CN106087669A - 一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法 - Google Patents

一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法，其中控制系统包括控制器，分别与控制器的输入端相连的左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器，以及分别与控制器的输出端相连的左侧找平油缸动作电磁阀、右侧找平油缸动作电磁阀、左侧提升油缸下腔电磁阀、右侧提升油缸下腔电磁阀和显示器；通过中间倾角传感器检测熨平板的基础段仰角并输送至控制器，控制器根据基础段预设范围的下限阈值和上限阈值，通过内部程序运算，发出运算结果进行熨平板姿态控制，使熨平板底板仰角始终在基础段预设范围内变化。限制仰角的大幅度变化对摊铺路面平整度造成的严重不利影响，以提高路面施工的平整度和实时检测熨平板在工作宽度上的扭曲变形情况。

Description

一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种姿态控制系统和方法，特别是涉及一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法，属于摊铺机控制技术领域。
背景技术
目前，当摊铺机进行正常浮动摊铺作业时，如图1所示，熨平板受多力作用，有大臂牵引力F1、料堆阻力F2、摩擦阻力F3、振捣反作用力F4、地面对底板支撑力F5和熨平板重力F6，这些力处于动态平衡时熨平板稳定在某个位置，一旦其中某一个力产生变化，就会破坏熨平板的受力平衡，使熨平板的位置绕着大臂前铰点向上或向下摆动，发生变化。在动态平衡浮动状态下，熨平板底板与摊铺机基层路面形成了一个夹角，称为仰角；熨平板位置及其仰角的稳定性受牵引点A位置上下波动和熨平板自身所受多个力变化的影响。
仰角大小表明了熨平板的受力状态，仰角数值的正常最佳范围一般为1°～ 2°，仰角过小或过大对路面平整度都不好，仰角小于0°称为负仰角、即熨平板底板后沿离开摊铺层表面，仰角越大表明物料阻力变化对熨平板动态平衡姿态的影响就越大。
理想状态下，如果浮动摊铺过程中保持熨平板仰角不变，那么摊铺出来的路面是绝对平整的；但在实际浮动摊铺过程中，受基层路面凹凸不平和熨平板所受物料阻力的变化，导致熨平板仰角是在不断地变化着的，仰角的变化尤其是大幅度变化会对摊铺路面平整度造成严重不利影响。
目前的姿态控制方法一般是，在摊铺机前进方向上，在熨平板前侧安装找平仪或平衡梁，通过测量受基层路面凹凸不平变化和熨平板所受物料阻力的变化引起的找平仪或平衡梁安装点处角度或位移变化，输出上下动作控制信号给找平油缸，以实现克服干扰带来的仰角变化；该两种干扰变化会引起仰角变化，进而导致找平仪安装点处角度或位移变化，干扰变化越大仰角变化波动也越大。但是，在此控制过程中由于对仰角变化的幅度没有限制，导致大幅度变化时会对摊铺路面平整度仍造成严重不利影响。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种摊铺机熨平板姿态控制系统及其方法，限制仰角的大幅度变化对摊铺路面平整度造成的严重不利影响，大幅提高路面施工的平整度和实时检测熨平板在工作宽度上的扭曲变形情况，具有产业上的利用价值。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种摊铺机熨平板姿态控制系统，包括控制器，分别与控制器的输入端相连并安装于摊铺机的熨平板上的左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器，以及分别与控制器的输出端相连的左侧找平油缸动作电磁阀、右侧找平油缸动作电磁阀、左侧提升油缸下腔电磁阀、右侧提升油缸下腔电磁阀和显示器。
其中，所述熨平板包括基础段熨平板，分别安装在基础段熨平板宽度方向的两侧的左侧加长段熨平板和右侧加长段熨平板；所述左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分别安装在熨平板宽度方向上的左侧加长段熨平板、基础段熨平板和右侧加长段熨平板，中间倾角传感器作为主仰角传感器，左侧倾角传感器和右侧倾角传感器作为从仰角传感器；所述主仰角传感器，用于检测基础段熨平板的基础段仰角，并将基础段仰角传输给控制器；所述从仰角传感器，用于检测左侧熨平板和右侧熨平板的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器。
而且，所述控制器，用于接收基础段仰角和加长段仰角，将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；通过将基础段仰角与基础段预设范围比较后，判断基础段仰角是否超范围，其中基础段预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数；当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；当基础段仰角大于上限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力，进而使基础段仰角减小至基础段预设范围内；当基础段仰角小于下限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角继续减小；并且，通过将加长段仰角与基础段仰角比较后，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致，当不一致时、发出报警信息至显示器显示，当一致时、不发出报警信息。
本发明进一步设置为：还包括与控制器的输出端相连的报警装置，所述报警装置用于控制器发出报警信息时供控制器启动进行报警。
本发明进一步设置为：所述基础段预设范围为0°～3°，即下限阈值等于0°，上限阈值等于3°。
本发明进一步设置为：所述左侧倾角传感器和右侧倾角传感器以中间倾角传感器为中心呈对称分布，左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分布在熨平板宽度方向的同横截面上。
本发明进一步设置为：所述控制器采用PLC。
本发明进一步设置为：所述显示器与控制器双向通讯，控制器通过显示器设置基础段预设范围。
本发明进一步设置为：所述报警装置为喇叭。
本发明还提供一种摊铺机熨平板姿态控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1）通过主仰角传感器检测熨平板宽度方向的基础段仰角，并将基础段仰角传输给控制器；通过从仰角传感器检测熨平板宽度方向的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器；
