CN111851249A - 一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车 - Google Patents
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Abstract
一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，包括供电装置、储料装置、行走装置、划线装置、电控装置。供电装置包括太阳能电池板、太阳能电池板转向台、蓄能器；储料装置包括储漆罐、漆位感应器、压力感应器、搅拌器、非极性浮球、浮杆、浮杆手柄、储漆罐盖、报警开关；行走装置包括推进轮、推进轮电机、转向轮、转向轮舵机、转向盘、红外传感器；划线装置包括清洁滚刷、滚刷电机、喷漆泵、喷漆管道、喷漆喷嘴、标线仪；电控装置包括超声波测距仪、单片机、电机驱动模块、PWM调速模块、控制面板、报警器；本发明采用超声波测距仪精确测量划线车与路沿石之前的距离，工作时，在电控装置控制下，转向轮舵机做出位置调整响应，划线车实现自动找正划线功能，有效解决了人工划线误差大的问题；本发明安装了太阳能供电装置，配备两块太阳能电池板，划线车采用电力拖动，有效降低了能耗和内燃机划线设备震颤问题。本发明克服了传统人工划线劳动强度大、技术要求高和划线精度低的缺点，具有结构简单、操作方便、系统高效、安全可靠、高精度、低能耗的技术优势和推广价值。
Description
技术领域
本发明是一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，属于全自动公路划线领域。
背景技术
随着社会发展，公路事业发展迅速，新道路的开发及旧道路的翻新工作需要投入大量的人力物力，其中公路规则线的绘制是公路建设中必不可少的一项工作，当前人工操作划线设备存在效率低、能耗高、标线质量差和自动化程度低等问题，这给划线工作带来了诸多不便，给政府造成了更大的经济花销；改善现有划线设备、寻找一种可以替代人工的全自动划线设备的社会需求越来越大，全自动划线车在这样的社会背景下应运而生。
目前公路划线主要依托内燃机设备采用手工扶持作业的工作方式，采用这种工作方式存在两个问题，第一个问题是：手工扶持作业的工作方式对工人的操控技术要求很高，划线过程中容易产生人为误差，导致划线偏移，同时工人需要在相对恶劣的环境下长时间工作，对工人的身体健康有影响；第二个问题是：目前采用的内燃机多是柴油机，一方面柴油机在工作过程中会产生很大的噪音，释放的含碳化合物气体会影响空气质量，另一方面划线车上用的柴油机多为双缸或三缸，工作时震颤较大，不利于高精度要求的划线工作。
为解决上述问题，本发明采用超声波测距技术，实现了划线车自主划线、自动找正的功能，整个划线过程不需要人工扶持，实现了自动化作业，降低了对工人的技术要求、工人劳动强度和划线成本，也有效避免了产生人为误差；采用了太阳能电池板光电转换技术，结合蓄能器为划线车提供动力，有效降低了噪音、碳排放和能耗，解决了划线车震颤问题，保证了划线精度，提高了划线效率。
发明内容
本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车。
一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，包括供电装置、储料装置、行走装置、划线装置、电控装置。
其特征在于所述供电装置包括太阳能电池板、太阳能电池板转向台、蓄能器；所述太阳能电池板转向台上端与太阳能电池板通过螺栓连接，下端与底盘铰接，三个转动自由度不受约束可以自由旋转，所述太阳能电池板有两块，分别安装在储漆罐的两侧，太阳能电池板在光伏作用下将太阳辐射的热能直接转化为电能，产生的电能储存在蓄能器内，所述蓄能器由蓄电池组组成，安装在底盘的后方，为划线车提供动力。
