CN115772836A - 沥青铺路机平滑度自动控制 - Google Patents

Abstract

一种铺路机可以包括框架；联接到框架的整平器；多个传感器，用于扫描整平器后面的沥青垫的表面；以及联接到多个传感器的控制器，控制器经配置确定沥青垫的平滑度，并对铺路机的一个或多个铺路特征进行改变以改善沥青垫的平滑度。

Description

沥青铺路机平滑度自动控制

技术领域

本发明总体上涉及铺路设备。更具体地，本发明涉及一种沥青铺路机。

背景技术

铺路机用于将铺路材料相对均匀地施加、铺展和压实到所需表面上。这些机器通常用于道路、停车场和其它需要平滑耐用表面供汽车、卡车和其它车辆行驶的区域的建造。沥青铺路机通常包括用于从卡车接收沥青材料的料斗和用于将沥青从料斗向后传送以排放到路基上的输送机系统。螺旋钻可以用于将沥青横向地铺展在整平器前面的路基上。整平器上的整平器板使沥青材料平滑并稍微压实沥青材料，理想情况下留下均匀深度和平滑度的路基。

目前，机器操作员控制机器操作和整平器操作的多个变量以在机器后面保持平滑的沥青垫产品。然而，手动操作可能导致人为失误和成品道路表面缺乏平滑度。

US 2021/0010210描述了一种铺路机，该铺路机在整平器上具有传感器，以帮助生成整平器宽度的边界图。

发明内容

在根据本发明的示例中，一种铺路机可以包括框架；联接到框架的整平器；多个传感器，用于扫描整平器后面的沥青垫的表面；以及联接到多个传感器的控制器，控制器经配置确定沥青垫的平滑度，并对铺路机的一个或多个铺路特征进行改变以改善沥青垫的平滑度。

在一个示例中，一种用于铺路机的自动平滑度系统可以包括多个传感器，其经定位用于扫描铺路机的整平器后面的沥青垫的表面；以及联接到多个传感器的控制器，控制器经配置确定沥青垫的平滑度，并对铺路机的一个或多个铺路特征进行改变以改善沥青垫的平滑度，其中控制器经配置基于来自多个传感器的输入形成沥青垫的表面的虚拟3D图，其中虚拟3D图覆盖整平器的整个宽度。

在一个示例中，一种控制铺路机后面的沥青垫的平滑度的方法可以包括定位多个传感器以用于扫描铺路机的整平器后面的沥青垫的表面；使用联接到多个传感器的控制器确定沥青垫的平滑度；以及改变铺路机的一个或多个铺路特征以改善沥青垫的平滑度。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相同数字可以表示相似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式概括地示出了本文中讨论的各种实施例。

图1示出了根据一个实施例的铺路机的侧视图。

图2示出了根据一个实施例的沥青垫的虚拟3D图的透视图。

图3示出了根据一个实施例的改善沥青垫的平滑度的系统。

图4示出了根据一个实施例的用于控制沥青垫的平滑度的方法。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的铺路机10的侧视图。铺路机10通常包括框架12，其具有与框架12联接的一组地面接合元件14，诸如履带或车轮。地面接合元件14可以由发动机13以常规方式驱动。整平器16可以定位在铺路机10的后端处，以将铺路材料铺展并压实成具有所需的厚度、尺寸、均匀性、胎冠轮廓和横向坡度的沥青垫11。铺路机10还包括具有座椅和控制台的操作员站22，操作员站22包括用于通过在输入面板49处输入指令来引导铺路机10的操作的各种控制器。设置控制器48用于电气控制铺路机10的各个方面。例如，控制器48可以在铺路机10的操作期间从铺路机的各个部件发送和接收信号。

铺路机10还包括用于存储铺路材料的料斗26，以及包括一个或多个输送机15的输送机系统，其经配置将铺路材料从料斗26移动到铺路机10后面的整平器16。一个或多个螺旋钻30布置在整平器16的前端附近，以接收由输送机15供应的铺路材料并将材料均匀地铺展在整平器16的下方。

当铺路机10将铺路材料施加到表面(图1中的左侧)时，提及整平器16的“前”端是指整平器16面向铺路机10的行进方向的端。类似地，当铺路机10将铺路材料施加到表面时，提及整平器16的部件的“面向前”的表面是指面向铺路机10的行进方向的表面；而当铺路机10将铺路材料施加到表面(图1中的右侧)时，提及部件的“面向后”的表面是指背离铺路机10的行进方向的表面。

整平器16可以通过一对牵引臂17枢转地联接在铺路机10的后面，牵引臂17在铺路机的框架12和整平器16之间延伸。整平器16可以通过一对牵引臂17枢转地联接在铺路机10的后面，牵引臂17在铺路机10的框架12上的牵引点和整平器16之间延伸。牵引臂17可以枢转地连接到框架12，使得整平器16相对于待铺路的表面的相对位置和定向可以通过枢转牵引臂17来调节，例如，以便控制由铺路机10沉积的铺路材料的厚度和坡度。

