CN108873982B - 用于确定铺路材料温度的控制系统 - Google Patents

Abstract

一种用于确定正由铺路机铺设的铺路材料的核心温度的控制系统包括至少一个温度传感器。该温度传感器产生指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据。该控制系统进一步包括与温度传感器通信的控制器。该控制器从温度传感器接收指示铺路材料的温度的数据。进一步地，控制器基于螺旋推运组件处的铺路材料的温度来确定铺路材料的核心温度。

Description

用于确定铺路材料温度的控制系统

技术领域

本发明涉及用于铺路机的控制系统。更具体地，本发明涉及用于确定正由铺路机铺设的铺路材料的核心或表面温度的控制系统。

背景技术

铺路机(诸如沥青铺路机)是一种自走式建筑机器，其被设计用于接收、输送、分配、成型和部分压实沥青材料。铺路机接受加热到适当温度以流动并进而铺展到铺路机前面的接收料斗的沥青材料。料斗中的沥青材料通过位于料斗底部的输送机输送到铺路机的后部。从料斗输送的沥青材料通过两个相对的螺纹件或展开式输送机或螺旋推运器进行分配，并且整平板组件将沥青材料成型并压实成铺设表面上的层。

优选地，铺路材料层形成为使得材料在期望的温度带内。铺路材料层的不同部分可能具有不同的温度。因此，不同部分的压实要求也可能不同。希望提供一种系统来精确地估计铺路材料层的温度，使得操作者或控制器可以使用温度信息来对铺路机的运行参数进行适当的调整。铺路材料层的温度数据也可用于各种其他目的。存在各种方法来测量铺路材料层的温度。示例性方法可以包括使用红外摄像头或热成像摄像头。但是，使用红外摄像头或热成像摄像头可能会给铺路机增加相当大的额外成本。

美国专利第8,936,145号(以下称为'145参考)描述了一种用于提高沥青混合物中的温度均匀性以提供更好的压实性的材料输送机系统。'145参考包括一个温度测量系统，其监测主输送机中的沥青温度和/或横向输送机流量来控制沥青流量。然而，'145参考没有公开关于估计铺路材料层的温度的细节。

因此，需要改进的用于确定铺路材料层的温度的系统。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供了一种用于确定正由铺路机铺设的铺路材料的核心温度的控制系统。控制系统包括至少一个温度传感器，其产生指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据。该控制系统进一步包括与温度传感器通信的控制器。该控制器从温度传感器接收指示铺路材料的温度的数据。进一步地，控制器基于螺旋推运组件处的铺路材料的温度来确定铺路材料的核心温度。

在本发明的另一个方面中，公开了一种用于确定铺路机铺设的铺路材料的核心温度的方法。该方法包括通过控制器接收指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据。该方法进一步包括通过控制器基于螺旋推运组件处的铺路材料的温度来确定铺路材料的核心温度。

在本发明的又另一方面中，铺路机包括拖拉机部分和耦接到拖拉机部分的料斗。该料斗接收铺路材料。该机器包括耦接到拖拉机部分的螺旋推运组件。该机器包括输送机系统，其将铺路材料从料斗传送到螺旋推运组件。该机器包括至少一个温度传感器，其产生指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据。该机器进一步包括与温度传感器通信的控制器。该控制器从温度传感器接收指示铺路材料温度的数据。进一步地，控制器基于螺旋推运组件处的铺路材料的温度来确定铺路材料的核心温度。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的具有控制系统的铺路机的透视图；

图2是根据本发明的实施例的图1的铺路机的螺旋推运组件的放大俯视图；

图3是根据本发明的实施例的铺路机的控制系统的温度传感器的放大侧视图；

图4是根据本发明的实施例的示意性表示铺路机的控制系统的框图；并且

图5是根据本发明的实施例的描绘用于控制铺路机的方法的流程图。

具体实施方式

只要有可能，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。图1示出了示例性机器100。机器100被图示为铺路机100，其可用于例如道路或高速公路建筑以及其他相关行业。替代地，机器100可以是用于铺设沥青、混凝土或类似材料的任何其他机器。虽然以下具体实施方式描述了与铺路机100相关的示例性方面，但应该理解，该描述同样适用于在其他机器中使用的本发明。

