CN111535126A - 沥青路面摊铺机协同作业控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统,包括两台或两台以上的摊铺机,每个摊铺机上设置有左、右履带及控制器,相邻两个摊铺机上分别固定有标高装置和标靶装置,标高装置由机壳及设置于机壳中的图像处理单元、工业相机和激光发射器组成,标靶装置由平面板以及设置于平面板上的标记点组成。本发明的控制方法包括:a).设定摊铺速度和间距;b).摊铺机的直线行驶;c).速度检测和反馈控制;d).设定转弯半径;e).摊铺机的位置矫正。本发明摊铺机及控制方法,实现了多台摊铺机对沥青路面的均匀摊铺,解决了现有采用多次摊铺时易留下纵缝的弊端,也解决了采用大型摊铺机所带来的成本高昂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青路面摊铺机协同作业控制系统及方法,更具体的说,尤其涉及一种可对摊铺机的行驶速度、行驶方向、摊铺高度进行精确校准和控制的沥青路面摊铺机协同作业控制系统及方法。
背景技术
在沥青路面施工中,摊铺机首先通过分料器将沥青混合料均匀摊铺在道路基层上,然后进行初步振实和熨平完成摊铺作业。最后经过钢轮压路机、胶轮压路机压实后完成路面施工作业。摊铺作业的施工质量对路面平整度等最终路面质量有非常大的影响。根据不同的行进驱动结构,摊铺机分为履带式和轮胎式两种类型。前者转向不灵活,但由于驱动履带与地面接触面积较大,不容易因打滑、基面存在坑洼等原因影响摊铺的平整度。而后者更适应于经常转移工地的市政道路施工。
而路面宽度的不断增加,对摊铺机提出了更高的要求。如果采用纵向多次摊铺的方式,则纵缝位置路面容易出现过压实痕、开裂、渗水等问题,因此,应在尽量减少纵向接缝和保证摊铺质量的前提下,尽可能增加摊铺宽度。施工中通常采用加大熨平板宽度的方式增加单次摊铺宽度,目前中型摊铺机的摊铺宽度约5~8米,而大型摊铺机的摊铺宽度可达16米。但随着单台摊铺机施工能力的增加,带来一些新的问题:1)由于熨平板自身重量较大,需要加大熨平板高度调整装置的功率,装置复杂度呈现指数式增长;2)随着摊铺宽度的增加,对分料器、熨平板等部件性能提出了严格的要求,容易出现供料不足、混合料离析、加热不均匀等问题;3)大型摊铺机体型过大,对施工场所要求较高,利用率不高。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点,提供了一种沥青路面摊铺机协同作业控制系统及方法。
本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统,包括两台或两台以上的对沥青混合料进行均匀摊铺的摊铺机,每个摊铺机上均设置有左履带、右履带以及控制摊铺机行走和摊铺作业的控制器,摊铺机上设置有分别驱使左履带、右履带转动的左行走液压马达和右行走液压马达;每个摊铺机上均设置有转龙分料及熨平装置,相邻摊铺机的控制器经通信装置相通信;其特征在于:所述相邻两个摊铺机上分别固定有标高装置和标靶装置,标高装置由机壳及设置于机壳中的图像处理单元、工业相机和激光发射器组成,工业相机和激光发射器均与图像处理单元相连接;所述标靶装置由平面板以及设置于平面板上的标记点组成,工业相机的拍摄方向和激光发射器的激光发射方向均朝向平面板,平面板上的标记点包括位于中心的中心标记点、位于中心标记点竖向方向两侧的上标记点和下标记点、位于中心标记点水平方向两侧的左标记点和右标记点。
本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统,所示机壳上设置有滤光片和信号接口,机壳中设置有电源电路,电源电路用于对图像处理单元、工业相机和激光发射器提供直流电压,滤光片设置于工业相机镜头的前端,信号接口与图像处理单元相连接。
本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统及控制方法,其特征在于,通过以下步骤来实现:
a).设定摊铺速度和间距,根据摊铺机的工作参数和所铺装路面的技术要求设定摊铺机的铺装行驶速度,设为v;设两相邻的摊铺机分别为1#摊铺机和2#摊铺机,沿摊铺机的行驶方向望去,1#摊铺机位于2#摊铺机的左侧,根据两摊铺机的摊铺宽度设定两摊铺机的距离,设相邻两摊铺机上相邻两履带的距离为L;
b).摊铺机的直线行驶,设1#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v1L、v1R,2#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v2L、v2R;在摊铺机沿直线路径摊铺沥青混合料时,1#摊铺机、2#摊铺机上的控制器控经液压马达控制左、右履带均按照公式(1)中的速度行驶:
v1L=v1R=v2L=v2R=v (1)
c).速度检测和反馈控制,通过公式(2)检测履带的实际行驶速度v′:
式中:r为履带上主动轮的半径,n为液压马达的转速,N为单位时间内转速传感器的脉冲数,Z为转速传感器的转子齿数,i为传动比;
如果检测到某个履带的实际行驶速度v′大于设定速度v,则减小相应行走液压马达的转速,如果检测到某个履带的实际行驶速度v′小于设定速度v,则增加相应行走液压马达的转速,以控制履带按照设定速度行驶;
d).设定转弯半径,当摊铺机需要在弯道上进行摊铺时,需要操作人员输入或设定转弯半径,设转弯半径为R;当有一台摊铺机时,通过步骤d-1)控制摊铺机的运行,当为两台摊铺机时,通过步骤d-2)控制摊铺机的运行;