其特征在于所述储料装置包括储漆罐、漆位感应器、压力感应器、搅拌器、非极性浮球、浮杆、浮杆手柄、储漆罐盖、报警开关；所述漆位感应器安装在距储漆罐上端口5cm处，漆位感应器能够有效避免加漆过多溢出问题，所述搅拌器安装在储漆罐内部底端，在划线车开始工作时启动，保证漆料的均度和添加剂的分散度，所述浮杆一端连接非极性浮球，另一端连接浮杆手柄，工作时非极性浮球下降，当储漆罐里的漆料低于设定高度时，浮杆手柄触碰安装在储漆罐盖上的报警开关，报警器发出报警，提示需要添加漆料，该报警状态下划线车可以继续工作，所述压力传感器属于应变片压力传感器，安装在储漆罐与底盘之间，能够实时检测压力值并将其转变为电信号传输至单片机，工作时，若报警器已发出缺料报警，但未及时添加漆料，当压力传感器检测到漆料重量低于2kg时，划线车停止工作。
其特征在于所述行走装置包括推进轮、推进轮电机、转向轮、转向轮舵机、转向盘、红外传感器；所述推进轮位于划线车尾端，与前端的转向轮呈三角形布局，推进轮由推进轮电机驱动，所述转向轮由转向轮舵机驱动，使用时，转向轮舵机接收电控装置中超声波测距仪发出的距离信号，进行正转或反转响应，划线车在推进轮和转向轮的共同作用下调整位置，进而达到自动找正划线的目的，所述转向盘安装在转向轮舵机上方，辅助转向轮在0～180度范围内旋转，所述红外传感器安装在划线车的最前端，工作时，红外传感器检测工作区域内是否存在障碍物，若存在障碍物，划线车停止工作。
其特征在于所述划线装置位于底盘下方，包括清洁滚刷、滚刷电机、喷漆泵、喷漆管道、喷漆喷嘴、标线仪；所述清洁滚刷位于喷漆喷嘴正前方，清洁滚刷在滚刷电机驱动下做旋转运动，与地面高速摩擦，清扫地面，所述喷漆泵的进口端经由喷漆管道与储漆罐连接，出口端经由喷漆管道与喷漆喷嘴连接，在喷漆泵的作用下漆料从储漆罐通过喷漆喷嘴喷涂在被清洁滚刷清扫后的路面，所述喷漆喷嘴流量可调，喷嘴口径可调，划线宽度能够控制在一定范围内，有效实现划线作业，所述标线仪为激光标线仪，安装在底盘下，与超声波测距仪配合，辅助划线找正，提高划线精度。
其特征在于所述电控装置包括超声波测距仪、单片机、电机驱动模块、PWM调速模块、控制面板、报警器；所述超声波测距仪测量划线车与路沿石间的距离，并将其转化为电信号发送给单片机，单片机接收信号发出方向调整指令，所述电机驱动模块和PWM调速模块共同作用，驱动电机工作，找正划线，所述控制面板上设有启动、停止、急停按钮，一旦出现危险，按下急停按钮立即切断电源，避免产生危险，所述报警器用于安全报警，保证正常划线工作。
考虑到划线工作的稳定性和划线车无人驾驶的安全性，通过降速处理后，划线车的行驶速度为1.6km/h。
考虑到划线车载重能力以及划线效率，储漆罐一次可盛放120kg漆料。
上述划线车外观尺寸长×宽×高为3000mm×1200mm×1250mm，转向轮与推进轮直径为300mm。
上述喷漆喷嘴流量可调，喷嘴口径可调，喷涂线条宽度为10cm～25cm。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明采用超声波测距技术，实现了划线车自主划线、自动找正的功能，整个划线过程不需要人工扶持，实现了自动化作业，降低了对工人的技术要求、工人劳动强度和划线成本，也有效避免了产生人为误差；采用了太阳能电池板光电转换技术，结合蓄能器为划线车提供动力，有效降低了噪音、碳排放和能耗，解决了划线车震颤问题，保证了划线精度，提高了划线效率。本发明克服了传统人工划线劳动强度大、技术要求高和划线精度低的缺点，具有结构简单、操作方便、系统高效、安全可靠、高精度、低能耗的技术优势和推广价值。
附图说明
