CN104562903B - 找平系统、找平方法以及筑路机械 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种找平系统、找平方法以及筑路机械，所述找平系统包括控制器、找平传感器和致动装置，还包括平整度检测装置，所述控制器获取并根据所述平整度检测装置检测到的路面平整度来调整所述找平传感器的灵敏度。找平方法可概括为：若筑路机械行驶完第i段与行驶完第i‑1段预定距离所获得平整度相比更加趋近于平整度目标值，找平传感器的灵敏度的本次的调整趋势与上次的调整趋势保持相同；若筑路机械行驶完第i段与行驶完第i‑1段预定距离所获得平整度相比更加远离于平整度目标值，使找平传感器的灵敏度的本次的调整趋势与上次的调整趋势相反。

Description

找平系统、找平方法以及筑路机械
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种筑路机械的找平系统和找平方法。
背景技术
筑路机械(例如摊铺机和铣刨机)通常具有找平系统，以保证摊铺或者铣刨出的路面具有较好的平整度。找平系统一般包括控制器、找平传感器和致动装置(例如摊铺机的找平油缸)，传感器用于检测筑路装置(例如熨平板和铣刨鼓)或者铺筑、铣削的路面相对于找平基准的高度偏差，控制器则根据传感器获得的高度偏差控制致动装置以使筑路装置往高度偏差减小的方向运动来消除高度偏差，从而获得具有较好平整度的路面。
找平基准可以是相邻的已铺设好的路面，或者是现有的路缘。在某些情形下，勘测员会勘测将要铺设的路面并设置一系列标桩，且设置从一个标桩到另一个标桩的钢丝绳以作为找平基准。
找平传感器具有灵敏度，灵敏度为正值。灵敏度的大小决定了死区区间和/或比例区间的大小，通常死区区间和比例区间的大小均与灵敏度的大小成正比。当找平传感器检测到的高度偏差位于死区区间内时，控制器不发送控制指令给致动装置，从而筑路装置无动作；当找平传感器检测到的高度偏差超出死区区间而位于比例区间内时，控制器发送控制指令给致动装置，使得筑路装置往高度偏差为零的方向运动且其运动速度与找平传感器检测到的高度偏差成正比；当传感器检测到的高度偏差超出比例区间时，控制器发送控制指令给致动装置，使得筑路装置以最大速度往高度偏差为零的方向运动。
找平传感器的灵敏度对筑路机械铺筑、加工出的路面的平整度具有直接的影响，当灵敏度设置得过大或者过小都不利于获得更好的路面平整度。例如对于摊铺过程来说，当摊铺地基十分粗糙不平整的路面时，设置过小的找平传感器灵敏度往往是不利的，反之亦然。
现有技术中，找平传感器的灵敏度往往由施工人员手动设置或调节。灵敏度设置的合理性比较依赖于施工人员的经验，较有经验的施工人员通常可以设置一个对路面质量较为有利的灵敏度，而缺乏经验的施工人员则时常会设置一个不利于路面质量的灵敏度。而且，就判断何种灵敏度在具体工况下可以更好地获得高平整度的路面而言，即使最富经验的施工人员也不可能比具有编程计算能力的控制系统更具有优势。
中国专利号为CN102433825B和CN103290759A的专利均公开了一种摊铺机的找平系统和找平方法，其中找平传感器的灵敏度(灵敏度参数)由控制器根据施工工况数据和预设的施工工况数据与灵敏度的对应关系来自动设置找平传感器的灵敏度。然而施工工况数据至少包括摊铺速度、摊铺宽度、摊铺厚度、摊铺物料的温度、找平传感器的安装位置等，要获取这些数据要么需要多个传感器测量，要么需要人工获取并输入控制系统。而且要得出如此多的施工工况数据与找平传感器的灵敏度的对应关系，即使能够实现，也是极为复杂的。因此，此种技术方案在实际应用中也具有很多缺点。
另外，为本领域设计人员所熟知的是，有多种可以获得路面平整度的方法，例如采用3米直尺人工测量，或者由连续式平整度仪、颠簸累积仪等自动测量。
中国专利号为CN102076912B(优先权号为US12/215,472)的专利提供了一种关于获得摊铺路面的平整度的技术方案，由控制器根据找平系统的找平传感器的数据或者控制器的控制数据来计算获取所摊铺路面的平整度。
