CN104947571A - 用于特别是在压路机中通过消除周期性出现的测量伪像来校正测量值曲线的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于特别是在表示压路机的碾压滚轮的运动的测量值曲线中通过消除周期性出现的测量伪像来校正测量值曲线的方法，该方法包括下列措施：a)提供表示周期性重复事件的测量值曲线(M)；b)将测量值曲线(M)划分成与周期性重复事件的依次接连的多个周期(P)相对应的周期测量值曲线；c)根据与多个周期(P)对应的周期测量值曲线求出平均的周期测量值曲线；d)形成在与多个周期(P)对应的周期测量值曲线和平均的周期测量值曲线之间的差，以提供与周期(P)分别对应的差异周期测量值曲线；e)根据差异周期测量值曲线，对周期性重复事件的多个依次接连的周期(P)确定经校正的测量值曲线。

Description

用于特别是在压路机中通过消除周期性出现的测量伪像来校正测量值曲线的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，借助该方法能够例如在具有至少一个碾压滚轮的压路机中消除包含在表示碾压滚轮的运动的测量值曲线中的测量伪像，该压路机运动经过地基以用于碾压地基，例如砾石、柏油或土壤。

背景技术

用于碾压地基的压路机通常具有碾压滚轮，该碾压滚轮不仅通过其静态超载负荷来碾压地基，而且也通过叠加在该碾压滚轮的旋转运动上的高频率的周期性振荡运动、即沿碾压滚轮的周向运动或者说摆动运动、即上下来回运动来碾压地基。为了产生叠加在转动上的运动分量，对此在碾压滚轮的内部中提供非平衡质量和驱动装置。由于该附加质量，不可避免地出现静态的或者动态的不平衡度。这导致在碾压滚轮的旋转运动上叠加有由该不平衡度所引起的周期运动，该运动的周期通常相当于旋转运动的周期或者说频率。

如果需要例如通过检测这种碾压滚轮的运动状态而得到待碾压地基的压实度，那么必须获得非常精确的关于碾压滚轮的运动状态、即例如加速度的信息。在反映这种碾压滚轮的运动的测量值曲线中，由于这种不平衡度所引起的测量伪像妨碍这种测量值曲线的可分析性，例如分析这种测量值曲线用于得到关于地基压实度的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于校正测量值曲线的方法，借助该方法能够以简单同时可靠的方式消除周期性出现的测量伪像。

根据本发明，通过一种用于特别是在表示压路机的碾压滚轮的运动的测量值曲线中通过消除周期性出现的测量伪像来校正测量值曲线的方法实现了该目的，该方法包括下列措施：

a)提供表示周期性重复事件的测量值曲线；

b)将测量值曲线划分成与周期性重复事件的依次接连的多个周期相对应的周期测量值曲线；

c)根据与多个周期对应的周期测量值曲线求出平均的周期测量值曲线；

d)形成在与多个周期对应的周期测量值曲线和平均的周期测量值曲线之间的差，以提供与周期分别对应的差异周期测量值曲线；

e)根据差异周期测量值曲线，对周期性重复事件的多个依次接连的周期确定经校正的测量值曲线。

在根据本发明的方法中，各个测量值曲线以其周期进行划分，该周期相当于例如碾压滚轮分别旋转一周，以此作为周期性重复事件。在考虑到针对该周期所形成的平均的周期测量值曲线的情况下，对每个这种周期进行校正。然后，经校正的所有周期测量值曲线能够再次组成整体的经校正的测量值曲线，该测量值曲线可用于例如对待碾压地基的压实度进行最大程度地分析利用。

因为原则上以此为基础，即，压路机在待压实地基上运动时，该压路机没有始终以相同的速度运动，即碾压滚轮旋转一周的周期长度、例如持续时间不是始终相同的，例如也通过由于周期性的振荡运动所产生的滑转而影响，所以多个周期可能包括不同周期长度的周期，并且措施b)能够包括措施b1)，该措施用于对周期测量值曲线进行长度标准化，以提供在相同长度、即例如持续时间上延伸的经长度标准化的周期测量值曲线。通过对待考虑的周期测量值曲线进行长度标准化使得，以简单的方式从所有这些周期测量值曲线中得出平均值、即所述的平均的周期测量值曲线。