图1为本发明的整体结构图。
图2为本发明行走装置和划线装置的轴测图。
图3为本发明供电装置的俯视图。
图4为本发明储漆罐的结构图。
图5为本发明电控装置的结构图。
图中：1、转向盘，2、转向轮，3、滚刷电机，4、太阳能电池板转向台，5、蓄能器，6、报警器，7、压力传感器，8、电控装置，9、底盘，10、红外传感器，11、转向轮舵机，12、清洁滚刷，13、标线仪，14、推进轮电机，15、喷漆喷嘴，16、推进轮，17、储漆罐，18、超声波测距仪，19、喷漆管道，20、喷漆泵，21、太阳能电池板，22、非极性浮球，23、浮杆，24、浮杆手柄，25、储漆罐盖，26、报警开关，27、漆位感应器，28、搅拌器，29、单片机，30、控制面板，31、电机驱动模块，32、PWM调速模块。
具体实施方式
如图1-图5所示，一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，包括供电装置、储料装置、行走装置、划线装置、电控装置。
其特征在于所述供电装置包括太阳能电池板21、太阳能电池板转向台4、蓄能器5；所述太阳能电池板转向台4上端与太阳能电池板21通过螺栓连接，下端与底盘9铰接，三个转动自由度不受约束可以自由旋转，所述太阳能电池板21有两块，分别安装在储漆罐17的两侧，太阳能电池板21在光伏作用下将太阳辐射的热能直接转化为电能，产生的电能储存在蓄能器5内，所述蓄能器5由蓄电池组组成，安装在底盘9的后方，为划线车提供动力。
其特征在于所述储料装置包括储漆罐17、漆位感应器27、压力感应器7、搅拌器28、非极性浮球22、浮杆23、浮杆手柄24、储漆罐盖25、报警开关26；所述漆位感应器27安装在距储漆罐17上端口5cm处，漆位感应器27能够有效避免加漆过多溢出问题，所述搅拌器28安装在储漆罐17内部底端，在划线车开始工作时启动，保证漆料的均度和添加剂的分散度，所述浮杆23一端连接非极性浮球22，另一端连接浮杆手柄24，工作时非极性浮球22下降，当储漆罐17里的漆料低于设定高度时，浮杆手柄24触碰安装在储漆罐盖25上的报警开关26，报警器6发出报警，提示需要添加漆料，该报警状态下划线车可以继续工作，所述压力传感器7属于应变片压力传感器，安装在储漆罐17与底盘9之间，能够实时检测压力值并将其转变为电信号传输至单片机29，工作时，若报警器6已发出缺料报警，但未及时添加漆料，当压力传感器7检测到漆料重量低于2kg时，划线车停止工作。
其特征在于所述行走装置包括推进轮16、推进轮电机14、转向轮2、转向轮舵机11、转向盘1、红外传感器10；所述推进轮16位于划线车尾端，与前端的转向轮2呈三角形布局，推进轮16由推进轮电机14驱动，所述转向轮2由转向轮舵机11驱动，使用时，转向轮舵机11接收电控装置8中超声波测距仪18发出的距离信号，进行正转或反转响应，划线车在推进轮16和转向轮2的共同作用下调整位置，进而达到自动找正划线的目的，所述转向盘1安装在转向轮舵机11上方，辅助转向轮2在0～180度范围内旋转，所述红外传感器10安装在划线车的最前端，工作时，红外传感器10检测工作区域内是否存在障碍物，若存在障碍物，划线车停止工作。
其特征在于所述划线装置位于底盘9下方，包括清洁滚刷12、滚刷电机3、喷漆泵20、喷漆管道19、喷漆喷嘴15、标线仪13；所述清洁滚刷12位于喷漆喷嘴15正前方，清洁滚刷12在滚刷电机3驱动下做旋转运动，与地面高速摩擦，清扫地面，所述喷漆泵20的进口端经由喷漆管道19与储漆罐17连接，出口端经由喷漆管道19与喷漆喷嘴15连接，在喷漆泵20的作用下漆料从储漆罐17通过喷漆喷嘴15喷涂在被清洁滚刷12清扫后的路面，所述喷漆喷嘴15流量可调，喷嘴口径可调，划线宽度能够控制在一定范围内，有效实现划线作业。所述标线仪13为激光标线仪，安装在底盘9下，与超声波测距仪18配合，辅助划线找正，提高划线精度。
