CN113739723B - 冰面平整度调整系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种冰面平整度调整系统，包括车辆以及安装在车辆上的轮廓采集机构和喷水机构，轮廓采集机构包括激光测距仪，激光测距仪可实时采集冰面的纵向轮廓波形以及车辆的移动距离，并积分处理获得填平冰面所需的水量，喷水机构与轮廓采集机构电性连接，喷水机构根据所需的水量向冰面实时喷水。本发明的冰面平整度调整系统通过精确测量冰面轮廓波形轨迹并精准控制喷水量，可以制作平整度和耐久度更高的湖面低附冰雪试验道路，提高试验结果的科学性、一致性和可重复性。本发明还涉及一种冰面平整度调整方法。

Description

冰面平整度调整系统及其方法
技术领域
本发明涉及冰雪道路制作装置技术领域，特别涉及一种冰面平整度调整系统及其方法。
背景技术
中国幅员辽阔南北气候差异较大，东北三省年均冰雪覆盖时间可长达半年(10月-次年4月)以上，以黑河为例一月平均气温低至-25℃左右，因此必须对车辆在高寒地区的适应性进行验证。
目前汽车主机厂在冰冻的湖泊上进行寒区ESP、TCS、4WD和底盘性能等标定试验时，大多直接利用自然冻结的湖泊冰面来制作低附冰面跑道和压实雪道，但是湖泊冰面在自然冻结过程中必然会受到风力、降雪和温度波动等因素的影响，冰面出现波纹、浮雪或冰渣导致平整度较差，必然会影响试验结果的准确性、一致性和可重复性，所以湖面冰雪道路平整度制作工艺亟待改善。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种冰面平整度调整系统，通过精确测量冰面轮廓波形轨迹并精准控制喷水量，可以制作平整度和耐久度更高的湖面低附冰雪试验道路，提高试验结果的科学性、一致性和可重复性。
一种冰面平整度调整系统，包括车辆以及安装在车辆上的轮廓采集机构和喷水机构，轮廓采集机构包括激光测距仪，激光测距仪可实时采集冰面的纵向轮廓波形以及车辆的移动距离，并积分处理获得填平冰面所需的水量，喷水机构与轮廓采集机构电性连接，喷水机构根据所需的水量向冰面实时喷水。
在本发明的实施例中，上述轮廓采集机构还包括安装座、减速器、电机和伸缩轴，所述安装座连接于所述车辆的底部，所述减速器连接在所述安装座上，所述电机与所述减速器连接，所述伸缩轴的一端与所述减速器连接，所述伸缩轴的另一端与所述激光测距仪连接，所述电机通过所述减速器驱使所述伸缩轴向着靠近或远离所述冰面的方向移动。
在本发明的实施例中，上述轮廓采集机构还包括信号处理器，所述信号处理器与所述电机电性连接，当所述喷水机构喷水时，所述车辆随着自重减小而使整车的质心升高，所述信号处理器采集所述车辆的质心升高距离，并控制所述电机驱使所述伸缩轴向着靠近所述冰面的方向移动对应距离。
在本发明的实施例中，上述轮廓采集机构还包括导向筒，所述导向筒的一端连接在所述减速器上，所述导向筒内设有导向道,所述伸缩轴的一端可活动地设置在所述导向道内。
在本发明的实施例中，上述喷水机构包括水箱、水泵、进水管、出水管和多个喷头，所述水泵设置在所述水箱内，所述进水管的一端与所述水泵连接，所述进水管的另一端与所述出水管连接，各所述喷头连接在所述出水管上，并沿着所述出水管的长度方向间隔设置。
在本发明的实施例中，上述喷水机构还包括阀门控制器和电磁阀，所述阀门控制器分别与所述电磁阀、所述轮廓采集机构电性连接，所述电磁阀设置在所述进水管内，所述阀门控制器根据所需的水量控制所述电磁阀的开度。
在本发明的实施例中，上述各喷头上设有喷水口，所述喷水口呈长条形，所述喷水口的长度方向平行于所述出水管的长度方向。
在本发明的实施例中，上述冰面平整度调整系统还包括铲雪装置，所述铲雪装置设置于所述车辆的车头，所述铲雪装置用于铲除所述冰面上的浮雪和/或冰渣。
本发明还提供一种冰面平整度调整方法，所述方法利用上述的冰面平整度调整系统，所述方法包括：
控制车辆在冰面上移动，所述车辆上安装有轮廓采集机构和喷水机构，所述轮廓采集机构包括激光测距仪；
利用所述激光测距仪实时采集所述冰面的纵向轮廓波形以及所述车辆的移动距离，并积分处理获得填平所述冰面所需的水量；
获取填平所述冰面所需的水量，并控制所述喷水机构向所述冰面实时喷水。
