CN102174792B

CN102174792B - 浮动熨平板摊铺机智能gps高程和平均厚度控制系统

Info

Publication number: CN102174792B
Application number: CN 201110068416
Authority: CN
Inventors: 苌安
Original assignee: 苌安
Current assignee: Hefei era Intelligent Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: CN102174792A

Abstract

一种浮动熨平板摊铺机智能高程和厚度控制系统，由工业计算机、测量型GPS接收机、测距仪、倾角仪、位移传感器、速度传感器、纵坡仪等设备组成。在GPS模式下只要事先输入好设计数据，无需使用水准仪测量原地面高程，无需架设高程基准线，摊铺机两侧无需找平操作手，可以准确记录原地面和新摊铺路面的高程；平衡梁模式可以达到每毫米里程都有测量数据参与平均厚度计算，可以准确记录摊铺厚度；纵坡仪模式在传统控制方法的基础上可以准确记录实际摊铺厚度；另外三种工作模式可以快速转换，克服了原平衡梁模式起步阶段的缺点，保证GPS信号不正常时也可以继续摊铺，在路况设计复杂的情况下可以灵活转换。

Description

浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统

技术领域

本发明涉及一种浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均摊铺厚度的控制系统。系统使用测量型GPS接收机、速度传感器、位移传感器、纵坡仪、非接触式测距仪、工业计算机等设备以及计算机软件配合摊铺机的液压找平控制系统实现全自动路面高程和平均摊铺厚度的控制。只要事先在系统计算机控制程序中输入好设计数据，无需再使用水准仪测量原路面高程，无需架设高程基准线作为摊铺机纵坡仪的参考面，摊铺机两侧无需找平操作手。

本发明中所指的浮动熨平板摊铺机是指沥青砼摊铺机或摊铺其它筑路材料的摊铺机，以下涉及摊铺材料类型时一律仅以沥青砼为例。现有的浮动熨平板摊铺机有“戴纳派克F300CS沥青摊铺机”、“德玛格DF145CS沥青摊铺机”、“酒井PT310沥青砼摊铺机”、“华通动力WLT125多功能摊铺机”、“沃尔沃ABG7520履带式摊铺机”、“徐工RP951A多功能沥青砼摊铺机”等。

本发明中的工业计算机是指具备中央处理器、主板、内存、电源、显卡、输入输出设备、存储器、运算和逻辑部件以及控制器组成并能适应工业环境的设备。

背景技术

浮动熨平板摊铺机的长履带行进机构和浮动熨平板都可以对原路面的不平整情况进行一定程度的过滤，使摊铺出来的新路面比原路面更平滑，浮动熨平板摊铺机还要借助高程电子控制系统或厚度电子控制系统对摊铺机的找平油缸进行升降控制，使新路面的高程和厚度符合设计图纸要求。

现有的浮动熨平板摊铺机摊铺高程电子控制系统主要采用以下两种方法。

一、使用纵坡仪沿高程基准线移动，纵坡仪的滑杆与高程基准线相接触。使用纵坡仪找平的过程是这样的，测量员测量摊铺前的原路面点高程并与设计高程比较，计算出各个点位的理论摊铺厚度，一般纵向道路里程间隔10米横向道路宽度内间隔一个摊铺机熨平板宽度测量一个原路面点，点与点之间用竖桩架设细钢丝绳或导杆供纵坡仪在上面滑行，也可以利用道路上与道路纵断面曲线一致的附属构筑物作为基准高程的参考面，如路缘石、挡墙等，这样摊铺机摊铺出来的新路面纵断面线形状将和基准高程线保持一致。上述路面高程控制方法存在如下缺陷：1、需要人工测量计算原路面高程和新路面高程；2、需要人工架设摊铺高程基准线或基准面；3、路面高程的控制是以点代面，不能全面反映原路面高程对摊铺机高程的影响；4、如果是用钢丝绳架设高程，钢丝绳必然会有一定的下垂挠度造成基准高程不准确；5、竖曲线路段以折线形式代替曲线，摊铺出来的路面不平滑且与设计意图不符。

二、摊铺机3DTPS（全站仪）控制系统，该系统普及面不广。该系统可以预先把工程设计数据输入机载电脑，全站仪自动跟踪并精确测定安装在摊铺机上棱镜的三维位置，将数值无线传输到机载计算机内，结合其它传感器传出的数据，对摊铺机的位置和方向进行不间断的刷新调整。然后，机载计算机对设计位置和实际位置进行不断的比较，相应调整熨平板的高度和坡度。这种方法的缺陷是，现场至少需要两台全站仪交替使用才能实现连续摊铺；全站仪与摊铺机必须通视；需要专业技术人员现场监控；不能实现按平均厚度摊铺。