其特征在于所述电控装置8包括超声波测距仪18、单片机29、电机驱动模块31、PWM调速模块32、控制面板30、报警器6；所述超声波测距仪18测量划线车与路沿石间的距离，并将其转化为电信号发送给单片机29，单片机29接收信号发出方向调整指令，所述电机驱动模块31和PWM调速模块32共同作用，驱动电机工作，找正划线，所述控制面板30上设有启动、停止、急停按钮，一旦出现危险，按下急停按钮立即切断电源，避免产生危险，所述报警器6用于安全报警，保证正常划线工作。
考虑到划线工作的稳定性和划线车无人驾驶的安全性，通过降速处理后，划线车的行驶速度为1.6km/h。
考虑到划线车载重能力以及划线效率，储漆罐17一次可盛放120kg漆料。
上述划线车外观尺寸长×宽×高为3000mm×1200mm×1250mm，转向轮2与推进轮16直径为300mm。
上述喷漆喷嘴15流量可调，喷嘴口径可调，喷涂线条宽度为10cm～25cm。
使用本发明时，将本发明的太阳能电池板转向台4转向太阳光强最大的方向，太阳能电池板21开始蓄能，当蓄能器5蓄能到一定程度时，电控装置8启动，超声波测距仪18开始测量车身与路沿石的实际距离，单片机29接收超声波测距仪18发回的信号，并将实测距离与设定的理想距离进行比较，当实测距离小于理想距离，划线车向远离路沿石方向微调，当实测距离大于理想距离，划线车向靠近路沿石方向微调，直至划线车与路沿石的距离始终在理想距离区间内。位于划线车最前端的红外传感器10实时检测工作区域内是否存在障碍物，若存在障碍物，划线车停止工作。滚刷电机3驱动清洁滚刷12，清扫喷漆划线路面，在喷漆泵20的作用下漆料从储漆罐17通过喷漆喷嘴15喷涂在被清洁滚刷12清扫后的路面，喷漆喷嘴15流量可调，喷嘴口径可调，划线宽度能够控制在一定范围内，有效实现划线作业。随着划线工作的进行，储漆罐17内的漆料逐渐减少，非极性浮球22下降，当储漆罐17里的漆料低于设定高度时，浮杆手柄24触碰安装在储漆罐盖25上的报警开关26，报警器6发出报警，提示需要添加漆料，该报警状态下划线车可以继续工作，若报警器6已发出缺料报警，但未及时添加漆料，当压力传感器7检测到储漆罐17内的漆料重量低于2kg时，划线车停止工作。在添加漆料的过程中，当漆位感应器27检测到漆料高度时，发出加漆完毕报警信号，防止加漆过满漆料溢出。工作过程中，若遇到紧急情况，可以按动控制面板30上的紧急停止按钮，使划线车停止工作。
Claims (7)
1.一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于该划线车包括供电装置、储料装置、行走装置、划线装置和电控装置；
所述供电装置包括太阳能电池板(21)、太阳能电池板转向台(4)、蓄能器(5)，其中，太阳能电池板转向台(4)上端与太阳能电池板(21)通过螺栓连接，下端与底盘(9)连接，太阳能电池板(21)在光伏作用下将太阳辐射的热能直接转化为电能，产生的电能储存在由蓄电池组组成的蓄能器(5)内，为划线车提供动力；
所述储料装置包括压力感应器(7)、储漆罐(17)、非极性浮球(22)、浮杆(23)、浮杆手柄(24)、储漆罐盖(25)、报警开关(26)、漆位感应器(27)、搅拌器(28)，其中，漆位感应器(27)安装在距储漆罐(17)上端口5cm处，搅拌器(28)安装在储漆罐(17)内部底端，在划线车开始工作时启动，保证漆料的均度和添加剂的分散度，浮杆(23)一端连接非极性浮球(22)，另一端连接浮杆手柄(24)，随储漆罐(17)内部储漆量多少上下浮动，当储漆罐(17)里的漆料低于设定高度时，浮杆手柄(24)触碰安装在储漆罐盖(25)上的报警开关(26)，报警器(6)发出报警，该报警状态下划线车可以继续工作，压力传感器(7)安装在储漆罐(17)与底盘(9)之间，当报警器已发出缺料报警，但未及时添加漆料，压力传感器(7)检测到漆料重量低于2kg时，划线车停止工作；