针对该长度标准化，例如措施b1)包括：分别以对所有周期测量值曲线来说相同的预定数量的等距离的采样点对周期测量值曲线进行采样，并且根据包含在每个周期测量值曲线中的采样结果，能够通过对所有周期测量值曲线来说等距离的依次接连的、周期测量值曲线的采样结果的布置求出经长度标准化的周期测量值曲线。

因为经过较长的运动持续时间，测量值曲线的整体水平会发生变化，即，各种周期测量值曲线会处于不同的水平，所以进一步规定，措施b)包括：措施b2)，该措施用于从所对应的周期测量值曲线中减去为每个周期测量值曲线求出的周期测量值曲线平均值，以提供经移动的周期测量值曲线。

为了求出平均的周期测量值曲线，有利的是可以使用在措施c)中经长度标准化或/和经移动的周期测量值曲线。

为了形成平均的周期测量值曲线，例如能够规定，措施c)包括：措施c1)，该措施用于通过从多个周期测量值曲线中产生平均值、优选算术平均值来提供平均值周期测量值曲线。

因为通常来说，这种平均值周期测量值曲线的起始点和结束点彼此是不同的，所以进一步规定，措施c)包括：措施c2)，该措施用于使多个平均值周期测量值曲线相互接合并且用于使直接依次接连的平均值周期测量值曲线在邻接位置处相互匹配，以提供在多个、优选至少三个周期上连续延伸的平均值总测量值曲线。使直接依次接连的、原则上彼此相同的平均值周期测量值曲线相互匹配可以通过传统的拟合法实现，并且使得，起始点和结束点在各个周期边界处位于相同的水平。然后能够进一步规定，措施c)包括：措施c3)，该措施用于确定与平均值总测量值曲线的周期对应的测量值曲线，以作为平均的周期测量值曲线。即，选取单一的周期和包含于其中的、平均值总测量值曲线的一个区段作为平均的周期测量值曲线，由此原则上存在有该周期的测量值曲线，该测量值曲线一方面是从对应于各种周期的周期测量值曲线中求出，另一方面对该测量值曲线进行处理或者说调整，使得起始点和结束点分别处于相同的水平上。对此有利的是，在措施c3)中采用其两侧分别邻接另一周期的周期，由此确保测量值曲线的所选取区段的起始点和结束点已经被调整。

为了在实际校正、即形成差异周期测量值曲线之后确保最终经校正的测量值曲线再次基本处于与待校正的测量值曲线相同的水平，进一步规定，措施e)包括：措施e1)，该措施用于通过使差异周期测量值曲线分别与针对对应的周期在措施b2)中所求出的周期测量值曲线平均值相加而求出回移的差异周期测量值曲线。

此外有利的是，措施e)包括：措施e2)，该措施用于对差异周期测量值曲线进行逆向长度标准化，使得每个经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线的长度相当于在实施措施b1)之前的、对应各个周期确定的周期测量值曲线的长度。以这种方式和方法使得，在经校正的测量值曲线中各个周期再次具有这样的周期长度、即例如周期持续时间，该周期长度也正是在用作初始点的待校正的测量值曲线中各个周期所具有的。对此例如能够规定，在措施e2)中以预定数量对每个差异周期测量值曲线等距离地进行采样，并且包含在每个差异周期测量值曲线中的采样结果以与在措施b1)中等距离的采样点的距离相一致的距离依次接连地布置。通过该措施确保根据倒数形成类型再次逆向地进行先前实施用于长度标准化的运算。

此外，措施e)还包括：措施e3)，该措施用于通过对为周期求出的差异周期测量值曲线依次接连地进行布置而提供在多个周期上延伸的、作为经校正的测量值曲线的差异总测量值曲线。对此有利的是，使用经回移的或/和经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线，以由此能够提供差异总测量值曲线、即经校正的测量值曲线。

