一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备及方法

摘要

本发明公开了公路工程监理技术领域的一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，包括支撑座结构，所述支撑座结构前侧外壁底部固定设置有下定位机构，所述下定位机构顶部设置有角度自调机构，本发明当地面不为平面时，垂直感应器检测到竖杆不为垂直状态，PLC控制器通过电路控制模块驱动微型伺服电机二使竖杆恢复垂直，并且角度传感器将转动的角度数值发送给PLC控制器，同时激光测距传感器进行检测，激光测距传感器检测的数值、角度传感器检测的竖杆转动的角度数值通过PLC控制器发送给中央处理器，中央处理器发送给计算模块进行计算，测量精准度高，提高对保护层测量的精确性以及工程监理评估的准确性。

权利要求

1.一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，包括支撑座结构（1），其特征在于：所述支撑座结构（1）前侧外壁底部固定设置有下定位机构（2），所述下定位机构（2）顶部设置有角度自调机构（3），所述角度自调机构（3）顶部设置有竖杆（4），所述竖杆（4）内开设有贯穿竖杆（4）左右侧表面的通口，且通口内横向活动设置有相匹配的定位横杆（7），所述竖杆（4）顶部固定设置有壳体（5），所述壳体（5）顶部设置有垂直感应器（10），所述壳体（5）内固定设置有微型伺服电机一（6），所述微型伺服电机一（6）输出端贯穿壳体（5）底部和竖杆（4）顶部并固定连接有螺杆（18），且螺杆（18）另一端通过轴承与通口底部内壁活动连接，所述定位横杆（7）上靠右侧的位置上下贯穿开设有与螺杆（18）匹配的螺纹通孔，所述定位横杆（7）通过螺纹通孔螺纹套设在螺杆（18）外壁；

所述支撑座结构（1）包括连接座（101），所述连接座（101）底部靠左侧的位置活动插接有活动柱（102），且连接座（101）底部靠左侧的位置开设有与活动柱（102）匹配的装配盲孔（103），所述连接座（101）内底部且位于装配盲孔（103）右侧的位置设置有相连通的圆形槽，且圆形槽内活动设置有相匹配的驱动齿轮（104），且活动柱（102）右侧外壁均匀设置有与驱动齿轮（104）啮合的齿牙，所述驱动齿轮（104）固定套设在驱动杆外壁，且驱动杆前端通过轴承与圆形槽前侧内壁活动连接，驱动杆后端贯穿连接座（101）后侧，驱动杆外壁活动套设有固定盘（106），且固定盘（106）固定在连接座（101）后侧外壁，驱动杆后端插接有拉杆（107），所述拉杆（107）外壁前侧环形阵列设置有多组滑条，且驱动杆后端开设有与拉杆（107）匹配的盲孔，且盲孔内壁环形阵列设置有多组与滑条匹配的纵向滑槽，所述拉杆（107）前端通过弹簧（109）与盲孔孔底固定连接，所述拉杆（107）后端焊接有转动盘，且转动盘前侧外壁顶部固定设置有卡销（108），且固定盘（106）后侧外壁环形阵列开设有多组与卡销（108）匹配的卡孔；

所述下定位机构（2）包括固定在支撑座结构（1）前侧外壁底部的空心壳（21），所述空心壳（21）上左右贯穿活动设置有定位板（22），所述定位板（22）底部开设有横向凹槽（23），且横向凹槽（23）槽底均匀设置有齿牙，所述空心壳（21）右侧外壁底部且位于定位板（22）下方的位置通过安装座、转轴和扭簧转动设置有转动杆（24），所述转动杆（24）呈L形，且转动杆（24）远离空心壳（21）的一端设置有与齿牙啮合的卡齿（25），所述定位板（22）左侧固定设置有装配板（26），所述装配板（26）远离定位板（22）的一侧固定设置有多组上定位针（27）和多组下定位针，多组所述上定位针（27）均设置有装配板（26）的左侧顶部，多组下定位针均设置有装配板（26）的左侧底部，多组所述上定位针（27）和多组下定位针的排布方向均与定位板（22）的长度方向垂直；

所述角度自调机构（3）包括固定在下定位机构（2）顶部的U形座（31），所述竖杆（4）通过前后侧外壁底部的转轴转动设置U形座（31）内，转轴的前端贯穿U形座（31）前侧并固定套设有从动齿轮（32），且从动齿轮（32）前侧外壁右端设置有角度传感器（33），所述下定位机构（2）顶部且位于U形座（31）右方的位置固定设置有支撑架（34），所述支撑架（34）前侧外壁顶部固定设置有连接壳，且连接壳内设置有微型伺服电机二（35），所述微型伺服电机二（35）输出端设置主动转杆，且主动转杆后端贯穿连接壳后侧和支撑架（34）前侧并固定套设有与从动齿轮（32）啮合的主动齿轮（36）。