铺路机100包括支撑在一组地面接合元件104上的拖拉机部分102。拖拉机部分102包括用于驱动地面接合元件104的动力源106。虽然地面接合元件104图示为连续的履带，但应该考虑地面接合元件104也可以是任何其他类型的地面接合元件，例如轮子等。动力源106可以是常规的依赖化石或混合燃料运行的内燃机，或由替代能源供电的电操作驱动器。铺路机100包括用于储存铺路材料110的料斗108。铺路机100包括输送机系统112，用于从料斗108输送铺路材料110，来将铺路材料110铺放在铺设表面122上。铺路机100进一步包括螺旋推运组件114，其接收经由输送机系统112供应的铺路材料110，并将铺路材料110分配在铺设表面122上。铺路机100进一步包括牵引臂116，其将高度可调整的整平板部分118与拖拉机部分102耦接，以便将铺路材料110铺展并压实到铺设表面122上的层120中。根据每个应用需求，牵引臂116可由液压致动器或电致动器(未示出)或任何其他类型的致动器致动。

进一步参考图1，操作者站124耦接到拖拉机部分102。操作者站124包括控制台126和用于操作铺路机100的其他控制杆或控制装置(未示出)。控制台126包括用于控制铺路机100的各种功能的控制界面(未示出)。该控制界面可以包括模拟或数字或触摸屏控制界面。该控制界面还可以支持其他相关功能，包括例如与和铺路机100一致操作的一个或多个其他机器(未示出)共享各种操作数据。

如图所示，操作者站124包括车顶128。通信装置130和摄像头132耦接到车顶128。该通信装置130能够通过使用全球定位系统来提供铺路机100的位置的细节。在一个实施例中，通信装置130使铺路机100能够与一个或多个其他机器通信。摄像头132可以是现有技术的摄像头，其能够提供视觉馈送并且支持铺路机100的其他功能特征。

现在参考图2，示出了螺旋推运组件114的周围的放大视图。在一个实施例中，螺旋推运组件114包括经由螺旋推运轴承206耦接的主螺旋推运器202和螺旋推运器延伸部204。在一些实施例中，螺旋推运组件114可以只包括主螺旋推运器202。进一步如图所示，温度传感器208耦接到附接到拖拉机部分102的耦接装置210。尽管耦接装置210示出为支架，但是必须理解，也可以存在其他耦接装置来将温度传感器208耦接到拖拉机部分102。在一些实施例中，温度传感器208可以通过焊接、螺栓连接或本领域中已知的任何其他这样的方法与整平板部分118耦接。在一个实施例中，温度传感器208可以包括多个温度传感器208，它们在多个位置处耦接到铺路机100。温度传感器208可以是本领域中已知的机械的、电的、机电的、电子的或任何其他类型的温度传感器。在所示实施例中，温度传感器208包括空气吹洗装置212以防止在温度传感器208上形成碎屑。空气吹洗装置212可接收来自存储加压空气的空气源的吹洗空气，以防止可能粘附到温度传感器的任何灰尘、碎屑等。

进一步参考图2和图3，温度传感器208测量螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1。在所示实施例中，温度传感器208以使得温度传感器208测量螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1的方式定位。在一些实施例中，温度传感器208以使得温度传感器208测量螺旋推运轴承206处的铺路材料110的温度T1的方式定位。温度传感器208产生指示螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1的数据。

如图3中所示，图2的剖视图描绘了移除了螺旋推运器延伸部204并且只有主螺旋推运器202可见的情况。应该考虑，仅为了说明的目的移除螺旋推运器延伸部204，并且螺旋推运器延伸部204保持为螺旋推运组件114的主要部分。在所示实施例中，温度传感器208是红外传感器，其通过测量由铺路材料110发射的红外辐射来测量螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1。在一些实施例中，温度传感器208可以刚好在铺路材料110由整平板部分118处理之前测量温度T1。在一个实施例中，可以使用多于一个温度传感器208来测量螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1。

参考图4，控制系统400包括温度传感器208和控制器402。控制器402可以是单个控制器或一起工作以执行各种任务的多个控制器。控制器402可以包括单个或多个微处理器、现场可编程门阵列、数字信号处理器等，它们包括响应于操作者请求用于计算铺设表面122的核心温度以及表面温度的装置、内置约束、感测到的操作参数和/或来自车外控制器(未示出)的通信的指令。许多可商购的微处理器能够执行控制器402的功能。各种已知的电路可以与控制器402相联，包括电源电路、信号调节电路、致动器驱动电路(即，为螺线管、马达或压电致动器供电的电路)，以及通信电路。