综上所述，如何以简单、可行的方法通过调整调平传感器的灵敏度来获得路面较好的平整度成为本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中筑路机械的找平系统和找平方法在调整找平传感器的灵敏度方面存在的不足，本发明提出了一种以简单可靠的方式来确保获得对于路面的平整度来说总是最优的灵敏度的找平系统、找平方法以及筑路机械。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种筑路机械的找平系统，筑路机械包括用于铺筑或加工路面的筑路装置，所述找平系统包括控制器、找平传感器和致动装置；所述找平传感器用于检测筑路装置的高度偏差，所述控制器获取并根据所述找平传感器检测到的高度偏差给所述致动装置发送控制指令以使所述筑路装置向高度偏差减小的方向运动，所述找平系统还包括用于检测路面平整度的平整度检测装置，所述控制器获取并根据所述平整度检测装置检测到的路面平整度来调整所述找平传感器的灵敏度。
本发明还公开了基于上述找平系统的找平方法，用于在筑路工序中调整所述找平传感器的灵敏度，包括以下步骤：
S10：设置找平传感器的灵敏度初始值S0和路面的平整度目标值Ftar；
S20：包括步骤S21至S24：
S21：设定筑路机械所要行驶的预定距离；
S22：控制器获得并记录筑路机械的行驶距离；
S23：当行驶距离达到预定距离时，控制器从平整度检测装置获取与预定距离相对应的路面的平整度初始值F0，并同时将控制器所记录的行驶距离重置为0；
S24：比较平整度初始值F0与平整度目标值Ftar大小，若F0≤Ftar，使S1与S0相同；若F0＞Ftar，调整找平传感器的灵敏度，使S1＞S0或S1＜S0；
S30：循环执行步骤S31至S33，直至筑路工序结束：
S31：控制器获得并记录筑路机械的行驶距离；
S32：当行驶距离达到预定距离时，控制器从平整度检测装置中获取与预定距离相对应的路面平整度Fi,并同时将控制器所记录的行驶距离重置为0；
S33：比较Fi与Ftar大小；
若Fi≤Ftar，使Si+1＝Si；
若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＞Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝aSi＞Si；若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＜Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝Si/a＜Si；
若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＞Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝Si/a＜Si；若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＜Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝aSi＞Si；
其中，a为灵敏度变化系数，且a>1；i为正整数；Si-1表示第i-1个循环的找平传感器的灵敏度，Si表示第i个循环的找平传感器的灵敏度，Si+1表示第i+1个循环的找平传感器的灵敏度，Fi表示第i个循环的平整度，Fi-1表示第i-1个循环的平整度。
优选地，所述预定距离为3米。
优选地，所述行驶距离由所述控制器根据筑路机械的行驶速度通过计算获得。
优选地，所述灵敏度变化系数a为常数。
优选地，所述灵敏度变化系数a为1.5。
优选地，所述灵敏度变化系数a为变量。
优选地，当Fi+1>Fi>Fi-1时，且a>2时，使a减小一半；当Fi+1＜Fi＜Fi-1时，使a增大一倍。
本发明还公开了包括上述找平系统的筑路机械。