2.根据权利要求1所述的一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，其特征在于：所述支撑座结构（1）顶部设置有PLC控制器（8），所述PLC控制器（8）顶部左侧设置有显示模块（9），所述支撑座结构（1）后侧外壁左端固定设置有蓄电池壳，且蓄电池壳内设置有蓄电池（12），所述定位横杆（7）底部开设有凹槽，且凹槽内设置有激光测距传感器（11），且激光测距传感器（11）位于竖杆（4）左方，所述激光测距传感器（11）、垂直感应器（10）和角度传感器（33）均电性输出连接数据采集模块（13），所述数据采集模块（13）双向电性连接PLC控制器（8），所述PLC控制器（8）双向电性连接中央处理器（14）和电路控制模块（19），所述电路控制模块（19）分别电性输出连接微型伺服电机一（6）和微型伺服电机二（35），所述PLC控制器（8）电性输入连接蓄电池（12），所述中央处理器（14）电性输出连接计算模块（15），所述计算模块（15）分别电性输出连接扬声器模块（17）、显示模块（9）和数据储存模块（16）。

3.根据权利要求1所述的一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，其特征在于：所述定位横杆（7）底部左端开设有装配槽，且装配槽内固定设置有耐磨橡胶压块，且耐磨橡胶压块底部与定位横杆（7）底部位于同一平面。

4.根据权利要求1‑3任意一项所述的一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备的方法，其特征在于：

S1:当待测公路厚度处的地面为平面时，通过底座(105)接触地面，根据位于公路保护层的下表面的位置，手动拉动转动盘，进而带动拉杆(107)拉动弹簧(109)，使卡销(108)脱离卡孔，再手动转动转动盘，进而通过拉杆(107)和拉杆(107)外壁的滑条与盲孔内的纵向滑槽使驱动杆转动，驱动杆转动带动驱动齿轮(104)转动，通过驱动齿轮(104)和活动柱(102)上的齿牙配合驱动活动柱(102)带动底座(105)移动，直至定位板(22)对应公路保护层的下表面的位置，调整好后，松开转动盘，弹簧(109)带动转动盘复位，使卡销(108)进入对应的卡孔实现固定，拉动转动杆(24)向下，使卡齿(25)脱离横向凹槽(23)内的齿牙，再推动定位板(22)使上定位针(27)刺入公路保护层的下表面处，松开转动杆(24)，扭簧带动转动杆(24)向上复位，卡齿(25)进入齿牙进行固定，之后，再驱动微型伺服电机一(6)带动螺杆(18)转动使定位横杆(7)在竖杆(4)高度方向的位置，使得定位横杆(7)的下表面贴合到公路保护层的上表面，此时因为为平面所以垂直感应器(10)不会检测到变化，从而角度自调机构(3)不会启动，而激光测距传感器(11)进行检测，将定位横杆(7)下表面至定位板(22)上表面之间的距离发送给PLC控制器(8)，再通过PLC控制器(8)发送给中央处理器(14)，中央处理器(14)发送给计算模块(15)进行计算：假设定位横杆(7)下表面至定位板(22)上表面之间的距离为A，而上定位针(27)下表面至定位板(22)上表面之间的距离为B，通过公式：A‑B即为公路保护层的厚度；

S2：当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向下倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板（22）对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板（22）使下定位针刺入公路保护层的下表面处，下定位针与装配板（26）的连接处到从动齿轮（32）圆心的轴线所在的平面的垂直距离为L，而垂直感应器（10）检测到竖杆（4）不为垂直状态，发送信号给PLC控制器（8），PLC控制器（8）通过电路控制模块（19）驱动微型伺服电机二（35），微型伺服电机二（35）带动主动齿轮（36），通过主动齿轮（36）和从动齿轮（32）的配合使竖杆（4）转动至垂直状态，在竖杆（4）转动至垂直状态时，PLC控制器（8）通过电路控制模块（19）关闭微型伺服电机二（35），在转动至垂直状态后，角度传感器（33）将竖杆（4）转动的角度数值发送给PLC控制器（8），如步骤S1中所阐述进行操作，使定位横杆（7）的下表面贴合到公路保护层的上表面，激光测距传感器（11）进行检测，将定位横杆（7）下表面至定位板（22）上表面之间的距离发送给PLC控制器（8），再通过PLC控制器（8）发送给中央处理器（14），中央处理器（14）发送给计算模块（15）进行计算：假设定位横杆（7）下表面至定位板（22）上表面之间的距离为A，角度传感器（33）检测到的转动角度为θ，定位板（22）上表面至定位板（22）下表面之间的距离为B，通过公式：A+B/cosθ‑L*sinθ即为公路保护层的厚度；