现有的浮动熨平板摊铺机平均摊铺厚度控制系统主要是“平衡梁系统”。现在最常用的“平衡梁系统”是非接触式平衡梁，这种平衡梁使用2个以上的测距仪连续测量仪器到原路面的高度，同时使用1个以上的测距仪连续测量仪器到新摊铺路面的高度，平衡梁处理器单元计算出所有到原路面的高度测量值的加权平均值和所有到新摊铺路面的高度测量值的加权平均值，并计算出这两个加权平均值的差值，平衡梁处理器单元根据这个差值向摊铺机找平信号处理单元发送控制指令。平衡梁找平的结果就是使摊铺机按照一定的平均厚度摊铺路面，在一定的长度范围内将路面的突出或下陷部分对路面高程的影响滤除掉，使摊铺好的道路比较平顺、平均摊铺厚度可以控制。非接触式平衡梁由于安装使用简便，已经逐渐取代了接触式平衡梁。使用平衡梁只能在原路面高程误差较小的情况下使用。现有非接触式平衡梁系统存在的技术缺陷是，受测距仪数量的限制，参加路面高度加权平均值计算的点的数量是有限的，不能全面反映原路面不平整情况，当路面高程变化波长与测距仪间距相同时还会发生控制错误。接触式平衡梁体积庞大，结构复杂，维护麻烦，控制精度受车轮数量和平衡梁长度影响。

图2是浮动熨平板摊铺机纵坡仪方法控制摊铺高程的示意图。摊铺机的提升油缸4在摊铺行走时随着熨平板6的浮动而自由升降，不主动对熨平板施加力的作用，熨平板牵引大梁滑块1随着找平油缸的升降而上下自由滑动，找平油缸2受摊铺机电路系统控制。图2的控制过程是这样的，首先测量员在原路面11上水准测量一系列间距为5米或10米的点的高程，根据这些原路面点的实测高程、新路面设计高程和松铺系数计算得到与这些点对应的沥青砼设计松铺厚度，按设计松铺厚度的高度9在原路面上架设钢丝绳基准线。纵坡仪3的滑杆在钢丝基准线上滑行，当摊铺机熨平板重力与松铺沥青砼的支撑力动态平衡时，熨平板行走高度也会较稳定，纵坡仪暂时处于信号零点位置。人工检查实际摊铺沥青砼路面8与设计松铺厚度的高度9是否在同一平面上，如果新铺沥青砼路面8偏低则调节纵坡仪上方的升降螺旋4使纵坡仪的位置相对于熨平板的位置下降，纵坡仪内部的角度传感器测量到纵坡仪与基准线的相对位置发生了变化，这时摊铺机根据纵坡仪信号判断需要提升找平油缸直至纵坡仪回到信号零点位置,相当于纵坡仪与钢丝基准线始终趋向于保持固定距离；反之如果新铺沥青砼路面8偏高则调节纵坡仪上方的升降螺旋使纵坡仪的位置上升，这时摊铺机根据纵坡仪信号判断需要下降找平油缸直至纵坡仪回到信号零点位置，经过对升降螺旋4的反复调节，新铺沥青砼路面8将趋向于与设计松铺高度9处于同一平面上。

如果沥青砼的摊铺厚度、沥青砼温度、摊铺速度、摊铺机夯锤振幅与频率、沥青砼级配等不发生大的变化，摊铺机正常行走时不需要人工反复调节手动螺旋4，当原路面11与钢丝基准线的相对距离发生变化时，摊铺机与基准线的相对位置也将发生变化，纵坡仪3与钢丝基准线的相对距离也将发生变化，摊铺机通过不断调节找平油缸牵引点高度使纵坡仪回到零点位置，此时熨平板仰角随着找平油缸发生的变化也将回到新的松铺沥青砼支撑力与熨平板重力的平衡点，熨平板底板的高度也将因为找平油缸牵引点的上下浮动而保持与钢丝基准线保持在同一平面上。

图2的工作过程有两个关键点，一是通过纵坡仪的自动调节作用使纵坡仪与基准线保持固定高差，从而使新铺路面与基准线在同一平面上，二是当新铺沥青砼即熨平板底板与基准线不在同一平面且纵坡仪仍处于零点位置时，人工调节纵坡仪高度使熨平板底板浮动至与基准线在同一平面位置。

