CN109162178A

CN109162178A - 一种数字化摊铺设备及摊铺方法

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Publication number: CN109162178A
Application number: CN201811271680.5A
Authority: CN
Inventors: 李展; 李安
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-29
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2019-01-08
Also published as: WO2020087666A1

Abstract

本发明实施例公开了一种数字化摊铺设备及摊铺方法。数字化摊铺设备包括摊铺机、第一激光扫平仪、第二激光扫平仪、RTK测量设备的基准站以及RTK测量设备的移动站，第一激光扫平仪设置在摊铺机的前端，第二激光扫平仪设置在摊铺机的后端，第一激光扫平仪和第二激光扫平仪用于发射同一高度的激光平面；RTK测量设备移动站设置在所述摊铺机上；摊铺机包括摊铺机本体，摊铺机本体上设置有伸缩杆和控制器，伸缩杆的顶端设置有激光接收器，伸缩杆内底部设置有步进电机和拉绳传感器。本发明通过激光扫平仪、RTK测量设备的移动站和基准站、控制器以及伸缩杆来精确控制摊铺厚度，不需要人工放桩，节省了施工时间，同时提高了摊铺机的摊铺精度。

Description

一种数字化摊铺设备及摊铺方法

技术领域

本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种数字化摊铺设备及摊铺方法。

背景技术

在当前传统摊铺公路路面的现代化施工中，传统摊铺存在误操作、手工操作的不准确及人工的浪费。传统操作中，由于操作手机技术人员的原因，容易造成失误及摊铺期间的不准确性，造成平整度、厚度及横坡纵坡的人为误差，且传统操作时，有时需要依靠平衡梁或者挂线施工，是一种硬性的施工，给公路路面的铺筑带来与设计理想不一致的结构，达不到设计图纸的初衷，而且与现代化施工的全机械化、高效率以及高品质相背离。

摊铺机是一种主要用于高速公路上基层和面层各种材料摊铺作业的施工设备。是由各种不同的系统相互配合完成摊铺工作的，主要包含行走系统、液压系统、输分料系统等等。目前，市场上出现的现代化的摊铺设备中，由于大都采用的纵坡仪、横坡仪以及平衡梁，导致摊铺的精度不够准确。

目前，摊铺机在摊铺水稳层时的高程控制普遍使用的是钉钢钎技术，在下承层上钉钢钎进行标高测量，并据此标高在钢丝支架上挂上钢丝，作为摊铺施工的一条基准线。然而，由于在摊铺过程中涉及到的工作繁琐复杂，精度控制很难达到要求，并且需要使用大量的人力物力，因此导致摊铺效率十分低下。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种数字化摊铺设备及摊铺方法，用以解决现有摊铺机精度控制困难且摊铺效率低下的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种数字化摊铺设备，包括摊铺机、第一激光扫平仪、第二激光扫平仪、RTK测量设备的基准站以及RTK测量设备的移动站，其中：

所述第一激光扫平仪通过第一支撑架设置在所述摊铺机的前端，所述第二激光扫平仪通过第二支撑架设置在所述摊铺机的后端，所述第一激光扫平仪和第二激光扫平仪用于发射同一高度的激光平面；所述RTK测量设备移动站设置在所述摊铺机上；

所述摊铺机包括摊铺机本体，所述摊铺机本体上设置有伸缩杆和控制器，所述伸缩杆通过支架固定设置在熨平板的大壁上，且随所述熨平板的升降而升降，所述伸缩杆的顶端设置有激光接收器，所述伸缩杆内底部设置有步进电机和拉绳传感器，所述控制器分别与所述拉绳传感器和所述步进电机电连接。

所述伸缩杆包括伸缩杆本体，所述伸缩杆本体包括外伸缩杆、内伸缩杆以及丝杆，其中：

所述外伸缩杆和所述内伸缩杆内部均为中空设置，所述外伸缩杆的底部封闭且所述外伸缩杆的顶端开口；

所述内伸缩杆设置在所述外伸缩杆内，且所述内伸缩杆的顶端贯穿所述外伸缩杆的顶端开口并向上延伸，所述内伸缩杆的底端通过安装部与所述丝杆螺纹连接；

所述外伸缩杆内底部设置有所述步进电机，所述步进电机上端的输出轴通过联轴器与所述丝杆底部固定连接，所述丝杆在所述步进电机的带动下进行旋转，从而带动所述内伸缩杆进行上升或下降动作，所述激光接收器设置在所述内伸缩杆的顶部。