牵引臂17还可以使用定位缸32使牵引点在机器10上升高和降低，当定位缸32上下移动时，移动牵引臂17的牵引点并改变整平器16的附接角度。而且，作为铺路过程的一部分，整平器16上的一个或多个缸34可以升高或降低整平器16的部分。例如，改变主整平器板18和一个或多个延长整平器板19的高度或铺路角度。

整平器16可以包括具有联接到整平器框架24的主整平器板18的整平器框架24。整平器板18经配置浮在铺设在准备好的铺路床上的沥青垫11的铺路材料上，并“平滑”或平整和压实基底表面(诸如道路或路基)上的铺路材料。整平器16还可以包括一个或多个延长整平器板19，其延伸超过主整平器板18，以延伸整平器16的铺路宽度。

整平器16可以包括夯杆组件20，其定位在整平器板18的前面并横向于铺路机10的行进方向延伸。夯杆组件20可以包括夯杆41。夯杆组件20可以联接到整平器16的整平器框架24，并经配置使得夯杆41沿基本上垂直于沥青垫11和基本上垂直于铺路机10的行进方向的向上和向下方向往复运动。当铺路机10向前移动时，夯杆组件20使铺路材料预压缩，并且整平器16使铺路材料平滑以移除气穴和其它空隙，从而形成平坦的铺路表面。

如上所述，机器操作员必须控制铺路机和整平器操作的多个变量，以在机器后面保持平滑的沥青垫产品。然而，各种铺路特征的手动操作可能导致人为失误和成品道路表面缺乏平滑度。因此，需要一种能够控制沥青垫表面的平滑度并能够消除人为失误的系统。

因此，本系统提供多个传感器36，其经定位扫描整平器16后面的沥青垫11的表面。控制器48可以联接到多个传感器36。在一个示例中，控制器48可以经配置基于来自传感器36的信息来确定沥青垫11的平滑度，并且对铺路机10的一个或多个铺路特征进行改变以改善沥青垫11的平滑度。

例如，对铺路特征的这种调节可以包括对铺路机10的速度的调节，或者可以调节夯杆41的夯实率，或者可以调节螺旋钻30的速度或高度，或者可以调节牵引点高度以改变整平器16的攻角，或者控制器48可以改变延长整平器板高度、改变机器速度、改变材料进给速度、改变螺旋钻高度或速度、或改变料头高度。

在各种实施例中，多个传感器36可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、智能相机或能够扫描整平器16后面的沥青垫表面并将信息传送到控制器以使控制器48能够创建表面的虚拟3D图像的其它设备。

例如，图2示出了根据一个实施例的沥青垫的虚拟3D图50的透视图。如所指出的，控制器48可以经配置基于来自多个传感器36的输入形成沥青垫11的表面的虚拟3D图50。虚拟3D图可以指示沥青垫表面中相对于虚拟平滑平面51的相对峰52、56和谷54、58。

在一个示例中，虚拟3D图50覆盖整平器16的整个宽度W。在一些示例中，3D图可以在整平器后面延伸大约10英尺。在其它示例中，3D图在整平器后面延伸一英尺或更少。在一些示例中，控制器48可以对虚拟3D图50中的信息加时间戳，以进一步分析沥青垫表面。而且，GPS信息也可以包括在时间戳中。利用所有这些信息，控制器48可以经配置使用机器学习来持续地更新该过程并且根据这些因素和铺路特征的变化来学习以改善沥青垫11的平滑度。

再次参照图1，铺路机10还可以包括一个或多个传感器38，其经定位扫描铺路机10和整平器16前面的现有基底表面，以在沥青铺设在表面上之前确定现有表面的相对平滑度和坡度。来自传感器38的信息可以被发送到控制器48。控制器48可以经配置基于对现有基底表面的分析来改变一个或多个铺路特征。这样的系统可以由控制器48用于预测分析，使得控制器48可以基于现有基底的扫描和沥青垫11的扫描对上述铺路特征(牵引点高度等)进行预测改变。

同样，控制器48可以使用机器学习，因此控制器48可以改善预测某些铺路特征变化将如何影响平滑度，以及在铺设沥青之前现有基底的形状和坡度将如何影响最终平滑度。所有这些因素可以由控制器48连续地分析，以使得能够进行连续的机器学习，从而基于现有的基底和沥青垫的扫描平滑度来确定最佳设定。