其中，主仰角传感器为安装在熨平板宽度方向上中间的中间倾角传感器，从仰角传感器包括分别安装在熨平板宽度方向上的左侧和右侧的左侧倾角传感器和右侧倾角传感器；
2）通过控制器接收基础段仰角和加长段仰角，并将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；
3）控制器将基础段仰角与预设范围进行比较，判断基础段仰角是否超范围，其中预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数；并且，控制器将加长段仰角与基础段仰角进行比较，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致；
4）当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；
当基础段仰角大于上限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力，进而使基础段仰角减小至基础段预设范围内；
当基础段仰角小于下限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角减小；
当加长段仰角与基础段仰角一致时、不发出报警信息；
当加长段仰角与基础段仰角不一致时、发出报警信息至显示器显示。
本发明的控制方法进一步设置为：还包括步骤5），当基础段仰角小于上限阈值时，控制器判断基础段仰角是否小于0；若基础段仰角小于0，控制器发出报警信息和锁死控制指令的同时，提供振捣转速信息显示于显示器，其中振捣转速信息通过与控制器输入端相连的检测装置获得。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
通过控制器、左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器的设置，以及左侧找平油缸动作电磁阀、右侧找平油缸动作电磁阀、左侧提升油缸下腔电磁阀、右侧提升油缸下腔电磁阀和显示器的设置，其中中间倾角传感器作为主仰角传感器，左侧倾角传感器和右侧倾角传感器作为从仰角传感器，主仰角传感器检测熨平板宽度方向的基础段仰角并输送至控制器，控制器根据基础段预设范围的下限阈值和上限阈值，通过内部程序运算，发出运算结果进行熨平板姿态控制，使熨平板底板仰角始终在基础段预设范围内变化，以限制仰角的大幅度变化对摊铺路面平整度造成的不利影响；控制器发送熨平板底板仰角数值在显示屏上直观显示熨平板底板仰角姿态，并通过判断加长段仰角与基础段仰角是否一致实时检测熨平板在工作宽度上的扭曲变形情况。
上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1为现有技术摊铺机熨平板姿态变化的受力图；
图2为本发明摊铺机熨平板姿态变化的受力图；
图3为本发明一种摊铺机熨平板姿态控制系统的结构框图；
图4为本发明一种摊铺机熨平板姿态控制系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
如图3所示的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，包括控制器，分别与控制器的输入端相连并安装于摊铺机的熨平板上的左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器，以及分别与控制器的输出端相连的左侧找平油缸动作电磁阀、右侧找平油缸动作电磁阀、左侧提升油缸下腔电磁阀、右侧提升油缸下腔电磁阀和显示器；所述控制器可采用PLC，所述显示器与控制器双向通讯，控制器通过显示器可进行系统参数的设置。
所述熨平板包括基础段熨平板，分别安装在基础段熨平板宽度方向的两侧的左侧加长段熨平板和右侧加长段熨平板；所述左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分别安装在熨平板宽度方向上的左侧加长段熨平板、基础段熨平板和右侧加长段熨平板，左侧倾角传感器和右侧倾角传感器以中间倾角传感器为中心呈对称分布，左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分布在熨平板宽度方向的同横截面上。
中间倾角传感器作为主仰角传感器，左侧倾角传感器和右侧倾角传感器作为从仰角传感器；所述主仰角传感器，用于检测基础段熨平板的基础段仰角，并将基础段仰角传输给控制器；所述从仰角传感器，用于检测左侧熨平板和右侧熨平板的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器。
所述控制器，用于接收基础段仰角和加长段仰角，将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；通过将基础段仰角与基础段预设范围比较后，判断基础段仰角是否超范围，其中基础段预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数，一般基础段预设范围为0°～3°，即下限阈值等于0°，上限阈值等于3°。
当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；当基础段仰角大于上限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力、即如图2所示的上提力F7，进而使基础段仰角减小至预设范围内；当基础段仰角小于下限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角减小；并且，通过将加长段仰角与基础段仰角比较后，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致，当不一致时、发出报警信息至显示器显示，一致时、不发出报警信息。
本发明提供的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，还可包括与控制器的输出端相连的喇叭之类的报警装置（图中未示出），所述报警装置用于控制器发出报警信息时供控制器启动进行报警。
本发明提供一种摊铺机熨平板姿态控制系统的控制方法，包括以下步骤：
1）通过主仰角传感器检测熨平板宽度方向的基础段仰角，并将基础段仰角传输给控制器；通过从仰角传感器检测熨平板宽度方向的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器；
其中，主仰角传感器为安装在熨平板宽度方向上中间的中间倾角传感器，从仰角传感器包括分别安装在熨平板宽度方向上的左侧和右侧的左侧倾角传感器和右侧倾角传感器；
2）通过控制器接收基础段仰角和加长段仰角，并将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；