与现有技术相比，本发明的找平系统、找平方法以及筑路机械的有益效果是：本发明通过获取连续、多段预定距离的路面的平整度并根据平整度来调整找平传感器的灵敏度，从而使灵敏度的调整不依赖于施工人员的经验，并通过调整灵敏度总能够获得符合要求的路面平整度。
附图说明
图1为本发明的筑路机械(摊铺机)的找平系统示意图；
图2为本发明的找平方法的流程图。
图中：
1-筑路装置；2-控制器；3-找平传感器；4-致动装置；5-平整度检测装置。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
如图1所示，筑路机械(例如：摊铺机和铣刨机)具有用于铺筑或加工路面的筑路装置1(例如：熨平板和铣刨鼓，熨平板为摊铺机的筑路装置1，用于铺筑路面，铣刨鼓为铣刨机的筑路装置1，用于加工路面)以及用于调节筑路装置1的位置的致动装置4(例如：找平油缸和支腿油缸，找平油缸为摊铺机的致动装置4，支腿油缸为铣刨机的致动装置4)。
如图1所示，本发明的实施例公开了一种用于筑路机械的找平系统，该找平系统包括控制器2、找平传感器3、致动装置4以及平整度检测装置5。找平传感器3用于检测筑路装置14或者铺筑、加工完的路面相对于找平基准的高度偏差；控制器2获取找平传感器3的高度偏差并且当高度偏差超出找平传感器3的灵敏度决定的死区区间时发送控制指令给致动装置4，以使致动装置4带动筑路装置1向高度偏差减小的方向运动；平整度检测装置5用于获取铺筑或加工完的路面的平整度，控制器2根据不断从平整度检测装置5获得的平整度并根据平整度不断调整并优化找平传感器3的灵敏度。如此，找平传感器3的灵敏度通过不断调整优化，使筑路机械利用筑路装置1的铺筑或加工能够获得符合要求的路面的平整度。
平整度检测装置5可以为附加的连续式平整度仪或者颠簸累积仪。另外,控制器2也可以根据找平传感器3的数据或者控制器2发送给致动装置4的控制数据来计算获得路面的平整度，由此实现平整度检测装置5的功能,可以降低本技术方案的实施成本。
找平传感器3的灵敏度通常是在找平传感器3上设置，当然也可以在控制器2中进行设置。
路面的平整度是影响路面质量的重要指标，可以有多种表示方式，例如标准差或者IRI(国际平整度指数)等。平整度的值越大，路面越不平整，反之，平整度的值越小，路面越平整。
本发明还公开了一种基于上述找平系统的找平方法。
在介绍本发明的找平方法前，首先对下文涉及到的符号进行解释说明以便本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案。
下文中：a为灵敏度变化系数，且a>1；i为正整数(即：i为预定距离的段数)；Si-1表示第i-1个循环的找平传感器3的灵敏度(即：Si-1表示第i-1段预定距离的找平传感器3的灵敏度)，Si表示第i个循环的找平传感器3的灵敏度(即：Si表示第i段预定距离的找平传感器3的灵敏度)，Si+1表示第i+1个循环的找平传感器3的灵敏度(即：Si+1表示第i+1段预定距离的找平传感器3的灵敏度)，Fi表示第i个循环的平整度(即：Fi表示第i段预定距离的路面的平整度)，Fi-1表示第i-1个循环的平整度(即：Fi-1表示第i-1段预定距离的路面的平整度)。
如图2所示，本发明的找平方法具体包括以下步骤：
S10：设置找平传感器3的灵敏度初始值S0和路面的平整度目标值Ftar。
找平传感器3的灵敏度初始值S0可以选用上一次施工过程中所获得的数据，也可以选用筑路机械生产厂家所预置的数据。路面的平整度目标值Ftar可以由筑路机械厂家根据行业标准要求和筑路机械本身的性能设定。本发明中，找平传感器3的灵敏度初始值S0以及路面的平整度目标值Ftar的设定和调整无需施工人员参与，当然在必要情况下，例如：路面的平整度目标值Ftar也可由施工人员根据施工的特殊需要而设定。
S20：在找平传感器3的灵敏度初始值S0和路面的平整度目标值Ftar设置完后，实施以下步骤：
S21：在控制器2中设定筑路机械所要行驶的预定距离。