在编制本发明系统计算机控制程序时还要涉及道路施工设计图纸关于路面空间位置的表示方法。道路设计图纸定义道路路面空间位置通过如下几种图示：1、道路平面图，有起点端线、终点端线、中心线、边线等组成，一般通过定义中心线的平面形状定义道路的走向，中心线由多条首尾相连接的直线段和曲线段组成；2、道路纵断面图，定义了道路中心线在垂直方向上的线形变化规律，纵断面图也由多条首尾相连接的直线段和曲线段组成；3、横断面图，定义道路路面在不同里程位置的截面形式,能反映距中心线不同距离点路面高程与中心点高程的高差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

1、浮动熨平板摊铺机摊铺前无需人工测量原路面高程，摊铺时无需人工检查新摊铺路面与基准线是否一致，无需人工调节纵坡仪高度，从而消除人工测量误差、高程点架设误差、基准线下挠度误差和人工检查调节纵坡仪高度的行为误差。

2、采用移动平均法计算平均摊铺厚度，厚度控制连续均匀。

3、实时记录实际摊铺厚度。

4、对原地面高程和新铺路面高程实现连续实时测量，不再是以点代线。

5、不同摊铺高程控制设备和平均厚度控制设备通过硬件开关或计算机程序参数选项实现转换使用，无需停机，无需更换数据线。

为了解决上述问题，本发明采用三种工作模式，分别是纵坡仪模式、平衡梁模式和GPS模式，三种模式可以任意切换。

本发明在GPS模式下，只要GPS接收机能接收到4颗以上合适位置的导航卫星信号，浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统可以准确测量原路面和新摊铺路面的高程。如图1所示，根据移动站GPS接收机6所测的三维坐标、测距仪1和10所测量的垂直高度数据、倾角仪5的所测量的水平角度数据，图3中所示的工业计算机可以计算出垂线A对应的原路面点三维坐标和垂线E对应的新铺路面点三维坐标，工业计算机根据这两处坐标数据和道路设计数据便有了控制摊铺机熨平板的行走高度的依据。在GPS接收机采样频率为15HZ，摊铺机行走速度为3m/min的情况下，摊铺机每行进3.3毫米本发明系统就测量计算1次原路面和新摊铺路面的高程，而人工测量通常是每10m测量一个高程数据，而且新铺路面高程不能实时测量并用于摊铺控制。本发明系统可以自动测量原路面高程和新摊铺路面高程并实时与设计高程相比较，自动调整摊铺机的工作状态使新摊铺路面高程达到设计要求。

如图3所示，如果仅使用工业计算机、速度传感器、位移传感器和各个测距仪则构成本发明的平衡梁模式，工业计算机根据速度传感器可以分析出摊铺机所处的里程位置，这样工业计算机就可以对连续记录的测距仪数据按等间距里程进行筛选，剔除重复数据和特异数据，比如每1cm道路里程保留一组测距仪的测量数据。平衡梁模式半幅使用4个测距仪，在测距仪采样频率为50KHZ，摊铺机行走速度为3m/min的情况下，每1微米里程本发明系统可以测量记录2个原路面点和2个新摊铺路面点的测距仪垂直高度数据。每个点的摊铺厚度都是由约6~10米范围内上百万个测距仪高度数据的平均值决定的。这种精度是人工测量无法达到的。

本发明在GPS模式下可以根据原路面高程和新铺路面高程计算出新铺路面厚度。在本发明任意模式下，包括GPS模式，如图1所示，工业计算机根据图位号10、11的测距仪数据可以计算出测距仪7到实际摊铺路面线14延长线的距离，测距仪7所测高度减去这个距离就是预测的实际摊铺厚度。一般新铺好的沥青路面用3米直尺测量平整度都在2毫米以内，因此这种预测厚度与实际厚度间的误差也在2mm以内，总体平均厚度误差更小。

现有平衡梁设备在摊铺机起步阶段是需要关闭的，一般先使用纵坡仪将路面高程控制平顺后再转换为使用平衡梁设备，纵坡仪模式转换为平衡梁模式时需要暂停摊铺机，拔掉纵坡仪数据传输线，然后换上平衡梁的数据传输线再继续摊铺。如图3所示，本发明中所有的仪器数据传输线均连接至集线盒，所有仪器数据传送到集线盒的数据缓冲区，工业计算机再从集线盒中读取数据。纵坡仪模式、平衡梁模式和GPS模式之间的转换通过计算机参数程序来实现，无需停机，无需更换数据传输线。