d-1).一台摊铺机的运行,当只有一摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为摊铺机中心点的速度和转弯半径,根据摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
进而求得:
式中,B为摊铺机左履带与右履带之间的距离;
因此控制摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(4)求取的速度v1L、v1R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
d-1).两台摊铺机的运行,当两台摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为两摊铺机中间位置的速度和转弯半径,根据两摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
式中,v1L、v1R分别为1#摊铺机左、右履带的行驶速度,v2L、v2R分别为2#摊铺机左、右履带的行驶速度,L为相邻两摊铺机上相邻两履带的距离;
进而求得:
因此控制两摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(6)求取的速度v1L、v1R、v2L、v2R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
e).摊铺机的位置矫正,标高装置上的激光发射器发出红色激光圆点照射到标靶装置的平面板上,图像处理单元利用工业相机采集平面板的图像,并根据激光照射点以及平面板上的各标记点来判断相邻两摊铺机的位置关系:
e-1).横向距离判断,图像处理单元根据所采集的平面板图像,计算出中心标记点、上标记点、下标记点、左标记点和右标记点中两标记点的距离尺寸与标准值之间的大小关系,如果大于标准值,表明两摊铺机之间的距离小于设定值,应增加两摊铺机之间的距离;如果小于标准值,表明两摊铺机之间的距离大于设定值,应减小两摊铺机之间的距离;
e-2).行驶方向判断,根据采集的平面板图像,计算左标记点与中心标记点之间的距离与右标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,表明两摊铺机存在行驶方向偏差;按照如下规则进行调整:
e-2-1).如果左标记点与心中标记点之间的距离小于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于靠拢,则将两摊铺机的行驶方向向外侧调整;
e-2-2).如果左标记点与中心标记点之间的距离大于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于分离,则将两摊铺机的行驶方向向内侧调整;
e-3).高度偏差判断,通过采集的平面板图像,计算上标记点与中心标记点之间的距离与下标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,说明存在路面拱度,需及时提醒施工人员注意;
e-4).前后偏差判断,通过采集的图像判断激光照射点在平面板图像的位置,如果激光照射点位于标靶装置的中心位置,说明两摊铺机行驶速度、摊铺高度一致,当激光照射点出现右偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过慢、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过快;当激光照射点出现左偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过快、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过慢;对两摊铺机的行驶速度进行适应性调整;
当激光照射点的位置偏高时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较高,摊铺厚度较大,应降低其转龙分料及熨平装置的高度;当激光照射点的位置偏低时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较低,摊铺厚度较薄,应提升其转龙分料及熨平装置的高度。
本发明的有益效果是:本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统及控制方法,协同作业的两台或两台以上的摊铺机经通信装置通信,实现了摊铺机控制器的通信和协同控制,通过给定的行驶速度、转弯半径、两摊铺机之间的距离,即可计算出每个摊铺机左、右履带的行驶速度,实现了摊铺机在直线、转弯路径下的稳定行驶;通过在相邻的摊铺机上分别设置标高装置和标靶装置,标高装置通过采集标靶装置上中心、上、下、左、右标记点以及激光照射点的成像及位置关系,即可判断出两相邻摊铺机的横向距离、行驶方向、摊铺高度、行驶速度是否符合要求,并在不符合要求的情形下做出适应性调整,以实现多台摊铺机对沥青路面的均匀摊铺,解决了现有采用多次摊铺时易留下纵缝的弊端,也解决了采用大型摊铺机所带来的成本高昂的问题。
附图说明
图1为本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的结构示意图;
图2为本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的控制方法的原理示意图;
图3为本发明中两相邻的摊铺机在转弯路面上运动的示意图;
图4为本发明中标高装置与标靶装置的结构示意图。