S22：当找平传感器3检测到超出灵敏度初始值S0决定的死区区间的高度偏差时，控制器2控制致动装置4以使筑路装置1向高度偏差减小的方向运动，控制器2同时计算或直接获取并记录筑路机械的行驶距离。
S23：当筑路机械的行驶距离达到预定距离时，控制器2从平整度检测装置5中获取与预定距离相对应的路面的平整度初始值F0，并同时将控制器2所记录的行驶距离重置为0。
S24：比较F0与Ftar大小，若F0≤Ftar，说明在本段预定距离中，找平传感器3的灵敏度设置合理，在下一段的预定距离中，无需调整传感器的灵敏度，即：使S1＝S0；若F0＞Ftar，说明在本段预定距离中，找平传感器3的灵敏度设置不合理，在下一段预定距离中，需要调整找平传感器3的灵敏度，即：使S1＞S0或S1＜S0。
S30：在完成上述S20步骤后，循环执行以下步骤：
S31：当找平传感器3检测到超出灵敏度Si决定的死区区间的高度偏差时，控制器2控制致动装置4以使筑路装置1向高度偏差减小的方向运动，控制器2同时计算或直接获取并记录筑路机械的行驶距离。
S32：当行驶距离达到预定距离时，控制器2从平整度检测装置5中获取与预定距离相对应的路面的平整度Fi,并同时将控制器2所记录的行驶距离重置为0。
S33：比较Fi与Ftar大小：
若Fi≤Ftar，说明在本段预定距离中，找平传感器3的灵敏度设置合理，在下一段预定距离中，无需调整传感器的灵敏度，即：使Si+1＝Si。
若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＞Si-1，使找平传感器3在下一段预定距离中的灵敏度Si+1大于在本段预定距离中的灵敏度Si，即Si+1＞Si，并令Si+1＝aSi；若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＜Si-1，使找平传感器3在下一段预定距离中的灵敏度Si+1小于在本段预定距离中的灵敏度Si，即Si+1＜Si；并令Si+1＝Si/a
若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＞Si-1，使找平传感器3在下一段预定距离中的灵敏度Si+1小于在本段预定距离中的灵敏度Si，即Si+1＜Si；并令Si+1＝Si/a；若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＜Si-1，使找平传感器3在下一段预定距离中的灵敏度Si+1大于在本段预定距离中的灵敏度Si，即Si+1＞Si，并令Si+1＝aSi；
由上述可知，本发明的找平方法可概括为：若筑路机械行驶完第i段预定距离后所获得的平整度与行驶完第i-1段预定距离所获得平整度相比更加趋近于平整度目标值，找平传感器3的灵敏度的本次的调整趋势与上次的调整趋势保持相同，即：若Si＜Si-1，使Si+1＜Si，若Si＞Si-1，使Si+1＞Si；若筑路机械行驶完第i段预定距离后所获得的平整度与行驶完第i-1段预定距离所获得平整度相比更加远离于平整度目标值，使找平传感器3的灵敏度的本次的调整趋势与上次的调整趋势相反，即：若Si＞Si-1，使Si+1＜Si，若Si＜Si-1，使Si+1＞Si。
本发明的找平方法并没有通过控制器2根据施工工况数据和预设的施工工况数据与灵敏度的对应关系来自动设置找平传感器3的灵敏度。实际上施工工况数据至少包括摊铺速度、摊铺宽度、摊铺厚度、摊铺物料的温度、找平传感器3的安装位置等，要获取这些数据要么需要多个传感器测量，要么需要人工获取并输入控制系统。而且要得出如此多的施工工况数据与找平传感器3的灵敏度的对应关系，即使能够实现，也是极为复杂的。而本发明根据前段路面的平整度的变化趋势来调整灵敏度，调整后的灵敏度又会使得后段路面的平整度不断接近平整度目标值。
灵敏度变化系数a代表了每次调整灵敏度的程度。灵敏度变化系数a可以是常数，例如优选地为1.5。灵敏度变化系数a也可以为变量，优选地根据平整度的变化趋势进行调整。例如：当连续两段预定距离的平整度值均减小时，可以增大灵敏度变化系数a，从而增大灵敏度的调整程度；而当连续两段预定距离的平整度值均增大时，可以减小灵敏度变化系数a，从而减小灵敏度的调整程度。