在本发明的GPS模式下，系统计算机控制程序需要读取设计图纸数据，将设计图纸数据转换为计算机可识别的代码也是本发明内容的一部分。本发明将设计图纸中的平面图、纵断面图和横断面图视为若干个边界曲面（有封闭边界的空间曲面）数学模型，每一个边界曲面视为若干个平面四边形、三角形和线段组成，平面四边形、三角形和线段等对象可以被少数几个有三维坐标的空间点固定，每个空间点的三维坐标由三个浮点数组成，浮点数可以直接被计算机高级编程语言识别计算。在计算机编程时，平面四边形、三角形和线段被统一定义成平面四边形数据对象，三角形和线段被看作是平面四边形的特例。在C++编程语言中可以按下述方法定义三维点坐标结构和平面四边形类。

Struct three_dot//定义三维坐标点结构

{

Float x;

Float y;

Float z;

}

class quadrangle//定义平面四边形类

{

Public:

Struct three_dot one //第一个角点

Struct three_dot twe //第二个角点

Struct three_dot three //第三个角点

Struct three_dot four //第四个角点

Struct three_dot someDot//需要查询的点

//声明查询某个点是否在四边形内部的函数

int Lookup(someDot,one,twe,three,four)

// 计算四边形内部freeDot点的未知坐标

void Cal(someDot,one,twe,three,four)

}

//定义结束。

附图说明

图1是本发明半边系统的工作过程侧立面示意图。其中图位号1、7、10、11是非接触式测距仪；图位号2是位移传感器；图位号3是摊铺机找平油缸；图位号4是纵坡仪高度手动调节装置；图位号5是倾角仪；图位号6是移动站GPS接收机；图位号8是摊铺机熨平板提升油缸；图位号9是纵向支撑梁；图位号12是摊铺机的行进方向；图位号13是纵坡仪；图位号14是松铺沥青砼的实际高度线；图位号15是设计松铺沥青砼的高度线；图位号16是压实沥青砼的设计高度线；图位号17是未摊铺沥青砼前的原路面高度线；图位号18是摊铺机熨平板；图位号A是图位号1测距仪对应的原地面垂线；图位号B是摊铺机熨平板牵引大梁滑块对应的原地面垂线；图位号C是纵坡仪滑杆与摊铺高程基准线接触点对应的原地面垂线；图位号D是图位号7测距仪对应的原地面垂线；图位号E是图位号10测距仪对应的原地面垂线；图位号F是图位号11测距仪对应的原地面垂线。垂线A与设计松铺基准线15的交点就命名为A15,其它垂线与横线的交点按同样规则命名。

图2是现有摊铺机使用纵坡仪找平工作过程的侧立面示意图。其中图位号1是摊铺机熨平板牵引大梁滑块；图位号2是摊铺机找平油缸；图位号3是纵坡仪；图位号4是纵坡仪高度手动调节装置；图位号5是摊铺机熨平板提升油缸；图位号6是摊铺机熨平板；图位号7是摊铺机的行进方向；图位号8是实际松铺沥青砼的高度线；图位号9是设计松铺沥青砼的高度线；图位号10是压实沥青砼的设计高度线；图位号11是未摊铺沥青砼前的原路面高度线；图位号A是摊铺机熨平板牵引大梁滑块对应的原地面垂线；图位号B是纵坡仪与松铺基准线接触点对应的原地面垂线；图位号C是人工测量新铺路面与设计基准线是否一致的测量断面位置。

图3是本发明半边系统的平面布置示意图。其中图位号1是纵向支撑梁；图位号2是摊铺机主机；图位号3是摊铺机熨平板；图位号4是摊铺机纵向中分线。

图4是工业计算机中运行的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统软件主进程软件流程图。

图5是工业计算机中运行的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统软件GPS模式进程软件流程图。

图6是工业计算机中运行的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统软件平衡梁模式进程软件流程图。

图7是工业计算机中运行的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统纵坡仪模式进程软件流程图。

具体实施方式

实施例1：

图1和图3分别为本发明实施例1的立面示意图和平面示意图。下面对实施例1中的设备组成和各自的功能作出说明。

如图3所示，1台工业计算机、1台参考站GPS接收机、1套无线数据通讯设备、1台位移传感器、1台速度传感器、4台测距仪、1台移动站GPS接收机、1台纵坡仪、1个手动控制盒和1个集线盒组成浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统的半幅控制系统，可以单独工作并控制摊铺机单侧摊铺高程。图位号4是摊铺机的纵向中分线，如果另外半幅也安装1台位移传感器、1台速度传感器、4台测距仪、1台移动站GPS接收机、1台纵坡仪、1个手动控制盒、1个集线盒并与工业计算机相通讯，则1台工业计算机、1台参考站GPS接收机、1套无线数据通讯设备、2台位移传感器、2台速度传感器、8台测距仪、2台移动站GPS接收机、2台纵坡仪、2个手动控制盒、2个集线盒组成完整的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统。