附图说明

下面参照附图详细说明本发明。在附图中：

图1示出了示例性的绘制在时间轴上的测量值曲线，该时间轴反映出在碾压滚轮上所获取的圆周加速度；

图2示出了图1所示的测量值曲线的多个直接依次接连的周期；

图3示出了由图1的测量值曲线或者说图2的周期划分成的各个周期；

图4示出了图3的周期的相互叠加，以表示出周期的不同长度；

图5示出了图2和图3的一个周期；

图6示出了图2和图3的另一个周期；

图7示出了对应于图4的相互叠置的经长度标准化的周期的示意图；

图8示出了分别移动了一个周期测量值曲线平均值的、经长度标准化的并且以叠置方式示出的周期测量值曲线；

图9示出了由各个周期测量值曲线所形成的平均值周期测量值曲线；

图10示出了图9的多个相同的平均值周期测量值曲线的相邻安置；

图11示出了对应于图10的示意图，其中相互连接布置的平均值周期测量值曲线的结束点和起始点相互配合；

图12示出了单一的、从图11的示意图中选取的并且表示平均的周期测量值曲线的测量值曲线区段；

图13示出了图1所示的测量值曲线与实施根据本发明的方法之后所得到的经校正的测量值曲线的比较。

具体实施方式

在附图1中以示例性和原理性的方式示出了测量值曲线M，该测量值曲线表示在进行碾压过程时压路机的碾压滚轮的圆周运动、即旋转运动。测量值曲线M表示，例如在碾压滚轮的旋转运动过程中，碾压滚轮的在这种碾压滚轮的轴承处所测得的圆周加速度关于时间t的变化。对此假设，碾压滚轮的运动或者说具有这种碾压滚轮的压路机的运动在起始时间点t_a开始并且在结束时间点t_e结束。在时间点t₁，压路机已经达到基本上连续的或者说恒定的运动状态，在该运动状态中该压路机以原则上基本均匀的速度在待碾压的地基上运动。时间点t₁、t₂、t₃、t₄、t₅和t₆分别表示各个周期P₁、P₂、P₃、P₄和P₅的起始时间点或者结束时间点，其中每个这种周期都表示碾压滚轮旋转整个一周，以作为周期性重复事件，其例如通过接近开关等进行获取。对于下面描述的用于使测量值曲线M在其中包含的测量伪像方面进行校正的操作方法需要访问表示基本恒定的运动状态的间隔或周期P₁至P₅。

碾压滚轮的在压路机运动过程中所形成的周期性旋转运动被叠加各种其他运动。由此例如通过碾压滚轮围绕其旋转轴线的均匀的旋转运动的包含在碾压滚轮的内部中的振荡机构而叠加相对较高频率的振荡运动。该高频率的振荡运动导致碾压滚轮的相对高的圆周加速度，该圆周加速度在图1的测量值曲线M中通过测量值曲线M的在时间点t₁和t₆之间相对高的水平来反映。围绕碾压滚轮的旋转和叠加在该旋转上的振荡运动还叠加有周期性模型，该周期性模型在图1中在周期P₁至P₅中表示为测量值曲线的近似正弦形走向。这个作为相对于所对应的运动部分的测量伪像由在这种碾压滚轮中所不可避免出现的、静态的或者动态的不平衡度造成，该不平衡度在碾压滚轮围绕其旋转轴线的旋转运动中通常也以与该旋转运动相同的频率产生。这也在图1中示出。

为了可以使例如由多个单一测量点组成的测量值曲线M用于求出待碾压地基的压实度，必须消去这种测量伪像，即，尽可能地从测量值曲线中消除这种测量伪像。对此根据本发明进行下述方法措施，以从测量值曲线M中得到在图13中所示的经校正的测量值曲线M_K。

为了进行校正，从图1所示的测量值曲线M中选取其中的信号或者说测量值曲线M原则上可有利地进行最大程度分析利用的部分。也就是说，在最大程度的分析利用时不考虑测量值曲线M的在时间点t₁之前和时间点t₆之后的区段。对于该选择的关键是，能够使例如在压路机向前运动时达到或者保持处于限定的值域中或者某个基本上恒定的速度水平。对此指出，当然也可以仅选取在较长的持续时间上延伸的测量值曲线M的、具有多个直接相继连续的周期P的局部。下面的实例针对在时间点t₁至t₆之间的周期P₁至P₅。