在本发明的实施例中，上述车辆的车头安装有铲雪装置，利用所述铲雪装置铲除所述冰面上的浮雪和/或冰渣。
本发明的冰面平整度调整系统通过精确测量冰面轮廓波形轨迹并精准控制喷水量，可以制作平整度和耐久度更高的湖面低附冰雪试验道路，提高试验结果的科学性、一致性和可重复性。
附图说明
图1是本发明的冰面平整度调整系统的结构示意图。
图2是本发明的冰面平整度调整系统的控制关系示意图。
图3是本发明的冰面平整度调整系统填平冰面后的示意图。
图4是本发明的轮廓采集机构的结构示意图。
图5是本发明的喷水机构的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明的冰面平整度调整系统的结构示意图，图2是本发明的冰面平整度调整系统的控制关系示意图，图3是本发明的冰面平整度调整系统填平冰面后的示意图，如图1、图2和图3所示，冰面平整度调整系统包括车辆11以及安装在车辆11上的轮廓采集机构12和喷水机构13，轮廓采集机构12包括激光测距仪121，激光测距仪121可实时采集冰面21的纵向轮廓波形以及车辆11的移动距离，并积分处理获得填平冰面21所需的水量，喷水机构13与轮廓采集机构12电性连接，喷水机构13根据所需的水量向冰面21实时喷水。定义车辆11的移动方向为第一方向X，定义冰面21的纵向方向为第二方向Y，其中第一方向X垂直于第二方向Y，通过对第一方向X和第二方向Y采集的数据进行积分，计算得到填平特定位置不平冰面21所需的水量，且随着车辆11移动，计算得到的水量各不相同，因此喷水机构13实时喷出的水量不同，进而提高冰面21的平整度。在本实施例中，冰面平整度调整系统通过精确测量冰面21轮廓波形轨迹并精准控制喷水量，可以制作平整度和耐久度更高的湖面低附冰雪试验道路，提高试验结果的科学性、一致性和可重复性。
进一步地，图4是本发明的轮廓采集机构的结构示意图，如图1和图4所示，轮廓采集机构12还包括安装座122、减速器123、电机124和伸缩轴125，安装座122连接于车辆11的底部，减速器123连接在安装座122上，电机124与减速器123连接，伸缩轴125的一端与减速器123连接，伸缩轴125的另一端与激光测距仪121连接，电机124通过减速器123驱使伸缩轴125向着靠近或远离冰面21的方向移动。
进一步地，如图2和图4所示，轮廓采集机构12还包括信号处理器126，信号处理器126与电机124电性连接，当喷水机构13喷水时，车辆11随着自重减小而使整车的质心升高，信号处理器126采集车辆11的质心升高距离，并控制电机124驱使伸缩轴125向着靠近冰面21的方向移动对应距离。在本实施例中，当整车自重逐渐降低，轮胎弹性变形使整车的质心升高，信号处理器126根据质心升高的距离控制伸缩轴125的移动距离，保证激光测距仪121与冰面21之间的距离恒定不变，有利于保证计算结果的精度。
进一步地，轮廓采集机构12还包括导向筒127，导向筒127的一端连接在减速器123上，导向筒127内设有导向道,伸缩轴125的一端可活动地设置在导向道内。
进一步地，图5是本发明的喷水机构的结构示意图，如图1和图5所示，喷水机构13包括水箱131、水泵132、进水管133、出水管134和多个喷头135，水泵132设置在水箱131内，进水管133的一端与水泵132连接，进水管133的另一端与出水管134连接，各喷头135连接在出水管134上，并沿着出水管134的长度方向间隔设置。在本实施例中，出水管134沿着车辆11的宽度方向，但并不以此为限。
进一步地，喷水机构13还包括阀门控制器136和电磁阀137，阀门控制器136分别与电磁阀137、轮廓采集机构12电性连接，电磁阀137设置在进水管133内，阀门控制器136根据所需的水量控制电磁阀137的开度。
进一步地，各喷头135上设有喷水口101，喷水口101呈长条形，喷水口101的长度方向平行于出水管134的长度方向。在本实施例中，根据积分计算得到的特定位置需求水量来精确控制水量，喷头135可以定量、定位的喷射特定温度范围的水幕，各个喷头135喷出的水幕覆盖原冰面21，将凹凸不平的冰面21精确填平，然后经过自然冷却得到平整度更好的低附冰面21。