S3：当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向上倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板（22）对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板（22）使上定位针（27）刺入公路保护层的下表面处，上定位针（27）与装配板（26）的连接处到从动齿轮（32）圆心的轴线所在的平面的垂直距离为L，而垂直感应器（10）检测到竖杆（4）不为垂直状态，发送信号给PLC控制器（8），PLC控制器（8）通过电路控制模块（19）驱动微型伺服电机二（35），微型伺服电机二（35）带动主动齿轮（36），通过主动齿轮（36）和从动齿轮（32）的配合使竖杆（4）转动至垂直，在竖杆（4）转动至垂直状态时，PLC控制器（8）通过电路控制模块（19）关闭微型伺服电机二（35），在转动至垂直状态后，角度传感器（33）将转动的角度数值发送给PLC控制器（8），如步骤S1中所阐述进行操作，使定位横杆（7）的下表面贴合到公路保护层的上表面，激光测距传感器（11）进行检测，将定位横杆（7）下表面至定位板（22）上表面之间的距离发送给PLC控制器（8），再通过PLC控制器（8）发送给中央处理器（14），中央处理器（14）发送给计算模块（15）进行计算：假设定位横杆（7）下表面至定位板（22）上表面之间的距离为A，角度传感器（33）检测到的转动角度为θ，定位板（22）上表面至定位板（22）下表面之间的距离为B，通过公式：（A‑B）+ L*sinθ即为公路保护层的厚度；

S4：计算模块（15）进行计算的结果通过显示模块（9）显示出，再通过扬声器模块（17）播出供工作人员了解。

说明书

一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及公路工程监理技术领域，具体为一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备及方法。

背景技术

[0002] 公路工程施工监理是指由独立的监理单位，受建设单位的委托和派遣，对工程建设的质量、投资、工期等进行全面的监督与管理，施工监理是指由独立的监理单位，受建设
单位的委托和派遣，对工程建设的质量、投资、工期等进行全面的监督与管理。

[0003] 现有的公路工程监理用厚度检测设备在对内侧的保护层进行测量时，受地面影响程度大，当地面为水平时能准确的进行测量，但是地面不是水平时，整体装置成倾斜状态，
这样测出来的刻度就不再是保护层上下表面之间的垂直距离，从而导致测量出的保护层厚
度不准确，为此，我们提出一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备及方法。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，包括支撑座结构，所述支撑座结构前侧外壁底部固定设置有下定位机构，
所述下定位机构顶部设置有角度自调机构，所述角度自调机构顶部设置有竖杆，所述竖杆
内开设有贯穿竖杆左右侧表面的通口，且通口内横向活动设置有相匹配的定位横杆，所述
竖杆顶部固定设置有壳体，所述壳体顶部设置有垂直感应器，所述壳体内固定设置有微型
伺服电机一，所述微型伺服电机一输出端贯穿壳体底部和竖杆顶部并固定连接有螺杆，且
螺杆另一端通过轴承与通口底部内壁活动连接，所述定位横杆上靠右侧的位置上下贯穿开
设有与螺杆匹配的螺纹通孔，所述定位横杆通过螺纹通孔螺纹套设在螺杆外壁。

[0006] 进一步地，所述支撑座结构包括连接座，所述连接座底部靠左侧的位置活动插接有活动柱，且连接座底部靠左侧的位置开设有与活动柱匹配的装配盲孔，所述连接座内底
部且位于装配盲孔右侧的位置设置有相连通的圆形槽，且圆形槽内活动设置有相匹配的驱
动齿轮，且活动柱右侧外壁均匀设置有与驱动齿轮啮合的齿牙，所述驱动齿轮固定套设在
驱动杆外壁，且驱动杆前端通过轴承与圆形槽前侧内壁活动连接，驱动杆后端贯穿连接座
后侧，驱动杆外壁活动套设有固定盘，且固定盘固定在连接座后侧外壁，驱动杆后端插接有
拉杆，所述拉杆外壁前侧环形阵列设置有多组滑条，且驱动杆后端开设有与拉杆匹配的盲
孔，且盲孔内壁环形阵列设置有多组与滑条匹配的纵向滑槽，所述拉杆前端通过弹簧与盲
孔孔底固定连接，所述拉杆后端焊接有转动盘，且转动盘前侧外壁顶部固定设置有卡销，且
固定盘后侧外壁环形阵列开设有多组与卡销匹配的卡孔。

