительно-вычислительный комплекс с ЭВМ и датчиками движения со средствами измерения положения движущихся левого и правого колес в вертикальном направлении, также передних и задних колес как следствие уклонов профиля дорожного покрытия со средствами измерения ускорений движущихся масс автомобиля (Европейский патент N 0274632, кл. G01С 7/04, опублик. 1991).

Данное известное устройство позволяет непрерывно определять состояние профиля поверхности дорожного покрытия в любой отрезок времени и пройденного пути по расположению колес автомобиля в вертикальной плоскости, а также по их расположению относительно кузова автомобиля с учетом меняющегося режима движения, однако обладает такими недостатками, как большое количество датчиков измерения параметров, сложностью измерительно-вычислительного комплекса и программного обеспечения, в связи с чем снижается надежность работы аппаратуры, испытывающей изменяющиеся нагрузки в процессе движения автомобиля.

Известен курвиметр дорожный RGKQ64 для измерения длины пути, пройденного колесом приборов по поверхностям с твердым покрытием (https://www.rgk-tools.com/ru/catalog/dorozhnye-kolesa/q64/). Курвиметр дорожный RGK Q64 содержит мерное колесо диаметром 319,7 мм, вращение которого осуществляется благодаря подшипникам, полиуретановая шина защищает курвиметр от камней и острых предметов. Содержит электронный счетный механизм с шагом 1 см, сменную батарею для питания. Недостаток - низкая точность измерений за счет того, что шаг счетного механизма - 1 см, кроме того существует сложность устойчивого позиционирования устройства в вертикальном положении, влияющая на точность, отсутствие возможностей калибровки, отсутствие возможности передачи данных в режиме реального времени.

Известны курвиметры дорожные КП-230 РДТ и КП-230 м РДТ для измерений длины пути, пройденного колесом прибора на поверхностях с твердым покрытием (https://www.ktopoverit.ru/prof/opisanie/51836-12.pdf). Курвиметры состоят из колеса, закрепленного на штанге, и электронного (или механического) счетчика длины пройденного пути. В нижней части штанги установлена откидная подставка. Штанга курвиметра складная, с шарнирным соединением. В верхней части штанги расположена ручка с кнопкой торможения колеса. Принцип работы курвиметров состоит в следующем: вращающееся колесо, проходящее по измеряемой поверхности, через ременную передачу подает крутящий момент на счетчик, который и показывает длину пути, пройденного колесом курвиметра. Источником питания курвиметров служат малогабаритные элементы питания или аккумуляторы. Недостатки: низкая точность измерений, громоздкая конструкция, при этом откидная подставка не помогает сохранять вертикальное положение во время измерения, отсутствие возможности передачи данных в режиме реального времени.

Известно устройство УДК «Ровность-П» курвиметр дорожный универсальный для определения ровности покрытия автодорог (https://all-pribors.ru/opisanie/39134-08-udk-rovnost-p-40626?vsclid=licv5t3624749127946), предназначенный для измерений геометрических параметров автодорог методом амплитуд (расстояний, ровности, поперечных уклонов и характеристик кривых, координат, относительных высот) в строительстве при проектных изысканиях, реконструкции, ремонте, диагностике автодорог. Известное устройство включает в себя ходовую тележку, датчик пути, блок пространственной ориентации (БПО), карманный персональный компьютер (КПК), аккумулятор, систему управления направлением движения. Ходовая тележка состоит из следующих узлов: разборная рама прямоугольного сечения, три разборных колеса из алюминиевого сплава с полиуретановым покрытием, одно из которых является мерным колесом, служащим для измерений пройденного пути. На раме установлена съемная платформа для крепления БПО, аккумулятора и съемной ручки. Датчик пути установлен на мерном колесе и включает в себя магнитные элементы и датчик «Холла». При вращении мерного колеса вырабатываются импульсы и передаются в контроллер для определения пройденного пути за счет суммирования при вращении мерного колеса единичного отрезка, равного D/24 мерного колеса. БПО включает в себя два волоконных датчика вращения, контроллер, кожух. Контроллер служит для приема и исполнения команд, считывания информации с датчиков и передачи информации в КПК. КПК, закрепленный на съемной ручке, управляет работой устройства, накоплением и отображением измеряемых параметров. Измерения записываются в файлы КПК, которые после переписываются в персональный компьютер для обработки.