首先，从图3中可以清楚看出测量值曲线M被划分成多个周期P、在这里总共五个周期。每个这种周期P₁至P₅对应测量值曲线M的一个部分区段，下面统称为M_P或者说与各个周期P₁至P₅相对应地称为M_P1至M_P5。

图4示出了具有其测量值曲线M_P的五个周期P₁至P₅、统称为周期P的相互叠加。可以清楚地看出，周期P的长度不同，即，这些周期在时间轴上的标注中具有不同的持续时间。这一方面是由于压路机没有始终以绝对恒定的速度向前运动造成的。另一方面可能出现特别是还通过高频率的振荡运动所引起的滑转，这同样影响旋转整个一周的持续时间。

为了针对接下来的分析利用或者说校正测量值曲线M，能够使用对应各个周期P的周期测量值曲线M_P，根据本发明首先对各个周期P的或者说对应各个周期的测量值曲线M_P进行长度标准化。这在下面根据图5至7进行阐述。

图5和图6示例性地示出了彼此具有明显不同的周期长度或者说周期持续时间的周期P₁和P₂。根据本发明，首先确定规定的采样数量以进行长度标准化。在下面的实例中例如是三个采样点a₁、a₂、a₃。当然，在实施根据本发明的方法时可以使用明显较大数量的采样点。有利的是，采样点的预定数量至少应该与这样的具有大部分测量值或者说测量点的周期测量值曲线的测量值或者说测量点的数量相一致。每个周期测量值曲线M_P1、M_P2都以该采样数量、在这里是三个采样点等距离地进行采样，其中有利的是，第一个采样点对应于各个测量值曲线M_P的起始点，并且最后一个采样点对应于相应的测量值曲线M_P的结束点。位于中间的采样点相对于直接相邻的采样点始终精确地具有相同的距离A₁或者说A₂，这导致采样点a₁至a₃的相互距离在周期测量值曲线M_P1中大于在周期测量值曲线M_P2中。从每个采样点a₁至a₃中都得到一个采样结果、即来自各个周期测量值曲线M_P的值，其中这种值例如可以相当于包含在各个周期测量值曲线M_P中的测量值或者最接近的测量值，或者可以通过在包含于各个测量值曲线中的两个测量值之间的推算而得到。

下面，对应于每个经这样采样的周期测量值曲线M_P在对此分别得到的采样结果之间加入预定的间隔L_I，由此通过各种周期测量值曲线M_P的各个采样结果的相继连续的布置分别以间隔L_I相间隔地得到经长度标准化的周期测量值曲线M_PL，该经长度标准化的周期测量值曲线一方面分别具有相同数量的各个测量值、即各个采样结果，并且其中另一方面这些测量值或者说采样结果相对于直接相邻的测量值或者说采样结果分别具有相同的距离L_I，由此所有的经长度标准化的周期测量值曲线M_PL都在由长度标准化所得到的、经长度标准化的周期P_L的相同长度或相同持续时间上延伸。

于是经这样长度标准化的测量值曲线M_PL移动，确切地说是分别移动需要为每个周期P和对应该周期的周期测量值曲线M_P求出的周期测量值曲线平均值M_PM，该周期测量值曲线平均值也在图5中示出。通过该移动，得到图8所示的一组经长度标准化的并且向零点方向移动的周期测量值曲线M_PLV。

例如通过确定算术平均值，从图8所示的经长度标准化和移动的所有这样的周期测量值曲线M_PLV求出图9所示的、针对假设的经长度标准化的周期P_L的平均值周期测量值曲线M_MPM。如图10所示，多个这种平均值周期测量值曲线M_MPM以多个相互增补的经长度标准化的周期P_L直接依次接连地布置。如可以在图10中明确看出的那样，这导致在各个周期边界处，直接依次接连布置的平均值周期测量值曲线M_MPM的起始点和结束点不是相互连续地连接，这是由于在各个周期测量值曲线M_P中和相应地在由此所求出的平均值周期测量值曲线M_MPM中起始值和结束值彼此不同而造成的。为了在这里实现连续的走向，可以借助传统的拟合法实现依次接连布置的平均值周期测量值曲线M_MPM的调整，从而得到针对多个依次接连的经长度标准化的周期P_L的、图11所示的、连续的平均值总测量值曲线M_MGM。