[0007] 进一步地，所述下定位机构包括固定在支撑座结构前侧外壁底部的空心壳，所述空心壳上左右贯穿活动设置有定位板，所述定位板底部开设有横向凹槽，且横向凹槽槽底
均匀设置有齿牙，所述空心壳右侧外壁底部且位于定位板下方的位置通过安装座、转轴和
扭簧转动设置有转动杆，所述转动杆呈L形，且转动杆远离空心壳的一端设置有与齿牙啮合
的卡齿，所述定位板左侧固定设置有装配板，所述装配板远离定位板的一侧固定设置有多
组上定位针和多组下定位针，多组所述上定位针均设置有装配板的左侧顶部，多组下定位
针均设置有装配板的左侧底部，多组所述上定位针和多组下定位针的排布方向均与定位板
的长度方向垂直。

[0008] 进一步地，所述角度自调机构包括固定在下定位机构顶部的U形座，所述竖杆通过前后侧外壁底部的转轴转动设置U形座内，转轴的前端贯穿U形座前侧并固定套设有从动齿
轮，且从动齿轮前侧外壁右端设置有角度传感器，所述下定位机构顶部且位于U形座右方的
位置固定设置有支撑架，所述支撑架前侧外壁顶部固定设置有连接壳，且连接壳内设置有
微型伺服电机二，所述微型伺服电机二输出端设置主动转杆，且主动转杆后端贯穿连接壳
后侧和支撑架前侧并固定套设有与从动齿轮啮合的主动齿轮。

[0009] 进一步地，所述支撑座结构顶部设置有PLC控制器，所述PLC控制器顶部左侧设置有显示模块，所述支撑座结构后侧外壁左端固定设置有蓄电池壳，且蓄电池壳内设置有蓄
电池，所述定位横杆底部开设有凹槽，且凹槽内设置有激光测距传感器，且激光测距传感器
位于竖杆左方，所述激光测距传感器、垂直感应器和角度传感器均电性输出连接数据采集
模块，所述数据采集模块双向电性连接PLC控制器，所述PLC控制器双向电性连接中央处理
器和电路控制模块，所述电路控制模块分别电性输出连接微型伺服电机一和微型伺服电机
二，所述PLC控制器电性输入连接蓄电池，所述中央处理器电性输出连接计算模块，所述计
算模块分别电性输出连接扬声器模块、显示模块和数据储存模块。

[0010] 进一步地，所述定位横杆底部左端开设有装配槽，且装配槽内固定设置有耐磨橡胶压块，且耐磨橡胶压块底部与定位横杆底部位于同一平面。

[0011] 一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备的方法：

[0012] S1:当待测公路厚度处的地面为平面时，通过底座接触地面，根据位于公路保护层的下表面的位置，手动拉动转动盘，进而带动拉杆拉动弹簧，使卡销脱离卡孔，再手动转动
转动盘，进而通过拉杆和拉杆外壁的滑条与盲孔内的纵向滑槽使驱动杆转动，驱动杆转动
带动驱动齿轮转动，通过驱动齿轮和活动柱上的齿牙配合驱动活动柱带动底座移动，直至
定位板对应公路保护层的下表面的位置，调整好后，松开转动盘，弹簧带动转动盘复位，使
卡销进入对应的卡孔实现固定，拉动转动杆向下，使卡齿脱离横向凹槽内的齿牙，再推动定
位板使上定位针刺入公路保护层的下表面处，松开转动杆，扭簧带动转动杆向上复位，卡齿
进入齿牙进行固定，之后，再驱动微型伺服电机一带动螺杆转动使定位横杆在竖杆高度方
向的位置，使得定位横杆的下表面贴合到公路保护层的上表面，此时因为为平面所以垂直
感应器不会检测到变化，从而角度自调机构不会启动，而激光测距传感器进行检测，将定位
横杆下表面至定位板上表面之间的距离发送给PLC控制器，再通过PLC控制器发送给中央处
理器，中央处理器发送给计算模块进行计算：假设定位横杆下表面至定位板上表面之间的
距离为A，而上定位针下表面至定位板上表面之间的距离为B，通过公式：A‑B即为公路保护
层的厚度；

