CN110387791A - 用于铺路机的材料供给系统 - Google Patents

Abstract

用于铺路机的材料供给系统包括第一光学传感器和第二光学传感器，该第一光学传感器和第二光学传感器被配置成生成表征与铺路机的左供给机构和右供给机构中的相应一个相关联的铺路材料的数据。控制器可通信地联接至第一光学传感器、第二光学传感器、左供给机构的左输送机和左螺旋推运器，以及右供给机构的右输送机和右螺旋推运器。控制器被配置成以相互独立的方式控制左材料供给机构和右材料供给机构，从而使得左输送机和左螺旋推运器的速度基于从第一光学传感器接收到的数据独立地进行调整，而右输送机和右螺旋推运器的速度基于从第二光学传感器接收到的数据独立地进行调整。

Description

用于铺路机的材料供给系统

技术领域

本发明涉及一种铺路机。更具体地，本发明涉及一种与铺路机相关联的材料供给系统。

背景技术

通常而言，沥青铺路机包括安装在其上的材料供给系统。材料供给系统可将沥青从机器的料斗部分供给至机器的整平板部分。材料供给系统可包括一对输送机以及一对被设置成邻近整平板的螺旋推运器。输送机可被配置成沿着大体上平行于机器的行进方向的方向进行旋转，以将沥青从料斗输送至螺旋推运器中的相应一个。随后，螺旋推运器沿着大体上横向于机器的行进方向的方向进行旋转，从而使得所输送的沥青能够根据铺路应用的要求进行分散。

第9,255,364号美国专利(下文称作“’364专利”)公开了一种用于铺路机的图像生成设备以及采用该图像生成设备来辅助铺路机的操作者识别机器附近可能存在的盲区和障碍物的操作支持系统。’364专利的操作支持系统为操作者提供数据，以方便铺路机在盲区和障碍物存在情况下的移动。

虽然’364专利的图像生成设备以及操作支持系统可有助于方便铺路机的移动，但也可以以有效的方式提供铺路机的其他功能，以改善铺路机所提供的整体功能。例如，在某些情况下，可能期望控制与各螺旋推运器以及各输送机相关联的移动，从而使得机器能够执行铺路操作，而无需操作者进行较大程度的人工干预。

发明内容

在本发明的一方面，提供了用于铺路机的材料供给系统。铺路机具有用于将特定体积的铺路材料容纳在其中的料斗。铺路机还包括具有左输送机以及被设置成与左输送机相关联的左螺旋推运器的左材料供给机构，以及具有右输送机以及被设置成与右输送机相关联的右螺旋推运器的右材料供给机构。铺路机进一步包括可枢转地联接至铺路机的机架的整平板组件。材料供给系统包括第一光学传感器，该第一光学传感器被设置成与左螺旋推运器相关联，并被配置成生成表征与左供给机构相关联的铺路材料的数据。材料供给系统进一步包括第二光学传感器，该第二光学传感器被设置成与右螺旋推运器相关联，并被配置成生成表征与右供给机构相关联的铺路材料的数据。材料供给系统还包括可通信地联接至第一光学传感器、左输送机、左螺旋推运器、第二光学传感器、右输送机以及右螺旋推运器中的每一个的控制器。控制器被配置成分别从第一光学传感器和第二光学传感器中的相应一个接收表征与左供给机构和右供给机构相关联的铺路材料的数据。控制器随后被配置成以相互独立的方式控制左材料供给机构和右材料供给机构中的每一个，其中左输送机和左螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第一光学传感器接收到的数据独立地进行调整，而右输送机和右螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第二光学传感器接收到的数据独立地进行调整。

在本发明的另一方面中，提供了用于控制与铺路机相关联的材料供给系统的方法。铺路机具有机架以及安装在机架上以用于将特定体积的铺路材料容纳在其中的料斗。铺路机还包括可枢转地联接至机架的整平板组件。材料供给系统包括具有左输送机以及被设置成与左输送机相关联的左螺旋推运器的左材料供给机构。材料供给系统还包括具有右输送机以及被设置成与右输送机相关联的右螺旋推运器的右材料供给机构。方法包括从第一光学传感器接收表征与左供给机构相关联的铺路材料的数据。方法还包括从第二光学传感器接收表征与右供给机构相关联的铺路材料的数据。方法进一步包括通过控制器以相互独立的方式控制左材料供给机构和右材料供给机构中的每一个，从而使得左输送机和左螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第一光学传感器接收到的数据独立地进行调整，而右输送机和右螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第二光学传感器接收到的数据独立地进行调整。