工业计算机通过集线盒接收位移传感器、速度传感器、测距仪、移动站GPS接收机、纵坡仪、手动控制盒等仪器的输出数据，通过无线数据通讯设备接收参考站GPS接收机的输出数据。工业计算机实时接收各个设备仪器的数据并加工处理成原路面和新铺路面的实测三维坐标以及摊铺断面所在里程位置，根据与该道路里程位置的设计数据比较，计算机向摊铺机的信号处理单元发送找平油缸相应动作指令并实时显示工作状态。如图1所示，移动站GPS接收机固定于与摊铺机熨平板牵引大臂相连接的纵向支撑梁9上并实时向工业计算机传输GPS坐标数据，工业计算机通过高精度的实时动态差分DGPS RTK（Real-Time-Kinematics）技术实时根据参考站GPS接收机的数据改正移动站GPS接收机的数据，改正后的数据用于程序控制。在纵向支撑梁9上安装4个非接触式测距仪，位置分别位于图位号1、7、10、11（在图1中分别是测距仪1、测距仪2、测距仪3、测距仪4），4个测距仪的测量起始位置在一条直线上，相当于相同型号的测距仪安装于同一条直线上。如图1所示，测距仪1和测距仪7测量测距仪到原路面17的距离，测距仪10和测距仪11测量测距仪到新摊铺且尚未碾压的沥青砼面14的距离，倾角仪5测量纵向支撑梁9相对于水平面的倾斜角度。通过安装于纵向支撑梁9上的各台仪器可以得到每台测距仪扫描的地面点的三维坐标。如图3所示，摊铺机两边找平油缸位置各安装1个位移传感器（图1中的图位号2）测量找平油缸的升降距离供系统计算机控制程序使用，摊铺机两边行走部件上各安装1个速度传感器测量摊铺机的行走里程作为计算机判断摊铺机位置的依据。

下面说明实施例1的工作方法。

如图4所示，本发明系统计算机控制程序主进程的软件流程是这样的,首先计算机为每个测距仪、参考站GPS接收机、移动站GPS接收机、倾角仪、位移传感器、速度传感器、和手动控制盒向计算机传送的数据分别建立一个数组对象，存储从集线盒缓冲区读取的所有设备仪器的测量数据。除手动控制盒外分别计算每个仪器设备在固定里程长度范围内所有有效测量数据的平均值作为该段里程的代表值，按道路里程顺序将这些代表值存入各自的数组对象中，如果按每厘米一组数据来存储数据，摊铺机行驶距离达1米时，每个仪器设备对应的数组中各存储100个数据供系统计算机控制程序使用，这些数组中的数据需要定时存入磁盘文档永久保存。主进程对控制参数c赋值为1后进入进入“模式选择”判断，主进程根据系统计算机控制程序设定值或硬件开关的选择值选择或者进入“GPS模式进程”，或者进入“平衡梁模式进程”，或者进入“纵坡仪模式进程”。当选择进入“GPS模式进程”时，因为GPS数据会在一定程度上受到周围建筑物或其它高大物体以及运行时段的影响，主进程首先判断GPS数据是否正常，是否已采集了足够支撑系统准确运行的GPS数据，如果满足条件则进入“GPS模式进程”；相反如果不满足条件则设定平衡梁控制厚度为当前摊铺厚度然后进入“平衡梁模式进程”。不管哪种模式进程都有一个进程出口，从这个出口再进入主进程中的“模式选择”入口。