如图4中所示，控制器402与通信装置130和摄像头132进行通信。控制器402还与产生指示诸如环境温度、压力等的环境条件的信号的环境传感器404、产生指示地面温度的信号的地面传感器406，以及产生指示整平板部分118的激活时间的信号的整平板激活传感器408进行通信。应该考虑，控制系统400还可以包括各种其他传感器来测量与铺路机100相关的各种其他参数。在一个实施例中，控制系统400定位在铺路机100上。在一些实施例中，控制系统400可以相对于铺路机100定位在车外位置。在任何方式中本发明不限于控制器402的类型，以及控制器402相对铺路机100的定位。

结合参考图1到图4，控制器402从温度传感器208接收指示螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1的信号，并基于温度T1确定铺路材料110的核心温度T2。该控制器402可以通过外推温度T1来确定铺路材料110的核心温度T2。在示例性实施例中，控制器402可具有相联的存储器，其中可存储各种外推模型以基于螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1来确定铺路材料110的核心温度T2。该控制器402可进一步确定铺设表面110放置时的表面温度T3。应该考虑，控制器402也可以以任何其他方式基于温度T1确定核心温度T2和表面温度T3，这可以适合本发明的应用需求。

在一个实施例中，控制器402可以利用由环境传感器404测得的环境温度T4、由地面传感器406测量的地面温度T5，以及整平板激活传感器408中的至少一个，来在使用温度T1之外，确定铺路材料110的核心温度T2。在一个实施例中，整平板激活传感器408可以确定从铺路机100开始铺设起的第一预定时间PT1和/或从整平板部分118的加热功能被激活起的第二预定时间PT2。在一些实施例中，控制器402可利用环境温度T4、地面温度T5、第一预定时间PT1，以及第二预定时间PT2中的至少一个，来确定铺路材料110的表面温度T3。控制器402可以使用环境温度T4、地面温度T5、预定时间PT1、预定时间PT2，来进一步改善核心温度T1和表面温度T3的确定结果。可以设想，控制器402还可以使用附加数据，例如风速、铺面厚度和云层覆盖信息等来改善表面温度T3。风速、铺面厚度和云层覆盖信息可以从配备有传感器的机器或经由车外数据源获得。

铺路机100的示例性工作循环可包括在料斗108中接收铺路材料110，通过使用螺旋推运组件114分配铺路材料110，并且通过使用整平板部分118将铺路材料110压实到层120中。当控制器402接收每个操作数据，例如测量的温度T2、环境温度T4和地面温度T5时，控制器402确定铺路材料110的层120的核心温度T2。进一步地，控制器402还可以向核心温度T3添加地理参考或位置数据，和/或时间戳。该控制器402可以相应地调整铺设或压实参数，来以更有效的方式操作铺路机100。该控制器402还可以与一个或多个其他机器共享确定的核心温度T2和表面温度T3。该控制器402还可以与一个或多个机器共享添加了地理参考的和/或时间戳的核心温度T3。一个或多个机器可以基于核心温度T2和表面温度T3来调整铺设或压实参数。

工业实用性

本发明提供了一种确定铺路材料110的核心温度T2的方法，以便达到更好的铺设和压实性能。在图5的帮助下示出了用于确定由铺路机100铺设的铺路材料110的核心温度T2的方法500。在一个实施例中，打开铺路机100，并且操作来铺设层120。控制器402可以引导空气吹洗装置212将空气吹到温度传感器208的表面上以对其进行清洁。温度传感器208产生指示温度T1的数据并将其通信至控制器402。方法500在步骤502处包括通过控制器402接收指示温度T1的数据。方法500在步骤504处通过控制器402基于温度T1确定铺路材料110的核心温度T2。