Недостатки - низкая точность измерений, громоздкая сложная конструкция, отсутствие возможности передачи данных в режиме реального времени.

Таким образом, в настоящее время известно несколько видов конструкций курвиметров дорожных, в том числе внесенных в госреестр средств измерений, но все они отличаются низкой точностью измерений (в лучших образцах точность измерений составляет 1 см на 1 м),отсутствием возможности передачи данных в режиме реального времени, и другими недостатками, указанными выше.

Недостатки известных приборов устраняет заявляемое техническое решение.

Для этого предлагается конструкция дорожного курвиметра, обеспечивающая точность измерений 1 мм на 1 м, при этом электронная часть, имеющая программное обеспечение с возможностью калибровки позволяет достичь точности измерений вплоть до 1 мм на 10 м.Такая точность необходима, например, для разметки железнодорожных путей. Для получения высокой точности измерений с целью однозначного точного определения точки начала и окончания измерений в курвиметре установлен лазер. В известных дорожных курвиметрах ориентира для точки отсчета либо нет, либо используется малоэффективный маятниковый указатель. Кроме того, в конструкции заявляемого курвиметра использован высокоточный угловой энкодер (датчик углового перемещения).Дополнительный опорный ролик повышает устойчивость прибора и снижает погрешность при работе, что повышает точность измерения. Кроме того, электронный блок содержит встроенное программное обеспеченнее возможностью передачи измерений на смартфон (устройство андроид) с помощью bluetooth, а также программу для приема и обработки измерений с возможностью калибровки. Конструкция включает в себя вращающееся колесо, опорный ролик, энкодер, лазер, штангу, ручку (рукоятку) с дисплеем и кнопками управления. Опорный ролик установлен на пластину, пластина жестко закреплена к кронштейну крепления штанги. Энкодер устанавливается на ось колеса (вал) для передачи вращения. Лазер установлен внутри корпуса рядом с энкодером (на кронштейн крепления надевается крышка).Электронный блок расположен внутри ручки под дисплеем и кнопками управления.

Задача изобретения - создание такого прибора для определения кривизны профиля дорожного покрытия, которое позволило бы повысить точность измерения за счет однозначного точного определения точки начала и окончания измерений, электронного блока с возможностью калибровки и передачи результатов измерений в режиме реального времени.

Задача решается за счет создания конструкции курвиметра дорожного, который включает в себя вращающееся колесо, опорный ролик, энкодер, лазер, штангу, ручку (рукоятку) с дисплеем и кнопками управления. Опорный ролик установлен на пластину, пластина жестко закреплена к кронштейну крепления штанги, с одной стороны колеса в корпусе установлены лазер и энкодер. Энкодер соединен через вал с осью колеса. Лазер жестко установлен внутри корпуса рядом с энкодером (на кронштейн крепления надевается крышка).Кронштейн жестко соединен с штангой, штанга оснащена ручкой с дисплеем и кнопками управления. В корпусе ручки размещен электронный блок и элементы питания. Электронный блок расположен внутри ручки под дисплеем и кнопками управления.

С целью решения задачи изобретения заявляется прибор, представляющий связанную систему конструктивных элементов, вся совокупность которых работает на технический результат: повышение точности измерения. В основе конструкции курвиметра лежит высокоточный угловой энкодер (датчик углового перемещения).Для получения высокой точности измерений с целью однозначного определения точки начала и окончания измерений в курвиметре установлен лазер и дополнительный ролик (опора), чего нет в других дорожных курвиметрах (ориентира для точки отсчета либо нет, либо используется малоэффективный маятниковый указатель).

Опорный ролик повышает устойчивость при работе курвиметра и снижает до нуля погрешность измерения, связанную с положением штанги относительно основания. Лазер работает как точный ориентир начала и окончания измерения, что повышает точность.

Наличие энкодера позволяет достичь точности электронной части до 1 мм на 10 м Электронный блок за счет встроенного программного обеспечения позволяет производить настройку курвиметра и возможность его последующей калибровки, а также передачу данных в том числе в режиме реального времени (на смартфон).