进一步地，如图1所示，冰面平整度调整系统还包括铲雪装置14，铲雪装置14设置于车辆11的车头，铲雪装置14用于铲除冰面21上的浮雪和/或冰渣。在本实施例中，铲雪装置14用来铲除冰面21自然冻结过程中受风力、降雪和温度变化等影响形成的浮雪和冰渣，初步提高冰面21平整度，减小浮雪和冰渣对采集冰面21纵向轮廓轨迹时的影响。
本发明的冰面平整度调整系统用于调整冰面21的平整度，特别是车辆11寒区试验湖面冰雪道路，以湖泊自然冻结冰面21为基础，制作具有高平整度和高耐久度的湖面低附冰面21和压实雪路，所述系统还可用来制作冰动态广场、压实雪动态广场、冰雪圆环、高低附对开直道和高低附对开弯道等湖面低附试验道路。
本发明还涉及一种冰面平整度调整方法，所述方法利用上述的冰面平整度调整系统，所述方法包括：
控制车辆11在冰面21上移动，车辆11上安装有轮廓采集机构12和喷水机构13，轮廓采集机构12包括激光测距仪121；
利用激光测距仪121实时采集冰面21的纵向轮廓波形以及车辆11的移动距离，并积分处理获得填平冰面21所需的水量；
获取填平冰面21所需的水量，并控制喷水机构13向冰面21实时喷水。
进一步地，车辆11的车头安装有铲雪装置14，利用铲雪装置14铲除冰面21上的浮雪和/或冰渣。
本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (8)

1.一种冰面平整度调整系统，其特征在于，包括车辆以及安装在所述车辆上的轮廓采集机构和喷水机构，所述轮廓采集机构包括激光测距仪，所述激光测距仪可实时采集冰面的纵向轮廓波形以及所述车辆的移动距离，并积分处理获得填平所述冰面所需的水量，所述喷水机构与所述轮廓采集机构电性连接，所述喷水机构根据所需的水量向所述冰面实时喷水；所述轮廓采集机构还包括安装座、减速器、电机和伸缩轴，所述安装座连接于所述车辆的底部，所述减速器连接在所述安装座上，所述电机与所述减速器连接，所述伸缩轴的一端与所述减速器连接，所述伸缩轴的另一端与所述激光测距仪连接，所述电机通过所述减速器驱使所述伸缩轴向着靠近或远离所述冰面的方向移动，所述轮廓采集机构还包括信号处理器，所述信号处理器与所述电机电性连接，当所述喷水机构喷水时，所述车辆随着自重减小而使整车的质心升高，所述信号处理器采集所述车辆的质心升高距离，并控制所述电机驱使所述伸缩轴向着靠近所述冰面的方向移动对应距离。
2.如权利要求1所述的冰面平整度调整系统，其特征在于，所述轮廓采集机构还包括导向筒，所述导向筒的一端连接在所述减速器上，所述导向筒内设有导向道,所述伸缩轴的一端可活动地设置在所述导向道内。
3.如权利要求1所述的冰面平整度调整系统，其特征在于，所述喷水机构包括水箱、水泵、进水管、出水管和多个喷头，所述水泵设置在所述水箱内，所述进水管的一端与所述水泵连接，所述进水管的另一端与所述出水管连接，各所述喷头连接在所述出水管上，并沿着所述出水管的长度方向间隔设置。
4.如权利要求3所述的冰面平整度调整系统，其特征在于，所述喷水机构还包括阀门控制器和电磁阀，所述阀门控制器分别与所述电磁阀、所述轮廓采集机构电性连接，所述电磁阀设置在所述进水管内，所述阀门控制器根据所需的水量控制所述电磁阀的开度。
5.如权利要求3所述的冰面平整度调整系统，其特征在于，各所述喷头上设有喷水口，所述喷水口呈长条形，所述喷水口的长度方向平行于所述出水管的长度方向。
6.如权利要求1至5任意一项所述的冰面平整度调整系统，其特征在于，所述冰面平整度调整系统还包括铲雪装置，所述铲雪装置设置于所述车辆的车头，所述铲雪装置用于铲除冰面上的浮雪和/或冰渣。
7.一种冰面平整度调整方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1至6任意一项所述的冰面平整度调整系统，所述方法包括：
控制车辆在冰面上移动，所述车辆上安装有轮廓采集机构和喷水机构，所述轮廓采集机构包括激光测距仪；
利用所述激光测距仪实时采集所述冰面的纵向轮廓波形以及所述车辆的移动距离，并积分处理获得填平所述冰面所需的水量；
获取填平所述冰面所需的水量，并控制所述喷水机构向所述冰面实时喷水。
8.如权利要求7所述的冰面平整度调整方法，其特征在于，所述车辆的车头安装有铲雪装置，利用所述铲雪装置铲除所述冰面上的浮雪和/或冰渣。
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