在本发明的又一方面中，提供了铺路机。铺路机包括机架、安装在机架上以用于将特定体积的铺路材料容纳在其中的料斗，以及可枢转地联接至机架的整平板组件。铺路机包括设置在机架上并定位在料斗与整平板组件之间的材料供给系统。材料供给系统包括被配置成将铺路材料从料斗传递至整平板组件的左材料供给机构以及右材料供给机构。左材料供给机构具有左输送机以及被设置成与左输送机相关联的左螺旋推运器。右材料供给机构具有右输送机以及被设置成与右输送机相关联的右螺旋推运器。材料供给系统还包括被设置成与左螺旋推运器相关联的第一光学传感器。第一光学传感器被配置成生成表征与左供给机构相关联的铺路材料的数据。材料供给系统进一步包括被设置成与右螺旋推运器相关联的第二光学传感器。第二光学传感器被配置成生成表征与右供给机构相关联的铺路材料的数据。材料供给系统还包括可通信地联接至第一光学传感器、左输送机、左螺旋推运器、第二光学传感器、右输送机以及右螺旋推运器中的每一个的控制器。控制器被配置成从第一光学传感器接收表征与左供给机构相关联的铺路材料的数据，以及从第二光学传感器接收表征与右供给机构相关联的铺路材料的数据。控制器还被配置成以相互独立的方式控制左材料供给机构和右材料供给机构中的每一个，从而使得左输送机和左螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第一光学传感器接收到的数据独立地进行调整，而右输送机和右螺旋推运器中的相应一个的速度基于从第二光学传感器接收到的数据独立地进行调整。

通过以下描述以及附图，本发明的其他特征及方面将变得显而易见。

附图说明

图1是示出了根据本发明的实施例的示例性机器的透视图；

图2是示出了根据本发明的实施例的图1的机器的部分的示意性俯视图；

图3是示出了根据本发明的实施例的图2的机器的材料供给系统的示意图；以及

图4是示出了根据本发明的实施例的用于控制图3的材料供给系统的方法的流程图。

具体实施方式

在任何可能的情况下，在所有附图中，相同的附图标记将用于指代相同或类似的部件。参照图1，示出了示例性铺路机100。为简明起见，铺路机100在下文中被称作“机器”，并由相同的附图标记“100”表示。机器100包括机架102。机架102适于将机器100的各种部件支撑在其上。机器100包括安装在机架102上的外壳104。外壳104适于将动力源(未示出)容纳在其中。动力源可为本领域中已知的任何动力源，例如，内燃机、电池、马达等。动力源适于将动力提供至机器100，以满足操作及移动要求。

机器100还包括多个可移动地联接至机架102的地面接合构件106。在所示实施例中，地面接合构件106包括轮子。在其他实施例中，地面接合构件106可包括履带。地面接合构件106适于将机器100支撑在地面上，并为其提供机动性。机器100还包括安装在机架102上的整平板组件108。整平板组件108将在下文中可互换地称作“组件108”。组件108包括可移动地安装在机架102上的主整平板110。更具体地，主整平板110联接至牵引臂112的一端。牵引臂112的另一端可以以使得能够牵引组件108的方式可枢转地连接至机器100的机架102。组件108可绕着与机架102之间的枢轴连接进行枢转，以自由地漂浮在正在铺设的沥青表面上方。

组件108还可包括安装在主整平板110上的一个或多个整平板延伸部114。整平板延伸部114可移动地联接至主整平板110。在一个实施例中，主整平板110可包括用于安装整平板延伸部114的整平板延伸部托架116。在某些实施例中，整平板延伸部114可安装在主整平板110的后面。在另外的其他实施例中，根据应用要求，整平板延伸部114可安装在主整平板110的前面。