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является возможность получить высокую точность измерений порядка 1 мм на 1 м, что достигается использованием лазера, жестко соединенного со штангой, при этом световой пучок лазера направлен на измеряемую поверхность (основание), что позволяет однозначно определить начальную и конечную точку отсчета на поверхности.

Также использование дополнительного опорного вращающегося ролика, жестко закрепленного со штангой через кронштейн и пластину, позволяет однозначно зафиксировать угол (а) между ними (фиг. 2) и, соответственно, угол (б) между штангой и поверхностью измерения (основанием)(фиг. 2). Благодаря данному конструктивному решению положение штанги во время измерения относительно поверхности измерения (основания) не меняется и, как следствие, погрешность измерения, связанная с положением штанги относительно основания, равна 0.

Кроме того, повышение точности измерений обеспечивает использование высокоточного энкодера, позволяющего достичь точности электронной части до 1 мм на 10 м. Энкодер в корпусе установлен на кронштейн и соединен через вал с осью колеса

Кроме того, повышению точности служит использование встроенного программного обеспечения, позволяющего производить настройку курвиметра и возможность его последующей калибровки, а также передачу данных в том числе в режиме реального времени (на смартфон).

В совокупности вышеизложенные конструктивные решения позволяют добиться расчетной погрешности измерений не более 1 мм на 1 м.

Технический результат -повышение точности измерения.

Технический результат достигается за счет конструкции курвиметра дорожного, содержащей вращающееся колесо, штангу, ручку, отличающейся тем, что оснащен опорным роликом, установленным на пластину, жестко закрепленную к кронштейну крепления штанги; с одной стороны колеса на кронштейн крепления штанги установлены лазер и энкодер, соединенный через вал с осью колеса; кронштейн крепления штанги жестко соединен со штангой; штанга оснащена ручкой с дисплеем и кнопками управления; в корпусе ручки размещен электронный блок и элементы питания, при этом электронный блок оснащен программным обеспечением с возможностью настройки курвиметра и его последующей калибровки, а также передачи данных на смартфон в режиме реального времени. Энкодер в корпусе установлен на кронштейн крепления штанги и соединен через вал с осью колеса. Лазер в корпусе жестко установлен рядом с энкодером. На кронштейн крепления штанги установлена защитная крышка.

Сущность изобретения поясняется изображениями на фиг. 1, 2.

Фиг. 1. Общий вид.

Фиг. 2. Схематическое изображение, показывающее принцип работы прибора.

Где 1- вращающееся колесо;

2 - опорный ролик;

3 -энкодер;

4 - лазер;

5 - штанга;

6 - ручка;

7 - дисплей;

8 - кнопки управления,

9 - пластина крепления ролика к кронштейну,

10 - кронштейн крепления штанги;

а - угол между штангой и пластиной крепления ролика;

б - угол между штангой и поверхностью измерения (основанием).

Пример осуществления.

Курвиметр дорожный включает в себя вращающееся колесо 1, опорный ролик 2, энкодер 3, лазер 4, штангу 5, ручку 6 с дисплеем 7 и кнопками управления 8. Вращающееся колесо 1 оснащено опорным роликом 2, установленным на пластину 9крепления ролика 2 к кронштейну 10, пластина 9 жестко закреплена к кронштейну 10 крепления штанги 5.С одной стороны вращающегося колеса 1 в корпусе установлен энкодер 3 (соединен через вал с осью вращающегося колеса 1) и лазер 4. Как вариант, кронштейн 10 крепления штанги 5 закрыт защитной крышкой (на изображениях не показано). Штанга 5 оснащена ручкой 6 с дисплеем 7 и кнопками управления 8. В корпусе ручки размещен электронный блок и элементы питания (на изображениях не показаны).

Существенные признаки, работающие на технический результат повышение точности: опорный ролик 2 позволяет однозначно зафиксировать угол (а) между штангой 5 и пластиной9, и угол (б) между штангой 5 и поверхностью измерения (основанием),благодаря чему положение штанги 5 во время измерения относительно основания не меняется и, как следствие, погрешность измерения, связанная с положением штанги 5 относительно основания, равна 0. При этом лазер 4 определяет точный ориентир начала и окончания измерения, а высокоточный энкодер 3 позволяет довести точность электронной части вплоть до 1 мм на 10 м. Электронный блок оснащен программным обеспечением с возможностью производить настройку курвиметра и его последующую калибровку, а также передачу данных на смартфон в режиме реального времени.