[0013] S2:当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向下倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板使下定位针刺入公路
保护层的下表面处，下定位针与装配板的连接处到从动齿轮圆心的轴线所在的平面的垂直
距离为L，而垂直感应器检测到竖杆不为垂直状态，发送信号给PLC控制器，PLC控制器通过
电路控制模块驱动微型伺服电机二，微型伺服电机二带动主动齿轮，通过主动齿轮和从动
齿轮的配合使竖杆转动至垂直状态，在竖杆转动至垂直状态时，PLC控制器通过电路控制模
块关闭微型伺服电机二，在转动至垂直状态后，角度传感器将竖杆转动的角度数值发送给
PLC控制器，如步骤S中所阐述进行操作，使定位横杆的下表面贴合到公路保护层的上表面，
激光测距传感器进行检测，将定位横杆下表面至定位板上表面之间的距离发送给PLC控制
器，再通过PLC控制器发送给中央处理器，中央处理器发送给计算模块进行计算：假设定位
横杆下表面至定位板上表面之间的距离为A，角度传感器检测到的转动角度为θ，定位板上
表面至定位板下表面之间的距离为B，通过公式：A+B/cosθ‑L*sinθ即为公路保护层的厚度；

[0014] S3：当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向上倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板使上定位针刺入公路
保护层的下表面处，上定位针与装配板的连接处到从动齿轮圆心的轴线所在的平面的垂直
距离为L，而垂直感应器检测到竖杆不为垂直状态，发送信号给PLC控制器，PLC控制器通过
电路控制模块驱动微型伺服电机二，微型伺服电机二带动主动齿轮，通过主动齿轮和从动
齿轮的配合使竖杆转动至垂直，在竖杆转动至垂直状态时，PLC控制器通过电路控制模块关
闭微型伺服电机二，在转动至垂直状态后，角度传感器将转动的角度数值发送给PLC控制
器，如步骤S中所阐述进行操作，使定位横杆的下表面贴合到公路保护层的上表面，激光测
距传感器进行检测，将定位横杆下表面至定位板上表面之间的距离发送给PLC控制器，再通
过PLC控制器发送给中央处理器，中央处理器发送给计算模块进行计算：假设定位横杆下表
面至定位板上表面之间的距离为A，角度传感器检测到的转动角度为θ，定位板上表面至定
位板下表面之间的距离为B，通过公式：(A‑B)+L*sinθ即为公路保护层的厚度；

[0015] S4：计算模块进行计算的结果通过显示模块显示出，再通过扬声器模块播出供工作人员了解。

[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在地面为平面时，该装置可进行正常的测量，当地面不为平面时，垂直感应器检测到竖杆不为垂直状态，发送信号给PLC控制
器，PLC控制器通过电路控制模块驱动微型伺服电机二使竖杆恢复垂直，并且角度传感器将
转动的角度数值发送给PLC控制器，同时激光测距传感器进行检测，激光测距传感器检测的
数值、角度传感器检测的竖杆转动的角度数值通过PLC控制器发送给中央处理器，中央处理
器发送给计算模块进行计算，计算出的结果通过显示模块显示出，再通过扬声器模块播出
供工作人员了解，使用方便，相比于人工观测和人工计算，测量精准度高，提高对保护层测
量的精确性以及工程监理评估的准确性，也提高该装置的实用性，同时采用微型伺服电机
一控制定位横杆的位置，采用微型伺服电机二控制角度，调整精准度高的同时降低人工劳
动力，提高工作效率和工作质量。

附图说明

[0017] 图1为本发明结构正视图；

[0018] 图2为本发明竖杆结构左视图；

[0019] 图3为本发明支撑座结构结构剖视图；

[0020] 图4为本发明支撑座结构结构右视图；

[0021] 图5为本发明下定位机构结构剖视图；

[0022] 图6为本发明原理图。

[0023] 图中：1、支撑座结构；101、连接座；102、活动柱；103、装配盲孔；104、驱动齿轮；105、底座；106、固定盘；107、拉杆；108、卡销；109、弹簧；2、下定位机构；21、空心壳；22、定位
板；23、横向凹槽；24、转动杆；25、卡齿；26、装配板；27、上定位针；3、角度自调机构；31、U形
座；32、从动齿轮；33、角度传感器；34、支撑架；35、微型伺服电机二；36、主动齿轮；4、竖杆；
5、壳体；6、微型伺服电机一；7、定位横杆；8、PLC控制器；9、显示模块；10、垂直感应器；11、激
光测距传感器；12、蓄电池；13、数据采集模块；14、中央处理器；15、计算模块；16、数据储存
模块；17、扬声器模块；18、螺杆；19、电路控制模块。

具体实施方式

[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 请参阅图1‑6，本发明提供一种技术方案：一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备，请参阅图1，包括支撑座结构1，支撑座结构1用于支撑和调整下定位机构2位置
的作用，支撑座结构1前侧外壁底部固定设置有下定位机构2，下定位机构2实现定位公路保
护层的下表面位置；