机器100还包括安装在机架102上的机器操作者站118。机器操作者站118被配置成控制与机器100相关联的各种功能，且在某些实施例中，其被配置成控制与组件108相关联的功能。机器100还包括整平板操作者站120。整平板操作者站120被配置成控制与组件108相关联的各种功能，且在某些实施例中，其被配置成控制与机器100相关联的功能。机器操作者站118可包括用于操作者的一个或多个座位122。进一步地，机器操作者站118和整平板操作者站120中的每一个可包括相应的操作者界面124、126。操作者界面124、126可被配置成接收来自操作者的各种输入，并可被配置成用于在机器100和/或组件108的操作期间将信息显示给操作者。

机器100还包括安装在机架102上的材料供给系统128。材料供给系统128将在下文中可互换地称作“系统128”。系统128适于将铺路材料接收在机器100上，并将铺路材料从机器100的一个部分传送至另一部分。参照图2，示出了系统128的示意性俯视图。系统128包括料斗202。料斗202适于将特定体积的铺路材料容纳在其中。该铺路材料(例如，沥青)可接收自外部源(未示出)，例如，卡车或另一类型的转运车。

系统128包括左材料供给机构204。左材料供给机构204将在下文中可互换地称作“左机构204”。左机构204包括左输送机206以及左螺旋推运器208。左螺旋推运器208靠后设置，并邻近左输送机206的一端。左输送机206沿着大体上平行于机器100的行进方向的方向将铺路材料从料斗202传送至左螺旋推运器208。左输送机206可为本领域中已知的任何输送元件，例如，带式输送机、供给杆式输送机等。左螺旋推运器208适于沿着大体上垂直于机器100的行进方向的方向在组件108前面横向地分散铺路材料。左螺旋推运器208可为本领域中已知的任何输送元件，例如，螺旋式输送机、旋转式输送机等。

系统128还包括右材料供给机构210。右材料供给机构210将在下文中可互换地称作“右机构210”。右机构210包括右输送机212以及右螺旋推运器214。右输送机212靠后设置，并邻近右输送机206的一端。右输送机212沿着大体上平行于机器100的行进方向的方向将铺路材料从料斗202传送至右螺旋推运器214。右输送机212可为本领域中已知的任何输送元件，例如，带式输送机、供给杆式输送机等。右螺旋推运器214适于沿着大体上垂直于机器100的行进方向的方向在组件108前面横向地分散铺路材料。右螺旋推运器214可为本领域中已知的任何输送元件，例如，螺旋式输送机、旋转式输送机等。

本发明涉及一种用于系统128的控制系统。图3是示出了控制系统300的一个实施例的示意图。控制系统300包括第一光学传感器302。第一光学传感器302被配置成生成表征与左机构204相关联的铺路材料的数据。在实施例中，第一光学传感器302可为视觉摄像机。在另一实施例中，第一光学传感器302可包括光检测与测距(LIDAR)系统。然而，应理解的是，本领域中已知的其他类型的光学传感器可实施来代替视觉摄像机或LIDAR系统，以生成表征与左机构204相关联的铺路材料的数据。

控制系统300还包括第二光学传感器304。第二光学传感器304被设置成与右螺旋推运器214相关联。第二光学传感器304被配置成生成表征与右机构210相关联的铺路材料的数据。在实施例中，第二光学传感器304可为视觉摄像机。在另一实施例中，第二光学传感器304可包括光检测与测距(LIDAR)系统。然而，应理解的是，本领域中已知的其他类型的光学传感器可实施来代替视觉摄像机或LIDAR系统，以生成表征与右机构210相关联的铺路材料的数据。

控制系统300还包括控制器310。控制器310可为本领域中已知的被配置成执行控制系统300的各种功能的任何控制单元。在一个实施例中，控制器310可为被配置成执行与控制系统300相关的功能的专用控制单元。在另一实施例中，控制器310可为与机器100相关联的机器控制单元(MCU)或电子控制模块(ECM)、与发动机相关联的发动机控制单元(ECU)等，其被配置成执行与控制系统300相关的功能。