如图5所示，是本发明系统计算机控制程序“GPS模式进程”的软件流程图，进程首先计算实际松铺沥青砼高度（图1中交点E14）与设计松铺沥青砼高度（图1中交点E15）的高差h2和如图1所示交点C15与交点C9的垂直距离h,第一次从“主进程”中进入“GPS模式进程”时，参数c等于1, 系统计算机控制程序计算h1并将参数c赋值为0，h1的值等于交点C16与交点C9的垂直距离。程序接着比较h与h1的差值绝对值是否小于允许误差参数a，第一次比较h与h1值肯定是相同的，也即｜h-h1|<=a，程序按“Y”选项发送一次“停止找平油缸升降”指令，由于此时找平油缸没有动作，因此找平油缸对此指令不会发生反应。程序接着比较h2的绝对值是否小于实际松铺沥青砼高程允许误差参数b,如果｜h2|<=b，程序将返回主进程并进入图4中“主进程”中的“模式选择”入口，系统计算机控制程序“模式选择”如果未发生变化，程序将再次进入“GPS模式进程”，程序再次计算h2、h，由于c值当前等于0，程序不再计算h1，h1的值保持不变，c值也仍然保持为0。由于摊铺机在行走过程中原路面高程的变化会使图1中交点C9的高度发生变化，同时根据设计数据交点C15的高程值也随着摊铺里程的变化而变化，因此h值随着摊铺机的移动不断发生变化，h与h1的差值也将发生变化，如果h与h1的差值绝对值大于允许误差参数a，程序继续判断是否h-h1>a,如果是，系统计算机控制程序发出“找平油缸上升”的指令，反之发出“找平油缸下降”的指令，经过若干个循环的调整，一定会达到｜h-h1|<=a 条件。这时参数a和参数b举例均可以设为3mm。

上一段文字叙述的软件流程目的就是使摊铺机熨平板的行走高度变化趋势与设计松铺基准线变化趋势一致，这样的高程控制原理就相当于在横线16位置有一道钢丝，在摊铺机C垂线位置安装1台纵坡仪，纵坡仪的感应点在交点C15，达到按照图2的纵坡仪找平模式行走的效果。

下面叙述如何实现GPS模式进程软件流程如何实现图2中纵坡仪找平模式中人工调节纵坡仪高度的功能。

如图5所示，当系统计算机控制程序满足｜h-h1|<=a 条件时，程序进入“Y”分支，发出“停止找平油缸升降”指令后，程序开始比较是否|h2|<b,b是沥青砼实际松铺高程允许误差参数，如果满足条件，系统计算机控制程序返回“主进程”，否则开始比较是否h2>b，也即实际松铺高程高于设计松铺高程（反映在图1中就是横线14高于横线15），系统计算机控制程序指令摊铺机找平油缸下降，否则程序指令摊铺机找平油缸上升，程序根据图1中位移传感器2的数据循环判断找平油缸是否到达指定位置，到达后发出停止找平油缸升降的指令，系统计算机控制程序等待摊铺机行驶距离大于设定长度参数d（举例可以设为1m），目的使熨平板的行走高度相对稳定，然后对参数c赋值为1, 程序返回“主进程”。

结合图1和图2对图5中实现图2中纵坡仪找平模式中人工调节纵坡仪高度的功能做进一步解释，当混合料级配、摊铺速度、混合料温度、摊铺机夯锤与熨平板振动频率振幅、摊铺厚度等因素发生变化时，熨平板重量与松铺沥青砼的支撑力的平衡会发生变化，即E14和E15距离会发生改变，当E14离E15距离超出允许误差参数b时，必须升降找平油缸使熨平板的仰角发生变化，从而使熨平板在高度不变的情况重新使熨平板重量与松铺沥青砼的支撑力达到平衡。升降找平油缸就会使C9与C16的距离h发生变化，为了使C9与C16间的新距离得到保持，需要调整h的基准值h1，这种调整相当于图2中传统纵坡仪方式控制高程时人工测量新摊铺路面与设计松铺基准线的一致性，如不一致则调节旋纽4升降纵坡仪高度。程序发现h2绝对值大于b则指令摊铺机找平油缸下降，升降距离达到h2时（通过安装于图1中位置2的位移传感器数据判断），系统计算机控制程序指令摊铺机停止升降找平油缸动作，等摊铺机行驶距离大于设定距离后（通过安装于行走机构的速度传感器数据判断），即熨平板不再升降时，对c赋值为1，然后系统计算机控制程序返回“主进程”，程序也将重新计算h1。程序每次较正h2误差后的h1值将保持至下一次较正h2误差，达到了图2纵坡仪基准线找平方法中人工调节旋纽4的效果。

如图4所示，系统计算机控制程序的“平衡梁模式进程”有两个进程入口，一是从主进程中“模式选择”的“平衡梁模式”出口，二是从主进程中“模式选择”的“GPS模式”出口，但未达成“有足量GPS数据”条件，从“N”出口进入。