Заявляемая конструкция курвиметра дорожного позволяет повысить точность измерений до 1 мм на 1 м, что достигается следующими конструктивными решениями:

Использование лазера 4, жестко соединенного со штангой 5 через кронштейн 10 крепления штанги, при этом световой пучок лазера 4 направлен на измеряемую поверхность (основание), что позволяет однозначно определить начальную и конечную точку отсчета на поверхности.

Использование дополнительного опорного вращающегося ролика 2, жестко закрепленного через пластину 9 и кронштейн 10 со штангой 5 позволяет однозначно зафиксировать угол (а) между штангой 5 и пластиной 9 и, соответственно, угол (б) между штангой 5 и поверхностью измерения (основанием). Благодаря данному конструктивному решению положение штанги 5 во время измерения относительно основания не меняется и, как следствие, погрешность измерения, связанная с положением штанги 5 относительно основания, равна 0.

Использование высокоточного энкодера 3 позволяет довести точность электронной части до 1 мм на 10 м.

Использование электронного блока, оснащенного программным обеспечением, позволяет производить настройку курвиметра и его последующую калибровку, а также передачу данных на смартфон в режиме реального времени.

В совокупности вышеизложенные решения позволяют добиться расчетной погрешности измерений 1 мм на 1 м.

При эксплуатации прибора используют следующий порядок измерения расстояния: устанавливают курвиметр на измеряемую поверхность (основание) как показано на фиг. 2 так, чтобы колесо 1 и опорный ролик 2 соприкасались с поверхностью измерения (основанием); затем посредством кнопок на ручке 6 включают прибор, включают лазер 4. Затем, передвигая курвиметр, определяют начало измерений посредством светового луча лазера 4,для этого на ручке 6 нажимают кнопку начала измерений (кнопки управления 8). Используя луч лазера 4, как ориентир, останавливают курвиметр в месте окончания измерения, посредством кнопки окончания измерений (кнопки управления 8) на ручке 6 фиксируют результат измерения.

Изобретение относится к вспомогательному оборудованию для определения характеристик поверхности дорожного покрытия и может применяться для измерения длины пути, пройденного колесом прибора по поверхностям с твердым покрытием. Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. Курвиметр дорожный содержит вращающееся колесо, штангу, ручку, опорный ролик, установленный на пластину, которая жёстко закреплена к кронштейну крепления штанги. При этом с одной стороны колеса на кронштейн крепления штанги установлены лазер и энкодер, соединенный через вал с осью колеса, кронштейн крепления штанги жёстко соединён с штангой, которая оснащена ручкой с дисплеем и кнопками управления. При этом в корпусе ручки размещён электронный блок и элементы питания, электронный блок оснащен программным обеспечением с возможностью настройки и последующей калибровки курвиметра, а также для передачи данных на смартфон в режиме реального времени. Технический результат, достигаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении точности измерения. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Курвиметр дорожный, содержащий вращающееся колесо, штангу, ручку, отличающийся тем, что оснащен опорным роликом, установленным на пластину, жестко закрепленную к кронштейну крепления штанги; с одной стороны колеса на кронштейн крепления штанги установлены лазер и энкодер, соединенный через вал с осью колеса; кронштейн крепления штанги жестко соединен с штангой, штанга оснащена ручкой с дисплеем и кнопками управления, в корпусе ручки размещен электронный блок и элементы питания, при этом электронный блок оснащен программным обеспечением с возможностью настройки курвиметра и его последующей калибровки, а также передачи данных на смартфон в режиме реального времени.

2. Курвиметр дорожный по п. 1, отличающийся тем, что энкодер в корпусе установлен на кронштейн крепления штанги и соединен через вал с осью колеса.

3. Курвиметр дорожный по п. 1, отличающийся тем, что лазер в корпусе жестко установлен на кронштейн крепления штанги рядом с энкодером.

4. Курвиметр дорожный по п. 1, отличающийся тем, что на кронштейн крепления штанги установлена защитная крышка.