控制器310可通信地联接至第一光学传感器302、左输送机206、左螺旋推运器208、第二光学传感器304、右输送机212以及右螺旋推运器214中的每一个。更具体地，在一个实施例中，控制器310可以可通信地联接至与左输送机206、左螺旋推运器208、右输送机212以及右螺旋推运器214中的每一个相关联的可变排量活塞泵(未示出)的电子排量控制单元(未示出)。在另一实施例中，控制器310可以可通信地联接至与左螺旋推运器208、左输送机206、右螺旋推运器214以及右输送机212中的每一个相关联的电动马达(未示出)或其他旋转致动器(未示出)。

控制器310被配置成从第一光学传感器302接收表征与左机构204相关联的铺路材料的数据。在实施例中，第一光学传感器302所生成的表征与左机构204相关联的铺路材料的数据可包括存在于左螺旋推运器208附近的铺路材料的量。

在另一实施例中，第一光学传感器302所生成的数据可进一步包括正在从左输送机206传送至左螺旋推运器208的铺路材料的流动速率。在又一实施例中，第一光学传感器302所生成的数据可进一步包括左螺旋推运器208处存在的铺路材料的量。在又一实施例中，第一光学传感器302所生成的数据可进一步包括左螺旋推运器208处存在的铺路材料的高度和/或存在于整平板组件108附近的铺路材料的高度。此外，或任选地，在另一实施例中，第一光学传感器302所生成的数据可包括左螺旋推运器208处的铺路材料的分层。在本发明的实施例中，第一光学传感器302所生成的数据还可包括流动模式，该流动模式指示与铺路材料在多个方向上(例如，在位于左螺旋推运器208和/或整平板组件108处或附近的铺路材料的空间体积中)相关联的移动及移动速度。

控制器310还被配置成从第二光学传感器304接收表征与右机构210中的铺路材料相关联的铺路材料的数据。在实施例中，第二光学传感器304所生成的表征与右机构210相关联的铺路材料的数据可包括存在于右螺旋推运器214附近的铺路材料的量。

在另一实施例中，第二光学传感器304所生成的数据可进一步包括正在从右输送机212传送至右螺旋推运器214的铺路材料的流动速率。在又一实施例中，第二光学传感器304所生成的数据可进一步包括右螺旋推运器214处存在的铺路材料的量。在又一实施例中，第二光学传感器304所生成的数据可进一步包括右螺旋推运器214处存在的铺路材料的高度和/或存在于整平板组件108附近的铺路材料的高度。此外，或任选地，在实施例中，第二光学传感器304所生成的数据可包括右螺旋推运器214处的铺路材料的分层。在本发明的实施例中，第二光学传感器304所生成的数据还可包括流动模式，该流动模式指示与铺路材料在多个方向上(例如，在位于右螺旋推运器214和/或整平板组件108处或附近的铺路材料的空间体积中)相关联的移动及移动速度。

控制器310被进一步配置成以相互独立的方式选择性地控制左机构204和/或右机构210中的每一个的速度。具体地，控制器310被配置成以相互独立的方式控制左机构204和右机构210中的每一个的速度，从而使得左输送机206和左螺旋推运器208中的相应一个的速度基于从第一光学传感器302接收到的数据独立地进行调整，而右输送机212和右螺旋推运器214中的相应一个的速度基于从第二光学传感器304接收到的数据独立地进行调整。

通过将表征与左供给机构204和右供给机构210相关联的铺路材料的数据从第一光学传感器302和第二光学传感器304提供至控制器310，以及通过允许控制器310独立地调整左输送机206、左螺旋推运器208、右输送机212以及右螺旋推运器214中的每一个的速度，本发明的控制器310得以便利地在控制系统300的第一模式下工作。本文所公开的术语“第一模式”可被视为自动模式，其表示铺路机100的全自动模式；更具体地，其表示铺路机100的材料供给系统128的全自动模式。操作者可从机器操作者站118和整平板操作者站120中的相应一个选择提供在操作者界面124、126中的至少一个上的用户可选选项中的一个合适选项，以致动控制器310使其实施“第一模式”，该第一模式用于独立地控制或调整材料供给系统128的左输送机206、左螺旋推运器208、右输送机212以及右螺旋推运器214中的每一个的速度。