设备仪器参见图1,平衡梁模式进程的软件流程如图6所示，定义设计松铺厚度为a,实际松铺厚度允许误差为b。进程首先判断有没有与当前里程对应的测距仪数据，如果没有则返回主进程，如果有则计算垂线D前后相等距离（不超过垂线A和垂线D的距离）内所有测距仪1所测量数据的平均值h1。由于测距仪1、7、10、11安装于一条直线9上且测距仪之间的间距为已知，根据测距仪10、11的数据可以推算出垂线D与横线14延长线的交点D14与交点D9的距离h2，如果|h1-h2-a|<=b，则程序返回主进程，如果h1-h2-a>b，平均摊铺厚度偏厚，程序指令摊铺机找平油缸位置下降；如果h1-h2-a<-b，平均摊铺厚度偏薄，程序指令摊铺机找平油缸位置上升。进程通过找平油缸位移传感器判断找平油缸升降距离是否达到|h1-h2-a|的距离，如达到则发出停止找平油缸升降的指令，程序返回主进程。

如图7所示，如果主进程中“模式选择”后进入“纵坡仪模式进程”，系统计算机控制程序根据纵坡仪的信号数据判断纵坡仪内部角度传感器数值是否在设定误差范围内，在设定范围内则停止找平油缸动作，不在设定范围内则根据纵坡仪的信号规则上升或下降找平油缸。

实施例2：

在实施例1的基础上，半幅浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统增加一个移动站GPS接收机，去除倾角仪，两个移动站GPS接收机分别安装于图1中的图位号1位置和图位号10位置，这样通过1位置移动站GPS接收机和测距仪可以获得A17点的三维坐标，通过1位置移动站GPS接收机和测距仪可以获得E14点的三维坐标，除了获取原路面点和新摊铺铺路面点的坐标方法不同外，本实施例在其它方面与实施例1相同。

实施例3：

在实施例1的基础上，和目前RTK测量型GPS接收机的工作方法相同，移动站GPS接收机直接接收参考站GPS接收机的数据并实时改正自身的测量数据，然后将改正后的数据发送给工业计算机使用。工业计算机不承担RTK的计算工作。

实施例4：

在实施例2的基础上，和目前RTK测量型GPS接收机的工作方法相同，所有移动站GPS接收机直接接收参考站GPS接收机的数据并实时改正自身的测量数据，然后将改正后的数据发送给工业计算机使用。工业计算机不承担RTK的计算工作。

实施例1的优点是成本低，倾角仪的成本要比移动站GPS接收机低很多；实施例1的缺点是倾角仪对路面高程的影响误差与其与测距仪的距离成正比；实施例2的优点是数据更精确，数据不受距离影响，但是成本太高。实施例3和实施例4的优点是GPS接收机可以与其它测量领域通用，可以在某些企业节省采购成本，缺点是GPS接收机算法升级麻烦，计算功能没有计算机强大。实施例1和实施例2中的GPS接收机可以利用GPS板卡定制，计算单元充分利用工业计算机，供电单元直接使用摊铺机直流电源（参考站不可以），不需要手薄功能，这样可以缩减GPS接收机约80%的成本。

Claims

1.一种浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统，其特征在于，由GPS移动站接收机、GPS参考站接收机、无线通讯设备、工业计算机、测距仪、位移传感器、速度传感器、倾角仪、纵坡仪、集线盒、手动控制盒和固定装置等组成，熨平板前面的两个测距仪测量仪器本身到摊铺前的原地面垂直距离，熨平板后面的两个测距仪测量仪器本身到新摊铺路面的垂直距离，倾角仪测量安装GPS移动站接收机、测距仪的纵向支撑梁与水平面的相对角度；速度传感器测量摊铺机的行走速度；位移传感器测量摊铺机找平油缸的垂直伸缩距离，GPS移动站接收机、测距仪、位移传感器、速度传感器、倾角仪、纵坡仪、手动控制盒数据首先传送到集线盒，再由集线盒将数据传送到工业计算机。

2.如权利要求1所述的浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统，其特征在于，计算机根据参考站GPS接收机和移动站GPS接收机的数据通过RTK技术解算出移动站GPS接收机的正确三维坐标，或者移动站GPS接收机根据接收到的参考站GPS接收机的数据通过自带的软硬件利用RTK技术解算出正确的自身三维坐标并将此坐标实时传送给工业计算机。

3.一种使用如权利要求1所述的控制系统对浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度的控制方法，其特征在于，包括GPS摊铺高程控制方法，平均摊铺厚度控制方法或按基准线控制摊铺高程方法。