本发明还公开了一种包括上述找平系统的筑路机械，该筑路机械由于具有了上述找平系统，能够铺筑或加工出符合要求的路面的平整度。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种筑路机械的找平系统，筑路机械包括用于铺筑或加工路面的筑路装置，所述找平系统包括控制器、找平传感器和致动装置；所述找平传感器用于检测所述筑路装置的高度偏差，所述控制器获取并根据所述找平传感器检测到的高度偏差给所述致动装置发送控制指令以使所述筑路装置向高度偏差减小的方向运动，其特征在于，
所述找平系统还包括用于检测路面平整度的平整度检测装置，所述控制器获取并根据所述平整度检测装置检测到的路面平整度来调整所述找平传感器的灵敏度。
2.一种基于权利要求1所述的找平系统的找平方法，其特征在于，用于在筑路工序中调整所述找平传感器的灵敏度，包括以下步骤：
S10：设置找平传感器的灵敏度初始值S0和路面的平整度目标值Ftar；
S20：包括步骤S21至S24：
S21：设定筑路机械所要行驶的预定距离；
S22：控制器获得并记录筑路机械的行驶距离；
S23：当行驶距离达到预定距离时，控制器从平整度检测装置获取与预定距离相对应的路面的平整度初始值F0，并同时将控制器所记录的行驶距离重置为0；
S24：比较平整度初始值F0与平整度目标值Ftar大小，若F0≤Ftar，使S1与S0相同；若F0＞Ftar，调整找平传感器的灵敏度，使S1＞S0或S1＜S0；
S30：循环执行步骤S31至S33，直至筑路工序结束：
S31：控制器获得并记录筑路机械的行驶距离；
S32：当行驶距离达到预定距离时，控制器从平整度检测装置中获取与预定距离相对应的路面平整度Fi,并同时将控制器所记录的行驶距离重置为0；
S33：比较Fi与Ftar大小；
若Fi≤Ftar，使Si+1＝Si；
若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＞Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝aSi＞Si；若Fi＞Ftar，Fi＜Fi-1，且Si＜Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝Si/a＜Si；
若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＞Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝Si/a＜Si；若Fi＞Ftar，Fi＞Fi-1，且Si＜Si-1，调整找平传感器的灵敏度，使Si+1＝aSi＞Si；
其中，a为灵敏度变化系数，且a>1；i为正整数；Si-1表示第i-1个循环的找平传感器的灵敏度，Si表示第i个循环的找平传感器的灵敏度，Si+1表示第i+1个循环的找平传感器的灵敏度，Fi表示第i个循环的平整度，Fi-1表示第i-1个循环的平整度。
3.根据权利要求2所述的找平方法，其特征在于，所述预定距离为3米。
4.根据权利要求2所述的找平方法，其特征在于，所述行驶距离由所述控制器根据筑路机械的行驶速度通过计算获得。
5.根据权利要求2所述的找平方法，其特征在于，所述灵敏度变化系数a为常数。
6.根据权利要求5所述的找平方法，其特征在于，所述灵敏度变化系数a为1.5。
7.根据权利要求3所述的找平方法，其特征在于，所述灵敏度变化系数a为变量。
8.根据权利要求7所述的找平方法，其特征在于，其中：
当Fi+1>Fi>Fi-1时，且a>2时，使a减小一半；
当Fi+1＜Fi＜Fi-1时，使a增大一倍。
9.一种筑路机械，其特征在于，包括如权利要求1所述的找平系统。
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