在另一实施例中，操作者还可从机器操作者站118和整平板操作者站120中的相应一个选择提供在操作者界面124、126中的至少一个上的用户可选选项中的另一合适选项，以致动控制器310使其实施第二操作模式。本文所公开的第二模式可表示系统128的半自动模式。在该实施例中，基于从第一光学传感器302和第二光学传感器304接收到的数据，控制器310仅可被配置成分别控制左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个的速度，以及基于左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个的速度的函数分别控制左输送机206和右输送机212中的相应一个的速度。

值得注意的是，在前述实施例中，当控制器310将左输送机206的速度控制为左螺旋推运器208的速度的函数，且将右输送机212的速度控制为右螺旋推运器214的速度的函数时，各螺旋推运器208、214与其相应的输送机206、212之间的关联函数(例如，比例、比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)增益)以及对左输送机206和右输送机212的速度的调制幅度可由操作者通过合适的控制装置(例如，可设置在操作者界面124、126中的至少一个上的一对输送机比率标度盘(未示出))进行可变调整。

在本发明的另一实施例中，第一光学传感器302和第二光学传感器304中的每一个还可被配置成将指示左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个距地面的高度的数据输出至控制器310。在该实施例中，相应地，控制器310还可被配置成基于从第一光学传感器302和第二光学传感器304接收到的左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个的高度分别调整左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个距地面的高度。

在第二模式的实施例中，基于数据集(未示出)，左输送机206的速度可被控制为左螺旋推运器208的速度的函数。数据集可储存在可通信地联接至控制器310的数据库312或控制器310的存储器(未示出)中。在一个实施例中，数据集可包括左输送机206的不同速度值，其用于改变左螺旋推运器208的速度值。在另一实施例中，数据集可包括表示左输送机206的速度与左螺旋推运器208的速度之间的数学关系的数学模型。在这种情况下，控制器310可基于左螺旋推运器208的速度通过数学模型获得左输送机206的速度。

类似地，在第二模式的实施例中，基于数据集，右输送机212的速度可被控制为右螺旋推运器214的速度的函数。数据集可储存在数据库312或控制器310的存储器中。在一个实施例中，数据集可包括右输送机212的不同速度值，其用于改变右螺旋推运器214的速度值。在另一实施例中，数据集可包括表示右输送机212的速度与右螺旋推运器214的速度之间的数学关系的数学模型。在这种情况下，控制器310可基于右螺旋推运器214的速度通过数学模型获得右输送机212的速度。

图4是示出了用于控制材料供给系统128的方法400的流程图。如图所示，在步骤402处，方法400包括从第一光学传感器302接收表征与左供给机构204相关联的铺路材料的数据。在步骤404处，方法400还包括从第二光学传感器304接收表征与右供给机构210相关联的铺路材料的数据。在步骤406处，方法400进一步包括通过本文所公开的控制器310以相互独立的方式控制左机构204和右机构210中的每一个，从而使得左输送机206和左螺旋推运器208中的相应一个的速度基于从第一光学传感器302接收到的数据独立地进行调整，而右输送机212和右螺旋推运器214中的相应一个的速度基于从第二光学传感器304接收到的数据独立地进行调整。

工业实用性

本发明适用于提高实现对左机构204和右机构210的独立控制所需的输入数据的精确度；更具体地，本发明适用于分别独立控制与左输送机206、左螺旋推运器208、右输送机212以及右螺旋推运器214中的每一个相关联的移动速度。

通过使用第一光学传感器302和第二光学传感器304，表征与左供给机构204和右供给机构206相关联的铺路材料的数据可提供至控制器310。在本发明的实施例中，可设想的是，表征与左供给机构204和右供给机构206相关联的铺路材料的数据可理解为不同于先前用作为输入的数据，原因在于先前所用的此类数据可能很少，因此可能不足以在通常与铺路机的材料供给机构的各种部件相关联的操作中实现精确且独立的控制。

在一对光学传感器302、304与左螺旋推运器208和右螺旋推运器214中的相应一个一起使用的情况下，还可预期的是，现可减少用于在先前已知的铺路机中控制材料供给机构的操作的传感器和/或其他装置的部件数量，进而使得成本低于使用非光学传感器(例如，声波式传感器、桨式传感器或本领域中已知的其他类型的传感器)所产生的成本。此外，一对光学传感器302、304的使用能够降低控制左供给机构204和右供给机构206的操作所需的系统300的结构复杂性。