从图11所示的平均值总测量值曲线M_MGM中选取一个对应于经长度标准化的周期P_L的区段。在这里有利的是，选取位于在两个其他的这种周期之间的经长度标准化的周期P_L，由此确保平均值总测量值曲线M_MGM的所选取区段在起始点和结束点处分别通过前述调整进行处理，使得作为平均的周期测量值曲线M_mP而选取的区段的起始点和结束点处于相同的水平。

然后，借助针对经长度标准化的周期P_L确定的或者说选取的平均的周期测量值曲线M_mP，对各个周期P₁至P₅或者说其经长度标准化和移动的周期测量值曲线M_PLV进行实际校正，这通过求出在各个经长度标准化和移动的周期测量值曲线M_PLV和平均的周期测量值曲线M_mP之间的差来进行。例如在图12中针对在这种情况下作为经长度标准化的周期P_L而选取的第一周期P₁示出了这样的通过减法所产生的差异周期测量值曲线M_PD。需要指出，也对所有的其他周期P₂至P₅进行相应的运算，因此对应于每个这种周期都得到差异周期测量值曲线。对应于每个周期P₁至P₅都有这种差异周期测量值曲线。

为了从该各个差异周期测量值曲线中得到图13所示的经校正的测量值曲线M_K，首先需要再次逆向进行前面实施的长度标准化以及前面实施的移动。可以以下面的方式对各个差异周期测量值曲线进行逆向长度标准化，以相同的预定数量的等距离采样点、在这里是a₁至a₃对差异周期测量值曲线进行采样，如前面为了进行长度标准化而对周期测量值曲线M_P进行采样那样。然后，通过采样点a₁至a₃对应各种差异周期测量值曲线M_PD所得到的采样结果以彼此距离相互布置，该距离在长度标准化的过程中处于各个周期测量值曲线M_P的各个采样点a₁至a₃之间。在图5和图6中所示的实例中，对应于周期P₁和P₂的是距离A₁和A₂。以这种方式和方法，对应于各个周期P再次逆向地进行先前实施的长度标准化，使得针对每个这种周期P、即在所示实例中是P₁至P₅得到经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线。然后，每个这种经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线以对应各个周期P中的每一个先前求出的周期测量值曲线平均值M_PM(参见图5)回移。由于前面实施的操作对此确保了之后再次回移到初始水平的差异周期测量值曲线在依次接连布置的情况下相互连续地连接。通过针对各个周期P所得到的经逆向长度标准化和回移的差异周期测量值曲线的这种依次接连的布置得到差异总测量值曲线，该差异总测量值曲线相当于经校正的测量值曲线M_K，其中这种走向基本上仅针对前面的经分析利用的周期整个延伸的持续时间。对于该持续时间之前或之后、即在所示实例中在t₁之前和t₆之后可以将经校正的测量值曲线M_K例如相应地定义为初始测量值曲线M。

图13示出了在经校正的测量值曲线M_K中比在用作初始点的测量值曲线M中包含明显更小的周期性的叠加部分。这使得经校正的测量值曲线M_K明显更好地适用于对求出待碾压地基的压实度方面的分析。

最后需要指出，当然在前述的用于校正测量值曲线的操作步骤能够以各种方式进行变化，而不会偏离本发明的基本原理。由此，例如能够在长度标准化或者逆向长度标准化之前对各个测量值曲线进行移动或者回移。而且特别是能够对长度标准化或者说逆向长度标准化使用其他的评定方法，以对此使得对应各种周期的周期测量值曲线伸长或压缩到相同的长度。

Claims (14)