所述拉绳传感器设置在所述外伸缩杆内底部且位于所述步进电机的下方，且所述拉绳传感器通过不锈钢拉绳与所述内伸缩杆的底部固定连接。

所述外伸缩杆和所述内伸缩杆的形状均为圆柱形。

所述内伸缩杆的顶部封闭，且所述激光接收器固定设置在所述内伸缩杆的顶部，所述内伸缩杆底部的安装部与所述内伸缩杆一体成型。

所述安装部的形状为圆柱形，且所述安装部的外径与所述内伸缩杆的外径相同。

所述安装部内设置有通孔，所述通孔的内径小于所述内伸缩杆的内径，所述通孔的内侧壁设置有与所述丝杆外螺纹相配合的内螺纹。

本发明还提供一种摊铺方法，包括以下施工步骤：

S1：架设第一激光扫平仪在摊铺机前进方向的前端，同时在摊铺机的后端架设第二激光扫平仪，且使所述第一激光扫平仪发射已知高程的激光平面和第二激光扫平仪发射已知高程的激光平面为同一高度的平面；

S2：在摊铺机上固定设置伸缩杆，且在所述伸缩杆的顶端固定设置激光接收器，所述激光接收器用于检测第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射的激光平面，所述摊铺机上设置的控制器分别与所述伸缩杆内设置的拉绳传感器和步进电机电连接；

S3：架设RTK测量设备的基准站，同时在摊铺机上驾驶室的前端设置RTK测量设备的移动站；

S4：确定摊铺高程，通过RTK测量设备的移动站，可实时获取摊铺机当前的位置坐标，所述控制器根据摊铺机当前的位置坐标计算出摊铺机当前位置的桩号，并根据摊铺机当前位置的桩号计算出摊铺当前位置所需要的摊铺高程h；

S5：所述控制器根据摊铺机当前位置所需要的摊铺高程h来控制所述伸缩杆需要伸缩的距离L；

S6：激光接收器检测所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射已知高程的激光平面是否位于零点位置，当所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射已知高程的激光平面在零点位置上方时，经由控制器向摊铺机的边控盒发送向上的控制信号；当所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射已知高程的激光平面在零点位置下方时，经由控制器向摊铺机的边控盒发送向下的控制信号；所述边控盒根据接收到的向上或向下的控制信号来控制摊铺机的摊铺厚度。

所述伸缩杆需要伸缩的距离L为：

L＝H-h-d-g；

其中，H为所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射的已知高程，h为摊铺机当前位置所需要的摊铺高程，d为虚铺高度，g为基础杆高。

所述基础杆高为：当所述伸缩杆处于最低高度的位置时，所述激光接收器的零点位置距离熨平板底部的高度。

本发明实施例具有如下优点：本发明实施例提供的数字化摊铺设备及摊铺方法，通过设置的第一激光扫平仪、第二激光扫平仪、RTK测量设备的基准站以及RTK测量设备的移动站，所述第一激光扫平仪和第二激光扫平仪用于发射同一高度的激光平面；所述RTK测量设备移动站设置在所述摊铺机上；所述摊铺机包括摊铺机本体，所述摊铺机本体上设置有伸缩杆和控制器，所述伸缩杆的顶端设置有激光接收器，所述伸缩杆内底部设置有步进电机和拉绳传感器，所述控制器分别与所述拉绳传感器和所述步进电机电连接；通过设置的拉绳传感器和控制器，且所述拉绳传感器设置在所述外伸缩杆内底部且位于所述步进电机的下方，所述拉绳传感器通过不锈钢拉绳与所述内伸缩杆的底部固定连接。通过设置的拉绳传感器，可实时检测所述内伸缩杆的上升或下降的高度，即本发明实施例提供的高精度伸缩杆伸缩的距离，从而通过控制步进电机的输出轴的转速，进一步控制内伸缩杆的上升或下降的精度，从而达到精确控制摊铺机的摊铺厚度的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的数字化摊铺设备的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的数字化摊铺设备中伸缩杆的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的数字化摊铺设备中外伸缩杆的剖视结构示意图。

图4为本发明实施例提供的数字化摊铺设备中内伸缩杆的剖视结构示意图。

图中：100、伸缩杆本体；101、外伸缩杆；102、内伸缩杆；103、丝杆；104、安装部；105、步进电机；106、输出轴；107、联轴器；108、通孔；109、内螺纹；110、拉绳传感器；111、不锈钢拉绳；112、控制器；200、第一激光扫平仪；300、第二激光扫平仪；400、RTK测量设备的基准站；500、RTK测量设备的移动站；600、摊铺机；700、激光接收器；800、路基。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例