[0026] 请参阅图1，下定位机构2顶部设置有角度自调机构3，角度自调机构3根据垂直感应器10发出的信号进行调整竖杆4至垂直状态；

[0027] 请参阅图1和图2，角度自调机构3顶部设置有竖杆4，竖杆4内开设有贯穿竖杆4左右侧表面的通口，通口方便定位横杆7在通口内上下移动，且通口内横向活动设置有相匹配
的定位横杆7，定位横杆7用于接触公路保护层的上表面与下定位机构2配合实现定位公路
保护层的厚度测量，竖杆4顶部固定设置有壳体5，壳体5起到保护内部结构的作用，其一侧
设置有壳盖(图中未示出)，方便维护内部结构，壳体5顶部设置有垂直感应器10，垂直感应
器10用于检测竖杆4是否垂直，壳体5内固定设置有微型伺服电机一6，微型伺服电机一6输
出端贯穿壳体5底部和竖杆4顶部并固定连接有螺杆18，且螺杆18另一端通过轴承与通口底
部内壁活动连接，定位横杆7上靠右侧的位置上下贯穿开设有与螺杆18匹配的螺纹通孔，定
位横杆7通过螺纹通孔螺纹套设在螺杆18外壁，微型伺服电机一6带动螺杆18，螺杆18与螺
纹通孔的配合使定位横杆7在竖杆4的通口内上下移动调整位置。

[0028] 如图3和图4所示：支撑座结构1包括连接座101，连接座101起到支撑和安装结构的作用，连接座101底部靠左侧的位置活动插接有活动柱102，活动柱102用于进行下定位机构
2的位置调整，且连接座101底部靠左侧的位置开设有与活动柱102匹配的装配盲孔103，装
配盲孔103用于活动柱102升降，活动柱102左侧外壁顶部可设置滑块与装配盲孔103左侧内
壁的竖向滑槽配合设置，连接座101内底部且位于装配盲孔103右侧的位置设置有相连通的
圆形槽，方便装配驱动齿轮104，且圆形槽内活动设置有相匹配的驱动齿轮104，驱动齿轮
104用于驱动活动柱102移动，且活动柱102右侧外壁均匀设置有与驱动齿轮104啮合的齿
牙，齿牙用于与驱动齿轮104配合，驱动齿轮104固定套设在驱动杆外壁，且驱动杆前端通过
轴承与圆形槽前侧内壁活动连接，驱动杆后端贯穿连接座101后侧，驱动杆外壁活动套设有
固定盘106，且固定盘106固定在连接座101后侧外壁，可采用螺钉的固定方式，驱动杆后端
插接有拉杆107，拉杆107外壁前侧环形阵列设置有多组滑条，且驱动杆后端开设有与拉杆
107匹配的盲孔，且盲孔内壁环形阵列设置有多组与滑条匹配的纵向滑槽，滑条和纵向滑槽
的配合在不影响拉杆107移动的同时使拉杆107转动时能带动驱动杆，拉杆107固定时能固
定驱动杆，拉杆107前端通过弹簧109与盲孔孔底固定连接，弹簧109用于使向后侧的拉杆
107向前侧复位，拉杆107后端焊接有转动盘，转动盘方便使用人员手动转动，且转动盘前侧
外壁顶部固定设置有卡销108，且固定盘106后侧外壁环形阵列开设有多组与卡销108匹配
的卡孔，卡销108进入卡孔进而固定住转动盘，进而固定住拉杆107，从而使驱动杆不会带动
主动齿轮36转动；

[0029] 如图5所示：下定位机构2包括固定在支撑座结构1前侧外壁底部的空心壳21，空心壳21起到安装和支撑结构的作用，空心壳21具体设置在连接座101前侧外壁底部，空心壳21
上左右贯穿活动设置有定位板22，定位板22用于对公路保护层的下表面进行定位，定位板
22底部开设有横向凹槽23，使齿牙不会干涉定位板22在空心壳21上移动，且横向凹槽23槽
底均匀设置有齿牙，齿牙用于与卡齿25配合，空心壳21右侧外壁底部且位于定位板22下方
的位置通过安装座、转轴和扭簧转动设置有转动杆24，转轴通过前后侧外壁的轴承活动设
置在安装座内右侧，扭簧套设在转动杆24外壁，扭簧一端与转动杆24外壁固定，另一端与安
装座内壁固定，用于使向下的转动杆24向上复位，转动杆24呈L形，且转动杆24远离空心壳
21的一端设置有与齿牙啮合的卡齿25，在上定位针27或下定位针刺入公路保护层的下表面
处时，卡齿25进入齿牙，使定位板22不会发生移动，提高使用的稳定性，进一步提高测量精
度，定位板22左侧固定设置有装配板26，装配板26起到支撑和装配结构的作用，装配板26远
离定位板22的一侧固定设置有多组上定位针27和多组下定位针，上定位针27和下定位针用
于刺入公路保护层的下表面处，装配板26的高度大于定位板22的高度，多组上定位针27均
设置有装配板26的左侧顶部，多组上定位针27等间隔设置，多组下定位针均设置有装配板
26的左侧底部，多组下定位针等间隔设置，多组上定位针27和多组下定位针的排布方向均
与定位板22的长度方向垂直，下定位针底部与定位板22底部位于同一平面，方便测量计算；