另外，方法500可以包括通过控制器402基于螺旋推运组件114处的铺路材料110的温度T1来确定铺路材料110的表面温度T3。可通过利用环境温度T4、地面温度T5等中的至少一个来进一步改善指示核心温度T2或表面温度T3的数据，以确定铺路材料110的核心温度T2。在由控制器402确定核心温度T2之前，可以通过确定从铺路机100开始铺设起是否已经过去第一预定时间PT1而进一步修改方法500。在一些实施例中，方法500包括在由控制器确定核心温度T2之前，确定从整平板部分118的加热功能被激活起是否已经过去了第二预定时间PT2。包括诸如环境温度T4、地面温度T5、预定时间PT1、预定时间PT2的参数提供了核心温度T2和表面温度T3的更精确的值。

方法500可进一步包括利用核心温度T2来改变铺路机100的各种铺设参数或将其通信给一个或多个其他机器来改变它们各自的铺路或压实参数的步骤。本发明的控制系统400对核心温度T2的确定对更好地进行铺设提供了更精确且改进的解决方案。此外，提供和使用红外传感器而不是使用红外摄像头或热摄像头作为温度传感器208，来确定铺路材料110的层120的核心温度T1和/或表面温度T2，从而节约了相当大的成本。本方法进一步确保了较低的操作和维护成本，并提高了核心温度T1和/或表面温度T2的测量精度。

虽然已经参照上述实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但本领域技术人员将会理解，可以通过对所公开的机器、系统和方法进行修改而不背离所公开内容的精神和范围来设想各种附加实施例。应当理解这样的实施例也落入基于权利要求书及其任何等价物所确定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于确定正由铺路机铺设的铺路材料的核心温度的控制系统，所述控制系统包括：

能够产生指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据的至少一个温度传感器；以及

与所述温度传感器能够通信地耦接的控制器，所述控制器配置为：

从所述温度传感器接收指示所述铺路材料的所述温度的所述数据；并且

基于所述螺旋推运组件处的所述铺路材料的所述温度来确定所述铺路材料的所述核心温度，包括：

利用环境温度、地面温度、机器停止时间和整平板激活传感器中来确定所述铺路材料的所述核心温度，其包括：

使用所述整平板激活传感器确定从铺路机开始铺设起的第一预定时间和从整平板部分的加热功能被激活起的第二预定时间；

利用所述环境温度、所述地面温度、所述第一预定时间，以及所述第二预定时间来改善所述核心温度的确定结果。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制系统进一步配置为基于所述螺旋推运组件处的所述铺路材料的所述温度来确定所述铺路材料的表面温度。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述螺旋推运组件包括主螺旋推运器和经由螺旋推运轴承能够操作地耦接到所述主螺旋推运器的螺旋推运器延伸部。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中将所述温度传感器定位成使得能够测量所述螺旋推运轴承处的所述铺路材料的所述温度。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器进一步配置为将所述核心温度与一个或多个其他机器进行通信。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中所述控制器进一步配置为将地理参考数据和时间戳中的至少一个添加到所述确定的核心温度，并将所述添加了地理参考和时间戳的核心温度与一个或多个机器进行通信。

7.根据权利要求2所述的控制系统，其中所述控制器进一步利用风速、铺面厚度和云层覆盖信息中的至少一个来确定所述铺路材料的所述表面温度。

8.一种用于确定铺路机铺设的铺路材料的核心温度的方法，所述方法包括：

通过控制器接收指示螺旋推运组件处的铺路材料的温度的数据；并且

通过所述控制器基于所述螺旋推运组件处的所述铺路材料的所述温度来确定所述铺路材料的所述核心温度，包括：

所述控制器利用环境温度、地面温度、机器停止时间和整平板激活传感器来确定所述铺路材料的所述核心温度，包括：

使用所述整平板激活传感器确定从铺路机开始铺设起的第一预定时间和从整平板部分的加热功能被激活起的第二预定时间；

利用所述环境温度、所述地面温度、所述第一预定时间，以及所述第二预定时间来改善所述核心温度的确定结果。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括：

由所述控制器基于所述螺旋推运组件处的所述铺路材料的所述温度来确定所述铺路材料的表面温度。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括：

在确定所述核心温度之前，由所述控制器确定从所述机器开始铺设起是否已经过了所述第一预定时间。

11.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括：

在确定所述核心温度之前，由所述控制器确定从整平板加热功能被激活起是否已经过了所述第二预定时间。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述方法进一步包括：

将地理参考和时间戳中的至少一个添加到所述确定的核心温度；并且

由所述控制器将所述铺路材料的所述添加了地理参考和时间戳的核心温度通信至一个或多个其他机器。

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