1.一种用于特别是在表示压路机的碾压滚轮的运动的测量值曲线中通过消除周期性出现的测量伪像来校正测量值曲线的方法，所述方法包括下列措施：

a)提供表示周期性重复事件的测量值曲线(M)；

b)将所述测量值曲线(M)划分成与周期性重复事件的依次接连的多个周期(P)相对应的周期测量值曲线(M_P)；

c)根据与多个周期(P)对应的周期测量值曲线(M_P)求出平均的周期测量值曲线(M_mP)；

d)形成在与多个周期(P)对应的周期测量值曲线(M_P)和平均的周期测量值曲线(M_mP)之间的差，以提供与所述周期(P)分别对应的差异周期测量值曲线(M_PD)；

e)根据所述差异周期测量值曲线(M_PD)，对周期性重复事件的多个依次接连的周期(P)确定经校正的测量值曲线(M_K)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，多个周期(P)包括不同周期长度的周期(P)，并且所述措施b)包括：

措施b1)，该措施用于对所述周期测量值曲线(M_P)进行长度标准化，以提供在相同长度上延伸的经长度标准化的周期测量值曲线(M_PL)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述措施b1)包括：分别以对所有周期测量值曲线来说相同的预定数量的等距离的采样点(a₁、a₂、a₃)对所述周期测量值曲线(P_M)进行采样，并且根据包含在每个周期测量值曲线(M_P)中的采样结果，通过对所有周期测量值曲线(M_P)来说等距离的依次接连的、这些周期测量值曲线的采样结果的布置求出经长度标准化的周期测量值曲线(M_PL)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述措施b)包括：

措施b2)，该措施用于从所对应的周期测量值曲线(M_P)中减去为每个周期测量值曲线(M_P)求出的周期测量值曲线平均值(M_PM)，以提供经移动的周期测量值曲线(M_PLV)。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述措施c)中，使用经长度标准化的或/和经移动的周期测量值曲线(M_PLV)求出平均的周期测量值曲线(M_mP)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述措施c)包括：

措施c1)，该措施用于通过从多个周期测量值曲线(M_P)中产生平均值、优选算术平均值来提供平均值周期测量值曲线(M_MPM)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述措施c)包括：

措施c2)，该措施用于使多个平均值周期测量值曲线(M_MPM)相互接合并且用于使直接依次接连的平均值周期测量值曲线(M_MPM)在邻接位置处相互匹配，以提供在多个、优选至少三个周期上连续延伸的平均值总测量值曲线(M_MGM)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述措施c)包括：

措施c3)，该措施用于确定与平均值总测量值曲线(M_MGM)的周期对应的测量值曲线，以作为平均的周期测量值曲线(M_mP)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述措施c3)中采用其两侧分别邻接另一周期的周期。

10.根据权利要求4或根据在引用权利要求4时的权利要求5至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述措施e)包括：

措施e1)，该措施用于通过使差异周期测量值曲线(M_PD)分别与针对对应的周期(P)在措施b2)中所求出的周期测量值曲线平均值(M_PM)相加而求出回移的差异周期测量值曲线。

11.根据权利要求2或根据在引用权利要求2时的权利要求3至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述措施e)包括：

措施e2)，该措施用于对所述差异周期测量值曲线(M_PD)进行逆向长度标准化，使得每个经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线的长度相当于在实施措施b1)之前的、对应各个周期确定的周期测量值曲线(M_P)的长度。

12.根据权利要求3和权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述措施e2)中，以预定数量对每个差异周期测量值曲线(M_PD)等距离地进行采样，并且包含在每个差异周期测量值曲线(M_PD)中的采样结果以这样的距离(A₁、A₂)依次接连地布置，该距离与在措施b1)中等距离的采样点(a₁、a₂、a₃)的距离相一致。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述措施e)包括：

措施e3)，该措施用于通过对为周期求出的差异周期测量值曲线(M_PD)依次接连地进行布置而提供在多个周期(P)上延伸的、作为经校正的测量值曲线(M_K)的差异总测量值曲线。

14.根据权利要求3和权利要求10或/和11所述的方法，其特征在于，在所述措施e3)中，使用经回移的或/和经逆向长度标准化的差异周期测量值曲线以求出差异总测量值曲线。