[0030] 如图1所示：角度自调机构3包括固定在下定位机构2顶部的U形座31，U形座31具体固定在空心壳21顶部，U形座31起到支撑和安装结构的作用，竖杆4通过前后侧外壁底部的
转轴转动设置U形座31内，前后侧转轴远离竖杆4的一端均采用轴承与U形座31内壁活动连
接，转轴的前端贯穿U形座31前侧并固定套设有从动齿轮32，从动齿轮32用于与主动齿轮36
配合，且从动齿轮32前侧外壁右端设置有角度传感器33，角度传感器33用于测量竖杆4转动
的角度，角度传感器33在本领域应用广泛，在此不另做详述，下定位机构2顶部且位于U形座
31右方的位置固定设置有支撑架34，支撑架34起到支撑和安装结构的作用，支撑架34前侧
外壁顶部固定设置有连接壳，连接壳起到保护内部结构的作用，其一侧设置有壳盖(图中未
示出)，方便维护内部结构，且连接壳内设置有微型伺服电机二35，微型伺服电机二35输出
端设置主动转杆，且主动转杆后端贯穿连接壳后侧和支撑架34前侧并固定套设有与从动齿
轮32啮合的主动齿轮36，通过微型伺服电机二35带动主动转杆正转或反转，通过主动齿轮
36和从动齿轮32的配合使竖杆4顺时针转动至垂直或逆时针转动至垂直；

[0031] 如图3、图4和图6所示：支撑座结构1顶部设置有PLC控制器8，PLC控制器8型号可采用为XM‑I13PLC，当然并不限于该型号，PLC控制器8顶部左侧设置有显示模块9，显示模块9
为PLC控制器8上的显示屏，用于显示计算模块15计算的结果，支撑座结构1后侧外壁左端固
定设置有蓄电池壳，用于保护和安装结构，蓄电池壳处于固定盘106的左方，蓄电池壳内设
置有蓄电池12，蓄电池12为本发明中的电器元件提供电力，定位横杆7底部开设有凹槽，且
凹槽内设置有激光测距传感器11，激光测距传感器11用于测出定位横杆7下表面至定位板
22上表面之间的距离，激光测距传感器11型号可采用为VL53L0，当然并不限于该型号，且激
光测距传感器11位于竖杆4左方，激光测距传感器11、垂直感应器10和角度传感器33均电性
输出连接数据采集模块13，数据采集模块13用于采集激光测距传感器11、垂直感应器10和
角度传感器33检测出的数值，数据采集模块13双向电性连接PLC控制器8，PLC控制器8双向
电性连接中央处理器14和电路控制模块19，中央处理器14进行数据的处理和判断，电路控
制模块19用于控制微型伺服电机一6和微型伺服电机二35的启闭，电路控制模块19分别电
性输出连接微型伺服电机一6和微型伺服电机二35，微型伺服电机一6和微型伺服电机二35
为动力结构，在本领域应用广泛，在此不另作详述，PLC控制器8电性输入连接蓄电池12，中
央处理器14电性输出连接计算模块15，计算模块15进行公路保护层的厚度计算，(需要注意
的时，上定位针27下表面至定位板22上表面之间的距离和定位板22上表面至定位板22下表
面之间的距离是不变的，均是固定数值)计算模块15分别电性输出连接扬声器模块17、显示
模块9和数据储存模块16，扬声器模块17为现有技术应用广泛的扬声器，具体设置在PLC控
制器8顶部，用于语音播报计算结果供工作人员了解，数据储存模块16为现有技术应用广泛
的扬声器储存卡或其他储存设备，方便后期工作人员调取查询等；

[0032] 如图1所示：定位横杆7底部左端开设有装配槽，且装配槽内固定设置有耐磨橡胶压块，耐磨橡胶压块降低定位横杆7与公路保护层的上表面接触的磨损，耐磨橡胶压块可采
用螺钉的方式固定在装配槽内，方便拆卸更换，且耐磨橡胶压块底部与定位横杆7底部位于
同一平面，提高测量的精准度。