3）控制器将基础段仰角与基础段预设范围进行比较，如图4所示，判断基础段仰角是否超范围，其中基础段预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数；并且，控制器将加长段仰角与基础段仰角进行比较，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致；
4）当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；
当基础段仰角大于上限阈值（即最大值）时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力，进而使基础段仰角减小至预设范围内；
当基础段仰角小于下限阈值（即最小值）时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角减小；以及判断基础段仰角是否小于0，若基础段仰角小于0，控制器提供振捣转速信息显示于显示器，其中振捣转速信息通过与控制器输入端相连的检测装置获得；
当加长段仰角与基础段仰角一致时、不发出报警信息；
当加长段仰角与基础段仰角不一致时、发出报警信息至显示器显示。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何的简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：包括控制器，分别与控制器的输入端相连并安装于摊铺机的熨平板上的左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器，以及分别与控制器的输出端相连的左侧找平油缸动作电磁阀、右侧找平油缸动作电磁阀、左侧提升油缸下腔电磁阀、右侧提升油缸下腔电磁阀和显示器；
所述熨平板包括基础段熨平板，分别安装在基础段熨平板宽度方向的两侧的左侧加长段熨平板和右侧加长段熨平板；所述左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分别安装在熨平板宽度方向上的左侧加长段熨平板、基础段熨平板和右侧加长段熨平板，中间倾角传感器作为主仰角传感器，左侧倾角传感器和右侧倾角传感器作为从仰角传感器；
所述主仰角传感器，用于检测基础段熨平板的仰角，并将基础段仰角传输给控制器；所述从仰角传感器，用于检测左侧加长段熨平板和右侧加长段熨平板的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器；
所述控制器，用于接收基础段仰角和加长段仰角，将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；通过将基础段仰角与基础段预设范围比较后，判断基础段仰角是否超范围，其中基础段预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数；当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；当基础段仰角大于上限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力，进而使基础段仰角减小至基础段预设范围内；当基础段仰角小于下限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角继续减小；并且，通过将加长段仰角与基础段仰角比较后，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致，当不一致时、发出报警信息至显示器显示，当一致时、不发出报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：还包括与控制器的输出端相连的报警装置，所述报警装置用于控制器发出报警信息时供控制器启动进行报警。
3.根据权利要求1所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：所述基础段预设范围为0°～3°，即下限阈值等于0°，上限阈值等于3°。
4.根据权利要求1所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：所述左侧倾角传感器和右侧倾角传感器以中间倾角传感器为中心呈对称分布，左侧倾角传感器、中间倾角传感器和右侧倾角传感器分布在熨平板宽度方向的同横截面上。
5.根据权利要求1所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：所述控制器采用PLC。
6.根据权利要求1所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：所述显示器与控制器双向通讯，控制器通过显示器设置基础段预设范围。
7.根据权利要求2所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统，其特征在于：所述报警装置为喇叭。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）通过主仰角传感器检测熨平板宽度方向的基础段仰角，并将基础段仰角传输给控制器；通过从仰角传感器检测熨平板宽度方向的加长段仰角，并将加长段仰角传输给控制器；
其中，主仰角传感器为安装在熨平板宽度方向上中间的中间倾角传感器，从仰角传感器包括分别安装在熨平板宽度方向上的左侧和右侧的左侧倾角传感器和右侧倾角传感器；
2）通过控制器接收基础段仰角和加长段仰角，并将基础段仰角和加长段仰角显示于显示器；
3）控制器将基础段仰角与基础段预设范围进行比较，判断基础段仰角是否超范围，其中基础段预设范围介于下限阈值和上限阈值之间，下限阈值和上限阈值均为0以上的常数；并且，控制器将加长段仰角与基础段仰角进行比较，判断加长段仰角与基础段仰角是否一致；
4）当基础段仰角在基础段预设范围内时，不发出报警信息和控制指令；
当基础段仰角大于上限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出进油控制指令控制左侧提升油缸下腔电磁阀和右侧提升油缸下腔电磁阀，使熨平板得到向上提力，进而使基础段仰角减小至基础段预设范围内；
当基础段仰角小于下限阈值时，发出报警信息至显示器显示，发出锁死控制指令控制左侧找平油缸动作电磁阀和右侧找平油缸动作电磁阀，使左右找平油缸锁死，避免基础段仰角减小；
当加长段仰角与基础段仰角一致时、不发出报警信息；
当加长段仰角与基础段仰角不一致时、发出报警信息至显示器显示。
9.根据权利要求8所述的一种摊铺机熨平板姿态控制系统的控制方法，其特征在于：还包括步骤5），当基础段仰角小于上限阈值时，控制器判断基础段仰角是否小于0；
若基础段仰角小于0，控制器发出报警信息和锁死控制指令的同时，提供振捣转速信息显示于显示器，其中振捣转速信息通过与控制器输入端相连的检测装置获得。
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