图中:1 1#摊铺机,2 2#摊铺机,3左履带,4右履带,5转龙分料及熨平装置,6标高装置,7标靶装置,8通信装置,9机壳,10图像处理单元,11工业相机,12激光发射器,13滤光片,14电源电路,15信号接口,16平面板。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示,给出了本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的结构示意图,其由两台摊铺机组成,分别为1#摊铺机1和2#摊铺机2,每台摊铺机上分别设置有左履带3和右履带4,左履带3和右履带4分别经左行走液压马达和右行走液压马达驱使转动,以实现摊铺机的行驶。每个摊铺机上均设置有转龙分料及熨平装置5,相邻摊铺机的控制器经通信装置8相通信。相邻两摊铺机上分别设置有标高装置6和标靶装置7,标高装置6和标靶装置7组成了视觉校准装置,以对邻摊铺机的横向距离、行驶方向、摊铺高度、行驶速度进行校准,标高装置6和标靶装置7可设置于两摊铺机的转龙分料及熨平装置5上。
摊铺机的行走速度对摊铺质量有非常重要的影响,在起步、卸载、加载、待料停机、打滑或者行走速度不稳定时,容易使铺层出现波状起伏,影响摊铺的平整度。摊铺机的行进机构由左行走液压马达、右行走马达组成,在常规的车载控制器中大都设计了液压马达的转速控制单元,实现了等速前行和差速转向的功能。本发明中设计了一种新型的分布式协同控制器,如图1所示,每台摊铺机安装一台控制器,完成对摊铺机自身液压马达的转速控制,进而实现前进、转向等常规的施工作业动作。当需要多摊铺机协同作业时,通过通信装置将摊铺机本地控制器连接到一起,然后指定一台摊铺机作为主机,其他摊铺机作为从机,主机可以发出作业指令,而从机则执行主机发出的作业指令,并根据传感器装置反馈的偏差信号自动跟随主机行驶,完成作业。
如图2所示,给出了本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的控制方法的原理示意图,摊铺机上的控制器根据设定车速和设定转向半径行驶,其首先根据设定车速和设定转向半径计算出相应履带的行驶速度,作为履带液压马达的基准速度,并根据测速传感器反馈的速度进行控制;然后根据视觉校准装置的反馈结果对基准速度进行调整。
如图4所示,给出了本发明中标高装置与标靶装置的结构示意图,所示的标高装置6由机壳9及设置于机壳中的图像处理单元10、工业相机11、激光发射器12、滤光片13、电源电路14和信号接口15组成,标靶装置7由平面板16组成。机壳9起固定和支撑作用,工业相机11和激光发射器12均与图像处理单元10相连接,电源电路14为图像处理单元10、工业相机11、激光发射器12的工作提供稳定的直流电源。滤光片13位于工业相机11镜头的前端,实现过滤光线的作用,激光发射器12所发出激光线的方向与工业相机11光轴的方向一致,且均垂直标靶装置7的平面板16。
所示标靶装置7的平面板16的一个表面上设置有5个标记点,位于中心的为中心标记点,中心标记点上方和下方的为上标记点和下标记点,中心标记点左侧和右侧的分别为左标记点和右标记点,所示的左标记点和右标记点为方形形状,其余标记点为圆形形状。标靶装置7上标记点都具备严格的尺寸定义,在光照条件下,还应设置遮阳板,遮阳板由具备一定刚度的工程塑料制成,其主要功能是遮挡太阳光,以避免阳光下激光点无法正常识别的问题。平面板16上设置有标记点的一面朝向工业相机11和激光发射器12。图4中,右标记点指向左标记点方向与摊铺机的行进方向一致。
本发明的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的控制方法,通过以下步骤来实现:
a).设定摊铺速度和间距,根据摊铺机的工作参数和所铺装路面的技术要求设定摊铺机的铺装行驶速度,设为v;设两相邻的摊铺机分别为1#摊铺机(1)和2#摊铺机(2),沿摊铺机的行驶方向望去,1#摊铺机位于2#摊铺机的左侧,根据两摊铺机的摊铺宽度设定两摊铺机的距离,设相邻两摊铺机上相邻两履带的距离为L;
b).摊铺机的直线行驶,设1#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v1L、v1R,2#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v2L、v2R;在摊铺机沿直线路径摊铺沥青混合料时,1#摊铺机、2#摊铺机上的控制器控经液压马达控制左、右履带均按照公式(1)中的速度行驶:
v1L=v1R=v2L=v2R=v (1)
c).速度检测和反馈控制,通过公式(2)检测履带的实际行驶速度v′:
式中:r为履带上主动轮的半径,n为液压马达的转速,N为单位时间内转速传感器的脉冲数,Z为转速传感器的转子齿数,i为传动比;
如果检测到某个履带的实际行驶速度v′大于设定速度v,则减小相应行走液压马达的转速,如果检测到某个履带的实际行驶速度v′小于设定速度v,则增加相应行走液压马达的转速,以控制履带按照设定速度行驶;
d).设定转弯半径,当摊铺机需要在弯道上进行摊铺时,需要操作人员输入或设定转弯半径,设转弯半径为R;当有一台摊铺机时,通过步骤d-1)控制摊铺机的运行,当为两台摊铺机时,通过步骤d-2)控制摊铺机的运行;
如图3所示,给出了本发明中两相邻的摊铺机在转弯路面上运动的示意图;
d-1).一台摊铺机的运行,当只有一摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为摊铺机中心点的速度和转弯半径,根据摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
进而求得:
式中,B为摊铺机左履带与右履带之间的距离;