如图1至图4所示，为本发明实施例提供的一种数字化摊铺设备，包括摊铺机600、第一激光扫平仪200、第二激光扫平仪300、RTK测量设备的基准站400以及RTK测量设备的移动站500，且所述摊铺机600、第一激光扫平仪200、第二激光扫平仪300、RTK测量设备的基准站400以及RTK测量设备的移动站500均位于路基800上。RTK(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。这是一种新的常用的卫星定位测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了作业效率。本发明中，RTK测量设备的基准站400建在路基的已知点上；RTK测量设备的基准站400接收到的卫星信号通过无线通信网实时发给RTK测量设备的移动站500；RTK测量设备的移动站500将接收到的卫星信号和收到基准站信号实时联合解算，求得RTK测量设备的基准站和RTK测量设备的移动站之间坐标增量(基线向量)。

所述第一激光扫平仪200通过第一支撑架201设置在所述摊铺机600的前端，所述第二激光扫平仪300通过第二支撑架301设置在所述摊铺机600的后端，所述第一激光扫平仪200和第二激光扫平仪300用于发射同一高度的激光平面；所述RTK测量设备移动站500设置在所述摊铺机100上，而RTK测量设备的基准站400设置在路基800上，且只要位于所述RTK测量设备移动站500的接收范围(即30公里)即可。

所述摊铺机600包括摊铺机本体601，所述摊铺机本体601上设置有伸缩杆和控制器602，所述控制器602设置在所述熨平板的上方，补充伸缩杆，所述伸缩杆的顶端设置有激光接收器700，所述伸缩杆内底部设置有步进电机105和拉绳传感器110，所述控制器602分别与所述拉绳传感器110和所述步进电机105电连接。需要说明的是，所述摊铺机600的左右两侧分别设置有伸缩杆和控制器602，即摊铺机600左侧的大臂上设置有一套伸缩杆和控制器，从而实现对摊铺机左侧的熨平板进行控制；同时，所述摊铺机右侧的大臂上设置有一套伸缩杆和控制器，从而实现对摊铺机右侧的熨平板进行控制。

所述伸缩杆包括伸缩杆本体100，所述伸缩杆本体100包括外伸缩杆101、内伸缩杆102以及丝杆103，其中：

所述外伸缩杆101和所述内伸缩杆102内部均为中空设置，所述内伸缩杆102的外径小于所述外伸缩杆101的内径，所述外伸缩杆101的底部封闭且所述外伸缩杆101的顶端开口；所述外伸缩杆101的长度可选为0.5～1.5m，所述内伸缩杆102的长度可选为0.8～1.8m，具体的尺寸可根据实际需要来进行选择。

所述内伸缩杆102设置在所述外伸缩杆101内，且所述内伸缩杆102的顶端贯穿所述外伸缩杆101的顶端开口并向上延伸，所述内伸缩杆102的底端通过安装部104与所述丝杆103螺纹连接；

所述外伸缩杆101内底部设置有所述步进电机105，所述步进电机105上端的输出轴106通过联轴器107与所述丝杆103底部固定连接，所述丝杆103在所述步进电机105的带动下进行旋转，从而带动所述内伸缩杆102进行上升或下降动作，且内伸缩杆102在上升或下降运动时，外伸缩杆101是不运动的，也即内伸缩杆和外伸缩杆是不会相对运动的，所述激光接收器700设置在所述内伸缩杆102的顶部，且所述激光接收器700在内伸缩杆102的带动下进行上下移动。

所述拉绳传感器110设置在所述外伸缩杆102内底部且位于所述步进电机105的下方，且所述拉绳传感器110通过不锈钢拉绳111与所述内伸缩杆103的底部固定连接。

所述外伸缩杆101和所述内伸缩杆102的形状可均为圆柱形或方形，且可优选为圆柱形，且所述外伸缩杆和内伸缩杆均由铝合金或轻质材料构成。通过上述设计，所述外伸缩杆101和内伸缩杆102的设计更加合理，且内伸缩杆102在外伸缩杆101的内部进行上升或下降更加自由顺畅，即伸缩更加灵活；另外，由于所述外伸缩杆101和内伸缩杆102均由铝合金或轻质材料构成，因此使用寿命更长，且安全可靠性得到进一步的提升。

所述内伸缩杆102的顶部封闭，且所述激光接收器700固定设置在所述内伸缩杆102的顶部，所述内伸缩杆102底部的安装部104与所述内伸缩杆102为一体成型。因此，内伸缩杆102和安装部104的结合更加牢固，刚度更强，且内伸缩杆102和安装部104的加工效率更高，从而延长了内伸缩杆102和安装部104的使用寿命。