所述行走装置包括推进轮(16)、推进轮电机(14)、转向轮(2)、转向轮舵机(11)、转向盘(1)、红外传感器(10)，其中，推进轮(16)位于划线车尾端，转向轮(2)位于划线车前端，推进轮(16)由推进轮电机(14)驱动，转向轮(2)由转向轮舵机(11)驱动，转向盘(1)安装在转向轮舵机(11)上方，辅助转向轮(2)在0～180度范围内旋转，用于检测工作区域内是否存在障碍物的红外传感器(10)安装在划线车的最前端；
所述划线装置包括清洁滚刷(12)、滚刷电机(3)、喷漆泵(20)、喷漆管道(19)、喷漆喷嘴(15)、标线仪(13)，其中，清洁滚刷(12)位于喷漆喷嘴(15)正前方，清洁滚刷(12)在滚刷电机(3)驱动下做旋转运动，与地面高速摩擦，清扫地面，喷漆泵(20)的进口端经由喷漆管道(19)与储漆罐(17)连接，出口端经由喷漆管道(19)与喷漆喷嘴(15)连接，在喷漆泵(20)的作用下漆料从储漆罐(17)通过喷漆喷嘴(15)喷涂在被清洁滚刷(12)清扫后的路面，喷漆喷嘴(15)流量可调，喷嘴口径可调，划线宽度能够控制在一定范围内，有效实现划线作业，标线仪(13)为激光标线仪，安装在底盘(9)下，与超声波测距仪(18)配合，辅助划线找正，提高划线精度；
所述电控装置包括超声波测距仪(18)、单片机(29)、控制面板(30)、电机驱动模块(31)、PWM调速模块(32)，其中，超声波测距仪(18)测量划线车与路沿石间的距离，并将其转化为电信号发送给单片机(29)，单片机(29)接收信号发出方向调整指令，电机驱动模块(31)和PWM调速模块(32)共同作用，驱动电机工作，找正划线，控制面板(30)上设有启动、停止、急停按钮，一旦出现危险，按下急停按钮立即切断电源，避免产生危险。
2.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于太阳能电池板(21)有两块，分别安装在储漆罐(17)的两侧，太阳能电池板转向台(4)上端与太阳能电池板(21)通过螺栓连接，下端与底盘(9)铰接，三个转动自由度不受约束可以自由旋转，保证了太阳能电池板(21)接收的光照强度最佳，有利于为划线供电和电能存储。
3.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于所述两个推进轮(16)位于划线车尾端，与前端的转向轮(2)三者呈三角形布局，三角形布局更加有利于划线车的转向，转向轮(2)直接由转向轮舵机(11)和转向盘(1)控制转向，结构更加灵活可靠。
4.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于划线车的行驶速度为1.6km/h。
5.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于储漆罐(17)一次可盛放120kg漆料。
6.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于划线车外观尺寸长×宽×高为3000mm×1200mm×1250mm，转向轮(2)与推进轮(16)直径为300mm。
7.如权利要求1所述的一种具有自动找正功能的太阳能公路划线车，其特征在于喷漆喷嘴(15)流量可调，喷嘴口径可调，喷涂线条宽度为10cm～25cm。
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