因此控制摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(4)求取的速度v1L、v1R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
d-1).两台摊铺机的运行,当两台摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为两摊铺机中间位置的速度和转弯半径,根据两摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
式中,v1L、v1R分别为1#摊铺机左、右履带的行驶速度,v2L、v2R分别为2#摊铺机左、右履带的行驶速度,L为相邻两摊铺机上相邻两履带的距离;
进而求得:
因此控制两摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(6)求取的速度v1L、v1R、v2L、v2R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
同样地,当摊铺机的数量为3台时,则中间摊铺机的中央位置为设定的速度v、转弯半径R,依次类推,即可求出相应摊铺机上履带的行驶速度。
e).摊铺机的位置矫正,标高装置上的激光发射器发出红色激光圆点照射到标靶装置的平面板上,图像处理单元利用工业相机采集平面板的图像,并根据激光照射点以及平面板上的各标记点来判断相邻两摊铺机的位置关系:
e-1).横向距离判断,图像处理单元根据所采集的平面板图像,计算出中心标记点、上标记点、下标记点、左标记点和右标记点中两标记点的距离尺寸与标准值之间的大小关系,如果大于标准值,表明两摊铺机之间的距离小于设定值,应增加两摊铺机之间的距离;如果小于标准值,表明两摊铺机之间的距离大于设定值,应减小两摊铺机之间的距离;
e-2).行驶方向判断,根据采集的平面板图像,计算左标记点与中心标记点之间的距离与右标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,表明两摊铺机存在行驶方向偏差;按照如下规则进行调整:
e-2-1).如果左标记点与心中标记点之间的距离小于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于靠拢,则将两摊铺机的行驶方向向外侧调整;
e-2-2).如果左标记点与中心标记点之间的距离大于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于分离,则将两摊铺机的行驶方向向内侧调整;
e-3).高度偏差判断,通过采集的平面板图像,计算上标记点与中心标记点之间的距离与下标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,说明存在路面拱度,需及时提醒施工人员注意;
e-4).前后偏差判断,通过采集的图像判断激光照射点在平面板图像的位置,如果激光照射点位于标靶装置的中心位置,说明两摊铺机行驶速度、摊铺高度一致,当激光照射点出现右偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过慢、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过快;当激光照射点出现左偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过快、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过慢;对两摊铺机的行驶速度进行适应性调整;
当激光照射点的位置偏高时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较高,摊铺厚度较大,应降低其转龙分料及熨平装置的高度;当激光照射点的位置偏低时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较低,摊铺厚度较薄,应提升其转龙分料及熨平装置的高度。
进一步地,因摊铺机为低速运行设备,考虑到液压马达的最大转速,系统以最外侧的履带线速度作为系统的限定速度,当履带的设定速度超过最大值时,需通过降低其他三条履带速度以完成双机协同转弯。同理,当使用多台摊铺机协同作业时,可依次计算得到各摊铺机履带的运行速度。
Claims (3)
1.一种沥青路面摊铺机协同作业控制系统,包括两台或两台以上的对沥青混合料进行均匀摊铺的摊铺机,每个摊铺机上均设置有左履带(3)、右履带(4)以及控制摊铺机行走和摊铺作业的控制器,摊铺机上设置有分别驱使左履带、右履带转动的左行走液压马达和右行走液压马达;每个摊铺机上均设置有转龙分料及熨平装置(5),相邻摊铺机的控制器经通信装置(8)相通信;其特征在于:所述相邻两个摊铺机上分别固定有标高装置(6)和标靶装置(7),标高装置由机壳(9)及设置于机壳中的图像处理单元(10)、工业相机(11)和激光发射器(12)组成,工业相机和激光发射器均与图像处理单元相连接;所述标靶装置由平面板(16)以及设置于平面板上的标记点组成,工业相机的拍摄方向和激光发射器的激光发射方向均朝向平面板,平面板上的标记点包括位于中心的中心标记点、位于中心标记点竖向方向两侧的上标记点和下标记点、位于中心标记点水平方向两侧的左标记点和右标记点。
2.根据权利要求1所述的沥青路面摊铺机协同作业控制系统,其特征在于:所示机壳(9)上设置有滤光片(13)和信号接口(15),机壳中设置有电源电路(14),电源电路用于对图像处理单元(10)、工业相机(11)和激光发射器(12)提供直流电压,滤光片设置于工业相机镜头的前端,信号接口与图像处理单元相连接。