4.如权利要求3所述的浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度控制方法，其特征在于，计算机为每个测距仪、参考站GPS接收机、移动站GPS接收机、倾角仪、位移传感器、速度传感器、和手动控制盒向计算机传送的数据分别建立一个数组对象，存储从集线盒缓冲区读取的所有设备仪器的测量数据，除手动控制盒外分别计算每个仪器设备在固定里程长度范围内所有有效测量数据的平均值作为该段里程的代表值，按道路里程顺序将这些代表值存入各自的数组对象中，这些数组中的数据需要定时存入磁盘文档永久保存，系统计算机控制程序首先进行摊铺控制方法的选择，并根据系统计算机控制程序设定值或硬件开关的选择值选择开始GPS摊铺高程控制方法，或者开始平均摊铺厚度控制方法，或者开始纵坡仪摊铺高程控制方法，当选择开始“GPS摊铺高程控制方法”时，系统计算机控制程序首先判断GPS数据是否正常，是否已采集了足够支撑系统准确运行的GPS数据，如果满足条件则开始GPS摊铺高程控制方法，相反如果不满足条件则设定平均摊铺厚度控制方法中的设定厚度为当前摊铺厚度然后开始平均摊铺厚度控制方法，三种控制方法进行一次完整的控制后再由系统计算机控制程序选择摊铺控制方法。

5.如权利要求3所述的浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度控制方法，其特征在于，在GPS摊铺高程控制方法中，计算机根据移动站GPS接收机本身的空间三维坐标数据、倾角仪的水平倾角数据和测距仪的距离数据计算出原地面高程和新摊铺且尚未碾压的新铺路面高程，计算机根据原地面高程数据和设计高程数据计算出理论摊铺厚度，进而计算出理论松铺厚度，进而确定原地面各个点的理论松铺高程，计算机连续比较熨平板与找平油缸之间纵向支撑梁上某个设定点A与A点所对应地面点的设计松铺高程点间的距离是否保持为设定值H，当发现结果为“否”时就指令摊铺机升降找平油缸，使结果变为“是”，计算机控制摊铺机升降找平油缸改变找平油缸牵引点高度，从而控制与熨平板牵引大臂连为一体的纵向支撑梁的倾角，从而控制点A的高度，从而控制A与点A对应的原路面点的设计松铺高程点保持固定高差H，从而控制浮动熨平板的行走高程与设计松铺高程保持一致的变化规律，计算机比较新摊铺且尚未碾压的路面高程与设计松铺高程的差值，如高差超过允许范围，则调整设定值H的数值，摊铺机必须重新较正找平油缸牵引点的位置，从而使点A与点A对应的原路面点的设计松铺高程点保持住新的固定高差H，从而控制熨平板底板高程与设计松铺高程相同。

6.如权利要求3所述的浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度控制方法，其特征在于，在平均摊铺厚度控制方法中，计算机根据所有安装在与熨平板牵引大臂连为一体的纵向支撑梁上的倾角仪、测距仪的测量数据，和安装于行进装置上的摊铺速度传感器、找平油缸位移传感器的测量数据，以及手动控制盒的操作数据，为了控制熨平板与找平油缸之间纵向支撑梁上某点Ａ对应的地面点的摊铺高程，计算机计算出A点前后各相等距离的里程范围内的所有置于摊铺机熨平板前端的测距仪在此里程范围内的测量数据的平均值b，计算机根据置于摊铺机熨平板后面的两个测距仪的测量数据和各测距仪之间的距离计算出A点到新铺路面延伸面的垂直距离h，(b-h)就是A点的控制厚度，如果(b-h)大于计算机设定厚度，则下降摊铺机找平油缸，如果(b-h)小于设定厚度，则上升摊铺机找平油缸。

7.如权利要求3所述的浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度控制方法，其特征在于，在按基准线控制摊铺高程方法中，计算机根据纵坡仪信号向摊铺机信号处理单元发送找平油缸的升降或停止升降指令。

8.如权利要求3所述的浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均厚度控制方法，其特征在于，计算机根据置于摊铺机熨平板后面的两个测距仪所测量数据和各测距仪之间的距离，计算出距摊铺机熨平板较近的置于熨平板前端的测距仪m到新铺路面延伸面的垂直距离h2，测距仪m测量的到原地面距离为h1,则（h1-h2）就是测距仪m对应新铺路面点的预测实际松铺厚度，可以估计为实际松铺厚度。