虽然已参照上述实施例具体地示出并描述了本发明的各方面，但本领域技术人员将理解的是，在不偏离本发明的精神及范围的情况下，可通过改进所公开的机器、系统以及方法来构思各种其他实施例。应理解的是，此类实施例落入基于权利要求书及其任何等同物确定的本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于铺路机的材料供给系统，其中所述铺路机具有用于容纳特定体积的铺路材料的料斗、包括左输送机以及被设置成与所述左输送机相关联的左螺旋推运器的左材料供给机构、包括右输送机以及被设置成与所述右输送机相关联的右螺旋推运器的右材料供给机构，以及可枢转地联接至所述铺路机的机架的整平板，所述材料供给系统包括：

第一光学传感器，所述第一光学传感器被设置成与所述左螺旋推运器相关联，其中所述第一光学传感器被配置成生成表征与所述左供给机构相关联的铺路材料的数据；

第二光学传感器，所述第二光学传感器被设置成与所述右螺旋推运器相关联，其中所述第二光学传感器被配置成生成表征与所述右供给机构相关联的铺路材料的数据；以及

控制器，所述控制器可通信地联接至所述第一光学传感器、所述左输送机、所述左螺旋推运器、所述第二光学传感器、所述右输送机以及所述右螺旋推运器中的每一个，所述控制器被配置成：

从所述第一光学传感器接收表征与所述左供给机构相关联的铺路材料的所述数据；

从所述第二光学传感器接收表征与所述右供给机构相关联的铺路材料的所述数据；以及

以相互独立的方式控制所述左材料供给机构和所述右材料供给机构中的每一个，其中所述左输送机和所述左螺旋推运器中的相应一个的速度基于从所述第一光学传感器接收到的所述数据独立地进行调整，而所述右输送机和所述右螺旋推运器中的相应一个的速度基于从所述第二光学传感器接收到的所述数据独立地进行调整。

2.根据权利要求1所述的材料供给系统，其中表征与所述左供给机构相关联的铺路材料的所述数据包括如下项中的至少一个：

所述左螺旋推运器附近的铺路材料的量；

铺路材料从所述左输送机到所述左螺旋推运器的流动速率；

所述左螺旋推运器处的铺路材料的量；

所述左螺旋推运器处的铺路材料的高度；

所述整平板附近的铺路材料的高度；以及

所述左螺旋推运器处的铺路材料的分层。

3.根据权利要求1所述的材料供给系统，其中表征与所述右供给机构相关联的铺路材料的所述数据包括如下项中的至少一个：

所述右螺旋推运器附近的铺路材料的量；

铺路材料从所述右输送机到所述左螺旋推运器的流动速率；

所述右螺旋推运器处的铺路材料的量；

所述右螺旋推运器处的铺路材料的高度；

所述整平板附近的铺路材料的高度；以及

所述右螺旋推运器处的铺路材料的分层。

4.根据权利要求1所述的材料供给系统，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器中的每一个包括摄像机以及LIDAR中的一个。

5.根据权利要求1所述的材料供给系统，其中所述第一光学传感器和所述第二光学传感器中的每一个被配置成将指示所述左螺旋推运器和所述右螺旋推运器中的相应一个距地面的高度的数据输出至所述控制器。

6.根据权利要求5所述的材料供给系统，其中所述控制器被配置成基于从所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收到的所述左螺旋推运器和所述右螺旋推运器中的相应一个的所述高度分别调整所述左螺旋推运器和所述右螺旋推运器中的相应一个距所述地面的所述高度。

7.根据权利要求1所述的材料供给系统，其中所述控制器被配置成：

基于从所述第一光学传感器和所述第二光学传感器接收到的所述数据分别控制所述左螺旋推运器和所述右螺旋推运器中的相应一个的所述速度，以及

基于所述左螺旋推运器和所述右螺旋推运器中的相应一个的所述速度的函数分别控制所述左输送机和所述右输送机中的相应一个的所述速度。