3.一种基于权利要求1所述的沥青路面摊铺机协同作业控制系统的控制方法,其特征在于,通过以下步骤来实现:
a).设定摊铺速度和间距,根据摊铺机的工作参数和所铺装路面的技术要求设定摊铺机的铺装行驶速度,设为v;设两相邻的摊铺机分别为1#摊铺机(1)和2#摊铺机(2),沿摊铺机的行驶方向望去,1#摊铺机位于2#摊铺机的左侧,根据两摊铺机的摊铺宽度设定两摊铺机的距离,设相邻两摊铺机上相邻两履带的距离为L;
b).摊铺机的直线行驶,设1#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v1L、v1R,2#摊铺机左、右履带的行驶速度分别为v2L、v2R;在摊铺机沿直线路径摊铺沥青混合料时,1#摊铺机、2#摊铺机上的控制器控经液压马达控制左、右履带均按照公式(1)中的速度行驶:
v1L=v1R=v2L=v2R=v (1)
c).速度检测和反馈控制,通过公式(2)检测履带的实际行驶速度v′:
式中:r为履带上主动轮的半径,n为液压马达的转速,N为单位时间内转速传感器的脉冲数,Z为转速传感器的转子齿数,i为传动比;
如果检测到某个履带的实际行驶速度v′大于设定速度v,则减小相应行走液压马达的转速,如果检测到某个履带的实际行驶速度v′小于设定速度v,则增加相应行走液压马达的转速,以控制履带按照设定速度行驶;
d).设定转弯半径,当摊铺机需要在弯道上进行摊铺时,需要操作人员输入或设定转弯半径,设转弯半径为R;当有一台摊铺机使,通过步骤d-1)控制摊铺机的运行,当为两台摊铺机时,通过步骤d-2)控制摊铺机的运行;
d-1).一台摊铺机的运行,当只有一摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为摊铺机中心点的速度和转弯半径,根据摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
进而求得:
式中,B为摊铺机左履带与右履带之间的距离;
因此控制摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(4)求取的速度v1L、v1R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
d-1).两台摊铺机的运行,当两台摊摊铺机时,所设定的速度v、转弯半径R为两摊铺机中间位置的速度和转弯半径,根据两摊铺机上各处的转动角速度ω均相等可得:
式中,v1L、v1R分别为1#摊铺机左、右履带的行驶速度,v2L、v2R分别为2#摊铺机左、右履带的行驶速度,L为相邻两摊铺机上相邻两履带的距离;
进而求得:
因此控制两摊铺机的左履带、右履带分别按照公式(6)求取的速度v1L、v1R、v2L、v2R进行前进,以实现沥青混合料的均匀摊铺;
e).摊铺机的位置矫正,标高装置上的激光发射器发出红色激光圆点照射到标靶装置的平面板上,图像处理单元利用工业相机采集平面板的图像,并根据激光照射点以及平面板上的各标记点来判断相邻两摊铺机的位置关系:
e-1).横向距离判断,图像处理单元根据所采集的平面板图像,计算出中心标记点、上标记点、下标记点、左标记点和右标记点中两标记点的距离尺寸与标准值之间的大小关系,如果大于标准值,表明两摊铺机之间的距离小于设定值,应增加两摊铺机之间的距离;如果小于标准值,表明两摊铺机之间的距离大于设定值,应减小两摊铺机之间的距离;
e-2).行驶方向判断,根据采集的平面板图像,计算左标记点与中心标记点之间的距离与右标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,表明两摊铺机存在行驶方向偏差;按照如下规则进行调整:
e-2-1).如果左标记点与心中标记点之间的距离小于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于靠拢,则将两摊铺机的行驶方向向外侧调整;
e-2-2).如果左标记点与中心标记点之间的距离大于右标记点与中心标记点之间的距离,说明两摊铺机的行驶方向过于分离,则将两摊铺机的行驶方向向内侧调整;
e-3).高度偏差判断,通过采集的平面板图像,计算上标记点与中心标记点之间的距离与下标记点与中心标记点之间的距离是否相等,如果不相等,说明存在路面拱度,需及时提醒施工人员注意;
e-4).前后偏差判断,通过采集的图像判断激光照射点在平面板图像的位置,如果激光照射点位于标靶装置的中心位置,说明两摊铺机行驶速度、摊铺高度一致,当激光照射点出现右偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过慢、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过快;当激光照射点出现左偏离时,表明设置标高装置的摊铺机行驶速度过快、设置标靶装置的摊铺机行驶速度过慢;对两摊铺机的行驶速度进行适应性调整;
当激光照射点的位置偏高时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较高,摊铺厚度较大,应降低其转龙分料及熨平装置的高度;当激光照射点的位置偏低时,说明设置标高装置的摊铺机的当前熨平板较低,摊铺厚度较薄,应提升其转龙分料及熨平装置的高度。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112180769A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-05 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 协同运动方法、电子设备、计算机存储介质 |