图3示出了根据一个实施例的用于改善沥青垫的平滑度的系统。用于铺路机的自动平滑系统通常可以包括多个传感器36、38，这些传感器经定位扫描铺路机10的整平器16后面的沥青垫11的表面，并且可选地扫描整平器16前面的现有基底。控制器48可以联接到多个传感器36、38。控制器48可以经配置确定沥青垫11的平滑度，并改变铺路机10的一个或多个铺路特征以改善沥青垫11的平滑度。控制器48可以联接到铺路机的各个部件，以控制这些部件的动作。例如，基于平滑度分析，控制器48可以改变牵引点高度60以改变整平器16的攻角。控制器48还可以经配置改变整平器延长高度61。如果在主整平器板18和延长整平器板19之间出现一条线，则这是有用的。可以由控制器改变的系统的其它铺路特征可以包括机器速度62、材料进给速度63、螺旋钻速度或高度64、铺路料头高度66和夯杆组件运动68中的一个或多个。

进一步地，如上所述，可以从GPS系统70向控制器提供GPS信息，并且此外，可以对所有数据加时间戳。

在一个示例中，由传感器36提供的平滑度数据可以用于如上所述的铺路机10的自动控制，而无需操作员干预。

工业实用性

本系统适用于铺路系统。沥青垫11在铺路过程期间的各个阶段和时间的平滑度可以得到改善。因此，设计了一种改善平滑度的过程。

图4示出了根据一个实施例的控制沥青垫的平滑度的方法(80)。该方法(80)可以包括定位多个传感器(82)以扫描铺路机的整平器后面的沥青垫的表面；使用联接到多个传感器的控制器确定沥青垫(84)的平滑度；以及改变铺路机的一个或多个铺路特征(86)以改善沥青垫的平滑度。

在各种实施例中，一个或多个铺路特征可以包括改变牵引点高度以改变整平器的攻角、改变延长整平器板高度、改变机器速度、改变材料进给速度、改变螺旋钻高度或速度、改变料头高度、以及改变夯实特征。

如所讨论的，控制器48可以经配置基于来自多个传感器的输入形成沥青垫11的表面的虚拟3D图，其中虚拟3D图覆盖整平器的整个宽度。

传感器可以包括例如激光雷达传感器、雷达传感器或智能相机。该方法还可以包括在机器前面增加另外的传感器以扫描现有的基底表面，从而帮助控制器进行预测分析。

总之，本系统提出了一种用于沥青铺路机10的自动平滑度控制系统。该系统可以包括多个传感器36，以直接在整平器16的后缘后面测量/扫描沥青垫11的平滑度。测量可以是横跨整平器板18、19的宽度的整个表面的3D扫描。扫描数据被发送到控制器48，控制器48分析3D局部数据以检测整平器16后面的平滑度、波纹度、倾斜度或任何其它缺陷。为了改善平滑度，铺路机10的控制器48可以利用该数据向铺路机10上的牵引点缸32发送信号，以校正牵引点高度位置，这可以更好地控制整平器16。本控制系统可以附加于或层叠于现有的坡度和坡度控制装置上，现有的坡度和坡度控制装置目前控制铺路机的沥青垫坡度、厚度和左右坡度。

而且，可以改变其它铺路特征以提供沥青垫11的改善的平滑度。例如，一个或多个铺路特征包括改变整平器延长板19的高度，例如如果在主整平器板18和延长整平器板19之间的沥青垫中出现一条线。可以由控制器48改变的其它铺路特征可以包括机器速度、材料进给速度、螺旋钻速度和高度、以及料头高度或夯杆操作中的一个或多个。

上面的详细描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本发明的范围应参考所附权利要求以及这些权利要求所授权的等同物的全部范围来确定。

Claims (10)

1.一种铺路机，包括：

框架；

整平器，其联接到所述框架；

多个传感器，其用于扫描所述整平器后面的沥青垫的表面；以及

控制器，其联接到所述多个传感器，所述控制器经配置确定所述沥青垫的平滑度并对所述铺路机的一个或多个铺路特征进行改变以改善所述沥青垫的所述平滑度。

2.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述多个传感器包括激光雷达传感器。

3.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述多个传感器包括智能相机。

4.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述控制器经配置基于来自所述多个传感器的输入形成所述沥青垫的所述表面的虚拟3D图。

5.根据权利要求4所述的铺路机，其中所述虚拟3D图覆盖所述整平器的整个宽度。

6.根据权利要求4所述的铺路机，其中所述虚拟3D图包括用于进一步分析所述沥青垫表面的时间戳信息。

7.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述一个或多个铺路特征包括牵引点高度以改变所述整平器的攻角。

8.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述一个或多个铺路特征包括整平器延长板高度，并且所述控制器能够改变一个或多个整平器延长板的高度。

9.根据权利要求1所述的铺路机，其中所述一个或多个铺路特征包括机器速度、材料进给速度、螺旋钻速度和高度中的所述一个或多个。

10.根据权利要求1所述的铺路机，进一步包括一个或多个传感器，其经定位扫描所述铺路机前面的现有基底表面，并且其中所述控制器经配置基于对所述现有基底表面的分析来改变所述一个或多个铺路特征。

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