[0033] 一种带有定位结构的公路工程监理用厚度检测设备的方法：

[0034] S1:当待测公路厚度处的地面为平面时，通过底座105接触地面，根据位于公路保护层的下表面的位置，手动拉动转动盘，进而带动拉杆107拉动弹簧109，使卡销108脱离卡
孔，再手动转动转动盘，进而通过拉杆107和拉杆107外壁的滑条与盲孔内的纵向滑槽使驱
动杆转动，驱动杆转动带动驱动齿轮104转动，通过驱动齿轮104和活动柱102上的齿牙配合
驱动活动柱102带动底座105移动，直至定位板22对应公路保护层的下表面的位置，调整好
后，松开转动盘，弹簧109带动转动盘复位，使卡销108进入对应的卡孔实现固定，拉动转动
杆24向下，使卡齿25脱离横向凹槽23内的齿牙，再推动定位板22使上定位针27刺入公路保
护层的下表面处，松开转动杆24，扭簧带动转动杆24向上复位，卡齿25进入齿牙进行固定，
之后，再驱动微型伺服电机一6带动螺杆18转动使定位横杆7在竖杆4高度方向的位置，使得
定位横杆7的下表面贴合到公路保护层的上表面，此时因为为平面所以垂直感应器10不会
检测到变化，从而角度自调机构3不会启动，而激光测距传感器11进行检测，将定位横杆7下
表面至定位板22上表面之间的距离发送给PLC控制器8，再通过PLC控制器8发送给中央处理
器14，中央处理器14发送给计算模块15进行计算：假设定位横杆7下表面至定位板22上表面
之间的距离为A，而上定位针27下表面至定位板22上表面之间的距离为B，通过公式：A‑B即
为公路保护层的厚度；

[0035] S2:当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向下倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板22对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板22使下定位针刺入
公路保护层的下表面处，下定位针与装配板26的连接处到从动齿轮32圆心的轴线所在的平
面的垂直距离为L，而垂直感应器10检测到竖杆4不为垂直状态，发送信号给PLC控制器8，
PLC控制器8通过电路控制模块19驱动微型伺服电机二35，微型伺服电机二35带动主动齿轮
36，通过主动齿轮36和从动齿轮32的配合使竖杆4转动至垂直状态，在竖杆4转动至垂直状
态时，PLC控制器8通过电路控制模块19关闭微型伺服电机二35，在转动至垂直状态后，角度
传感器33将竖杆4转动的角度数值发送给PLC控制器8，如步骤S1中所阐述进行操作，使定位
横杆7的下表面贴合到公路保护层的上表面，激光测距传感器11进行检测，将定位横杆7下
表面至定位板22上表面之间的距离发送给PLC控制器8，再通过PLC控制器8发送给中央处理
器14，中央处理器14发送给计算模块15进行计算：假设定位横杆7下表面至定位板22上表面
之间的距离为A，角度传感器33检测到的转动角度为θ，定位板22上表面至定位板22下表面
之间的距离为B，通过公式：A+B/cosθ‑L*sinθ即为公路保护层的厚度；

[0036] S3：当待测公路厚度处的地面由公路保护层处向上倾斜时，如步骤S1中所阐述进行操作，调节定位板22对应公路保护层的下表面的位置，再推动定位板22使上定位针27刺
入公路保护层的下表面处，上定位针27与装配板26的连接处到从动齿轮32圆心的轴线所在
的平面的垂直距离为L，而垂直感应器10检测到竖杆4不为垂直状态，发送信号给PLC控制器
8，PLC控制器8通过电路控制模块19驱动微型伺服电机二35，微型伺服电机二35带动主动齿
轮36，通过主动齿轮36和从动齿轮32的配合使竖杆4转动至垂直，在竖杆4转动至垂直状态
时，PLC控制器8通过电路控制模块19关闭微型伺服电机二35，在转动至垂直状态后，角度传
感器33将转动的角度数值发送给PLC控制器8，如步骤S1中所阐述进行操作，使定位横杆7的
下表面贴合到公路保护层的上表面，激光测距传感器11进行检测，将定位横杆7下表面至定
位板22上表面之间的距离发送给PLC控制器8，再通过PLC控制器8发送给中央处理器14，中
央处理器14发送给计算模块15进行计算：假设定位横杆7下表面至定位板22上表面之间的
距离为A，角度传感器33检测到的转动角度为θ，而上定位针27下表面至定位板22上表面之
间的距离为B，通过公式：A‑B+L*sinθ即为公路保护层的厚度；

[0037] S4：计算模块15进行计算的结果通过显示模块9显示出，再通过扬声器模块17播出供工作人员了解。

[0038] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。