CN115075093A (zh) * | 2020-10-13 | 2022-09-20 | 江苏正方交通科技有限公司 | 路面碾压施工全过程识别方法及识别系统 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2640543A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Saab Ab | Method and arrangement for determining position of vehicles relative each other |
US20150199576A1 (en) * | 2012-11-08 | 2015-07-16 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Image generation apparatus and paver operation assistance system |
CN204676398U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-09-30 | 中交西安筑路机械有限公司 | 一种沥青混合料摊铺机 |
CN105091782A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-11-25 | 南京邮电大学 | 一种基于双目视觉的多线激光器光平面标定方法 |
CN205533492U (zh) * | 2016-01-09 | 2016-08-31 | 北京华体体育场馆施工有限责任公司 | 摊铺板同步控制组件 |
US10428472B1 (en) * | 2018-10-18 | 2019-10-01 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Method of controlling a cross slope of an asphalt paver screed |
-
2020
- 2020-04-24 CN CN202010332950.XA patent/CN111535126B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2640543A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-04-30 | Saab Ab | Method and arrangement for determining position of vehicles relative each other |
US20150199576A1 (en) * | 2012-11-08 | 2015-07-16 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Image generation apparatus and paver operation assistance system |
CN204676398U (zh) * | 2015-03-26 | 2015-09-30 | 中交西安筑路机械有限公司 | 一种沥青混合料摊铺机 |
CN105091782A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-11-25 | 南京邮电大学 | 一种基于双目视觉的多线激光器光平面标定方法 |
CN205533492U (zh) * | 2016-01-09 | 2016-08-31 | 北京华体体育场馆施工有限责任公司 | 摊铺板同步控制组件 |
US10428472B1 (en) * | 2018-10-18 | 2019-10-01 | Caterpillar Trimble Control Technologies Llc | Method of controlling a cross slope of an asphalt paver screed |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
张红兵: "基于RTK高精度定位技术的智能碾压管控系统在江苏省高速公路中的应用", 《上海公路》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112180769A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-05 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 协同运动方法、电子设备、计算机存储介质 |
CN112180769B (zh) * | 2020-09-29 | 2021-08-03 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 协同运动方法、电子设备、计算机存储介质 |
CN115075093A (zh) * | 2020-10-13 | 2022-09-20 | 江苏正方交通科技有限公司 | 路面碾压施工全过程识别方法及识别系统 |
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Publication number | Publication date |
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