粒状材料检测装置和台状物筑造方法 |
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| 申请号 | CN201680000977.0 | 申请日 | 2016-04-15 | 公开(公告)号 | CN107003174A | 公开(公告)日 | 2017-08-01 |
| 申请人 | 五洋建设株式会社; | 发明人 | 真锅匠; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种因所投入的粒状材料而导致破损的担忧较小、且能够实现高 精度 的检测的结构。在本发明中，在灌注管(20)的内壁面上，在通过灌注管(20)的截面圆的直径的直线上的互相面对的 位置 处，设置有从灌注管(20)的内部向外部贯通的孔部(201、202)。例如由聚 碳 酸酯等构成的2个透明部件(501、502)通过例如紧固螺丝等固定件以堵塞该孔部(201、202)的方式安装于灌注管(20)。在一个透明部件(501)的外侧配置有例如LED(Light Emitting Diode：发光 二极管 )等发光部(503)，在另一个透明部件(502)的外侧配置有例如 光电二极管 等受光部(504)。将这些透明部件(501、502)、发光部(503)、受光部(504)和 保护罩 (505、506)作为1组，在灌注管(20)的轴向上设有多组这样的组。通过上述的结构，检测被投入到灌注管中的粒状材料到达了哪一组的发光部(503)和受光部(504)的位置。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种粒状材料检测装置，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 粒状材料检测装置和台状物筑造方法技术领域[0001] 本发明涉及用于检测被投入灌注管中的粒状材料的技术。 背景技术[0002] 一直以来，为了检测投入到灌注管中的混凝土的量，已知将用于检测从混凝土受到的压力的压力传感器设置于灌注管的内壁面的技术(参照专利文献1)、以及利用激光光线计测从灌注管的上端至上表面的距离的技术(参照专利文献2、3)等。 [0003] 在先技术文献 [0004] 专利文献 [0005] 专利文献1：日本特开平2002-180666号公报 [0006] 专利文献2：日本特开平2008-75333号公报 [0007] 专利文献3：日本特开平2009-83353号公报 发明内容[0008] 发明要解决的课题 [0009] 对于在灌注管的内壁面上设置压力传感器这样的结构，存在如下担忧：压力传感器的检测面由于所投入的粒状材料(在本申请中，粒状材料是指以“土”、“砂子”、“砂石、碎石”、“石头”为例的由许多粒状物构成的材料、或者这些材料中的2种以上的混合物)而破损。另外，在将粒状材料投入灌注管而在水底筑造台状物这样的情况下，如果将含有水分并浆化的粒状材料投入灌注管中，则会产生气泡或污浊。在上述那样的利用激光光线计测从灌注管的上端至粒状材料的上表面这样的比较长的距离的情况下，这样的气泡或污浊可能会成为误测的主要原因。即使在利用超声波从上表面或者从侧面检测投入到灌注管中的材料的方法中，也会由于粒状材料的投入所引起的气泡或污浊而难以实现正确的检测。 [0010] 因此，本发明的目的在于提供如下这样的结构：因所投入的粒状材料而导致破损的担忧较小，且能够实现高精度的检测。 [0011] 用于解决问题的手段 [0012] 为了实现上述的目的，本发明提供一种粒状材料检测装置，其特征在于，所述粒状材料检测装置具有：2个透明部件，它们构成灌注管的内壁面，且被设置在互相面对的位置；发光构件，其被配置在一个所述透明部件的外侧；受光构件，其被配置在另一个所述透明部件的外侧；以及检测构件，其根据由所述发光构件发出的光中的被所述受光构件接收的光的光子或照度，检测被输送到所述灌注管的投入口中的粒状材料是否到达了所述发光构件和所述受光构件的位置。 [0013] 所述受光构件和所述检测构件可以由光子传感器构成。 [0014] 所述受光构件和所述检测构件可以由照度传感器构成。 [0015] 可以是，所述粒状材料检测装置具备从所述灌注管的外周突出的突出部，所述突出部的宽度比所述灌注管的直径短，所述2个透明部件被设置于所述突出部的在宽度方向上互相面对的位置。 [0016] 可以是，在所述灌注管的轴向上设置有多组所述2个透明部件、所述发光构件以及所述受光构件的组。 [0017] 另外，本发明提供一种台状物筑造方法，其中，向灌注管的投入口输送粒状材料，利用技术方案1～5中的任意一项所述的粒状材料检测装置检测所述粒状材料，并将所述粒状材料从所述灌注管的排出口排出，在水中筑造台状物。 [0018] 发明的效果 [0020] 图1是概要性地示出粒状材料投入设备1的构造的立体图。 [0021] 图2是示出粒状材料检测装置50的结构的图。 [0022] 图3是示出粒状材料S被投入到灌注管20中时的样子的图。 [0023] 图4是示出变形例的粒状材料检测装置509a的构造的图。 [0024] 图5是示出作为比较例的发光部511和受光部512的结构的图。 具体实施方式[0025] 以下，参照附图对本发明的优选的方式详细地进行说明。图1是概要性地示出粒状材料投入设备1的构造的立体图。在行走台车10上，设置有作为粒状材料投入路径而沿铅直方向延伸的灌注管20。该行走台车10能够沿着第1引导部30在箭头X方向上移动，并且借助未图示的驱动手段移动至箭头X方向上的任意位置。行走台车10和第1引导部30能够沿着第2引导部40在与箭头X方向垂直的箭头Y方向上移动，并借助未图示的驱动手段一体地移动至箭头Y方向上的任意位置。第2引导部40借助朝向水底方向延伸的被称作桩脚的多根腿部(省略图示)相对于水底被固定。 [0026] 灌注管20例如是双层结构的筒体，且通过使这些筒体相对滑动而能够在铅直方向上伸缩。在投入粒状材料时，灌注管20下端的排出口21位于水底附近，上端的投入口22处于水上。含有水分并浆化了的粒状材料从未图示的材料供给船经由软管配管等输送路径被投入灌注管的投入口22中，并穿过灌注管20的内部落下到水底。或者，也可以从材料供给船直接向灌注管内投入粒状材料。 [0027] 例如，在水底大范围地筑造平坦的台状物的工程的情况下，重要的是，使灌注管20的下端的排出口21的位置移动，检测并管理灌注管内的粒状材料的蓄积量，以使台状物的竣工形状(顶端高度)处于规定的基准内。 [0028] 因此，在灌注管20的轴向上的多个位置分别设置有检测粒状材料的有无的粒状材料检测装置50。在图1中，例示了3个粒状材料检测装置50－1、50－2、50－3，但其数量和设置位置任意。在灌注管20的内部空间中,当粒状材料从水底向上方逐渐蓄积时，在多个粒状材料检测装置50－1～50－3中，从处于下方的粒状材料检测装置朝向处于上方的粒状材料检测装置依次检测出粒状材料。 [0029] 图2是示出粒状材料检测装置50的构造的图。在图2中，(A)是灌注管20的轴向剖视图，(B)是灌注管20的径向剖视图。在灌注管20的内壁面上，在通过灌注管20的截面圆的直径的直线上的互相面对的位置处，设置有从灌注管20的内部向外部贯通的孔部201、202。例如由聚碳酸酯等构成的2个透明部件501、502通过例如紧固螺丝等以堵塞该孔部201、202的方式固定件安装于灌注管20。即，透明部件501、502构成灌注管20的内壁面，且设置在互相面对的位置。 [0030] 在一个透明部件501的外侧，配置有例如卤钨灯等发出包含各种波长的光的发光部503，在另一个透明部件502的外侧，配置有例如光电二极管等受光部504。在发光部503和受光部504的上方分别设置有保护罩505、506。该保护罩505、506防止了如下情况：由于例如没有从投入口22投入到灌注管20的内部而是落下到灌注管20的外周附近的粒状材料等，导致发光部503和受光部504破损。将这些透明部件501、502、发光部503、受光部504和保护罩505、506作为1组，在灌注管20的轴向上设有多组这样的组。 [0031] 与受光部504连接的检测部507根据发光部503所发出的光中的被受光部504接收的光的光量，检测投入到灌注管20中的粒状材料是否到达了发光部503和受光部504的位置。受光部504和检测部507构成了所谓的光子传感器。光子传感器是根据在规定的波长带中接收的光的光子进行检测的传感器。 [0032] 在此，对于在本实施方式中使用光子传感器的理由进行说明。通常，对于人眼来说，感知555nm的绿色附近的波长的光的敏感度最好，波长越是接近红色或紫色，敏感度越迟钝。即，人眼对于橙、黄、绿附近的敏感度较高，对于红、蓝、紫等的敏感度较低。因此，需要具有与人眼的敏感度一致的曲线(相对光谱灵敏度曲线)的明亮度的单位，并将其称作照度。检测照度的照度传感器是与人眼对每个波长的敏感度特性一致的传感器，在作为人眼可以看到的可见光的最重要的555nm附近，设定有敏感度的峰值。 [0033] 与此相对，光子传感器检测光的粒子即光子的数量。该光子传感器主要是为了调查植物的光合作用的状态，而在叶绿素的吸收波长带即400nm至700nm的波长带中计测每单位时间和单位面积入射的光子的个数。即，照度传感器计测555nm附近的波长的光能，与此相对，光子传感器在400nm至700nm的波长这样的、比照度传感器的敏感度幅度广的波长带中设定有敏感度幅度，并在该整个波长带中计测接收到的光子的数量。 [0034] 根据“港湾技研资料No.769Mar.1994关于激光在浊水中的衰减的实验高桥英俊佐藤荣治运输省港湾技术研究所”第11页右栏第2行～第5行的记载，在纯水中，波长为500nm的蓝绿带的激光光线的衰减最少，但是，在浊水中，对应于粒子的直径存在蓝绿带的激光光线的衰减比红色的激光光线的衰减大的情况。如果将该事实应用于本实施方式，则在将浆化的粒状材料投入到灌注管20中时，根据在水中含有的粒子的组成的不同，衰减较大的波长带可能发生变化。在本实施方式中，通过使用在400nm～700nm这样比较广的波长带中具有固定的敏感度的光子传感器而不是使用敏感度与555nm这样的特定的窄波长带一致的照度传感器，由此，即使衰减波长带对应于水中的粒子直径发生了变动，也能够更加正确地确定发光部503所发出的光中的由受光部504接收的光的光量，而与该变动无关。 [0035] 图3是示出粒状材料被投入灌注管20时的样子的图。在灌注管20的内部，当粒状材料S从水底B向上方逐渐蓄积时，首先，在处于最下方的发光部503和受光部504处，从发光部503发出的光F被粒状材料S阻挡而没有到达受光部504，受光部504所接收的光的光子的数量一直小于阈值。 [0036] 另一方面，在比此处靠上方的发光部503和受光部504处，从发光部503发出的光没有被蓄积的粒状材料S阻挡。此时，即使受到在灌注管20的内部落下来的粒状材料S、或投入粒状材料时的水中的气泡或污浊的影响而导致由受光部504接收的光的光子数暂时小于上述阈值，也不是一直小于阈值。在由受光部504接收的光的光子的数量在预先决定的某个期间以上小于阈值的情况下，检测部507检测出投入到灌注管20中的粒状材料S到达了该受光部504的位置。 [0037] 这样，从处于下方的发光部503起朝向处于上方的发光部503依次发生如下情况：从发光部503发出的光被粒状材料S阻挡而没有到达受光部504，由此，受光部504所接收的光的光子数在某个期间以上小于阈值。由此，能够确定该时刻的灌注管20内的粒状材料的上端的位置，因此，作业员只要在认为到达了所希望的位置的时刻执行停止投入粒状材料的作业即可。然后，作业员使行走台车10移动至下一个投入地点，再次与上述相同地一边调整粒状材料的投入量一边执行该投入作业。 [0038] 根据以上说明的实施方式，发光部503和受光部504被设置在相对于灌注管20的内部隔着透明部件501、502的位置，因此，其发光面和受光面不会由于所投入的粒状材料自身而破损。另外，由于在发光部503和受光部504的上方设有保护罩505、506，因此，也能够防止例如因落下到灌注管20的外周附近的粒状材料等而导致的破损。而且，为了检测粒状材料的有无而使用了光子传感器，因此，即使特定波长带的光例如由于水中的粒子组成而发生了衰减，也能够实现高精度的检测。另外，虽然也可以考虑例如对粒状材料的蓄积状态进行摄像并通过图像识别来检测粒状材料的有无、或者使用超音波来检测粒状材料的有无的方法，但可以想到，这些方法容易受到粒状材料投入时的气泡或浑浊的影响，与此相对，在本实施方式中，使用了在某个期间内接收到的光的光子，因此比较不容易受到气泡或浑浊的影响。 [0039] (变形例) [0040] 可以使上述的实施方式如以下这样变形。 [0041] ＜变形例1＞ [0042] 在实施方式的结构的情况下，将发光部503和受光部504配置在通过灌注管20截面圆的直径的直线上。但是，在灌注管20的直径较长的情况下，从发光部503发出的光在到达受光部504之前大幅衰减，也存在发生误测的可能性。在此，图4是示出变形例的粒状材料检测装置50a的构造的图。粒状材料检测装置50a具备突出部508，所述突出部508以比灌注管20的直径短的宽度从灌注管20的外周进一步朝向外部突出。透明部件501、502被设置于该突出部508的在宽度方向上互相面对的位置，在一个透明部件501的外侧配置有发光部503，在另一个透明部件502的外侧配置有受光部504。在发光部503和受光部504的上方设置有保护罩(省略图示)。将这些透明部件501、502、发光部503、受光部504和保护罩505、506作为1组，在灌注管20的轴向上设有多组这样的组。这样，即使在灌注管20的直径较长而担忧光的衰减的情况下，只要将突出部508的宽度调整为更短的宽度，检测精度也不会降低。 [0043] 在此，图5是示出作为针对变形例1的比较例的发光部511和受光部512的结构的图。在希望将从发光部511至受光部512的距离设定得比灌注管20的直径短的情况下，也可以考虑如图5所示那样将发光部511和受光部512配置在不通过灌注管20的截面圆的直径的直线上。可是，在该情况下，发光部511和受光部512的光轴方向L与构成灌注管20的内壁面的透明部件513、514的各自表面的法线方向d1、d2不一致，因此，从发光部511发出的光相对于透明部件513、514倾斜地(在入射角大于0度的状态下)入射，一部分光在透明部件513、514的表面上反射。由此，产生光量的损失，可能成为检测精度降低的重要原因。与此相对，通过变形例1，不会发生这样的问题。 [0044] ＜变形例2＞ [0045] 在实施方式中，使用了在400nm～700nm这样的波长带中具有固定的敏感度的光子传感器，而不是使用敏感度与555nm这样的波长带一致的照度传感器，从而，即使衰减波长带对应于水中的粒子直径发生了变动，也能够更加正确地确定受光部504所接收到的光的光量。但是，根据水中的粒子直径或其它条件，不一定需要使用光子传感器，如果利用照度传感器能够充分地确定受光部504所接收的光的光量，则也可以利用敏感度的宽度比光子传感器窄的照度传感器构成本发明的受光部和检测部。另外，也可以通过含有光子传感器或照度传感器等的光电传感器构成本发明的受光部和检测部。 [0046] ＜变形例3＞ [0047] 使用粒状材料的工作种类可以任意。 [0048] ＜变形例4＞ [0049] 本发明可以作为如下这样的台状物筑造方法来实施：作业员一边利用上述的粒状材料检测装置50管理粒状材料的蓄积量，一边在水中筑造台状物。即，本发明提供了这样的台状物筑造方法：向灌注管20的投入口22输送粒状材料，使用上述的粒状材料检测装置50检测该粒状材料，并将该粒状材料从灌注管20的排出口21排出，在水中筑造台状物。 [0050] 在实施上述的台状物筑造方法时，作业员只要利用上述的粒状材料检测装置50确定灌注管20内的粒状材料的上端的位置(即灌注管20内的粒状材料的蓄积量)，并在认为粒状材料的上端到达了以不会溢出的方式设定为上限的规定的位置的时刻，停止投入粒状材料等，来调整粒状材料的投入量即可。然后，作业员只要使行走台车10移动至下一个投入地点并再次一边调整粒状材料的投入量一边执行该投入作业即可。 [0051] 另外，也可以是，在灌注管20的排出口22设置阀，作业员利用上述的粒状材料检测装置50检测灌注管20内的粒状材料的蓄积量，并对应于该量操作上述阀，调整从灌注管20的排出口21排出的排出量。 [0052] 标号说明 [0053] 1：粒状材料投入设备；10：行走台车；20：灌注管；201、202：孔部；30：第1引导部；40：第2引导部；50：粒状材料检测装置；501、502、513、514：透明部件；503、511：发光部；504、 512：受光部；505、506：保护罩；507：检测部；508：突出部。 |
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