所述安装部104的形状为圆柱形，且所述安装部104的外径与所述内伸缩杆102的外径相同，方便加工，且强度更强。

所述安装部104内设置有通孔108，所述通孔108的内径小于所述内伸缩杆的内径，所述通孔的内侧壁设置有与所述丝杆外螺纹相配合的内螺纹。通过上述设计，安装部104与所述丝杆103的结合更加牢固，运行更加平稳，安全可靠性得到进一步提升。同时，所述步进电机105的输出轴106带动所述丝杆103进行旋转，进而带动内伸缩杆102进行上升或下降动作，即通过步进电机105实现对内伸缩杆102的上升或下降的控制，从而使所述内伸缩杆102的伸缩精度得的一定程度的提高。

本发明实施例提供的伸缩杆，通过设置的所述丝杆103在步进电机的驱动下进行旋转，而内伸缩杆底端通过安装部与所述丝杆螺纹连接，从而带动所述内伸缩杆进行上升或下降动作，实现内伸缩杆从外伸缩杆中向上运行或向下运行，进而实现伸缩功能。同时，由于内伸缩杆的底端通过安装部与所述丝杆螺栓连接，所以内伸缩杆与所述丝杆的配合较为紧密，且运行平稳，安全可靠性得到一定程度的提升；另外，通过控制步进电机，可实现内伸缩杆的高精度的伸缩动作。

同时，通过设置的拉绳传感器和控制器，且所述拉绳传感器设置在所述外伸缩杆内底部且位于所述步进电机的下方，所述拉绳传感器通过不锈钢拉绳与所述内伸缩杆的底部固定连接。通过设置的拉绳传感器，可实时检测所述内伸缩杆的上升或下降的高度，即本发明实施例提供的高精度伸缩杆伸缩的距离，从而通过控制步进电机的输出轴的转速，进一步控制内伸缩杆的上升或下降的精度，从而达到精确控制摊铺机的摊铺厚度的目的。

通过使用本发明的数字化摊铺设备进行摊铺的摊铺方法，具体包括以下施工步骤：

S4：确定摊铺高程，通过RTK测量设备的移动站，可实时获取摊铺机当前的位置坐标，所述控制器根据摊铺机当前的位置坐标计算出摊铺机当前位置的桩号，并根据摊铺机当前位置的桩号计算出摊铺机当前位置所需要的摊铺高程h，即设计高程；

所述伸缩杆需要伸缩的距离L为：

L＝H-h-d-g；

其中，H为所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射的已知高程，h为摊铺机当前位置所需要的高程，d为虚铺高度，g为基础杆高。

所述基础杆高g为：当所述伸缩杆处于最低高度的位置时，所述激光接收器的零点位置距离熨平板底部的高度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种数字化摊铺设备，其特征在于，包括摊铺机、第一激光扫平仪、第二激光扫平仪、RTK测量设备的基准站以及RTK测量设备的移动站，其中：

2.根据权利要求1所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述伸缩杆包括伸缩杆本体，所述伸缩杆本体包括外伸缩杆、内伸缩杆以及丝杆，其中：

3.根据权利要求2所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述拉绳传感器设置在所述外伸缩杆内底部且位于所述步进电机的下方，且所述拉绳传感器通过不锈钢拉绳与所述内伸缩杆的底部固定连接。

4.根据权利要求2所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述外伸缩杆和所述内伸缩杆的形状均为圆柱形。

5.根据权利要求4所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述内伸缩杆的顶部封闭，且所述激光接收器固定设置在所述内伸缩杆的顶部，所述内伸缩杆底部的安装部与所述内伸缩杆一体成型。

6.根据权利要求2所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述安装部的形状为圆柱形，且所述安装部的外径与所述内伸缩杆的外径相同。

7.根据权利要求6所述的数字化摊铺设备，其特征在于，所述安装部内设置有通孔，所述通孔的内径小于所述内伸缩杆的内径，所述通孔的内侧壁设置有与所述丝杆外螺纹相配合的内螺纹。

8.一种摊铺方法，其特征在于，包括以下施工步骤：

S5：所述控制器根据摊铺当前位置所需要的摊铺高程h来控制所述伸缩杆需要伸缩的距离L；

9.根据权利要求8所述的摊铺方法，其特征在于，所述伸缩杆需要伸缩的距离L为：

L＝H-h-d-g；

其中，H为所述第一激光扫平仪或第二激光扫平仪发射的已知高程，h为摊铺机当前位置所需要的摊铺高程，d为虚铺厚度，g为基础杆高。

10.根据权利要求9所述的摊铺方法，其特征在于，所述基础杆高为：当所述伸缩杆处于最低高度的位置时，所述激光接收器的零点位置距离熨平板底部的高度。