[发明专利]浮动熨平板摊铺机智能GPS高程和平均厚度控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮动熨平板摊铺机摊铺高程和平均摊铺厚度的控制系统。系统使用测量型GPS接收机、速度传感器、位移传感器、纵坡仪、非接触式测距仪、工业计算机等设备以及计算机软件配合摊铺机的液压找平控制系统实现全自动路面高程和平均摊铺厚度的控制。只要事先在系统计算机控制程序中输入好设计数据，无需再使用水准仪测量原路面高程，无需架设高程基准线作为摊铺机纵坡仪的参考面，摊铺机两侧无需找平操作手。

本发明中所指的浮动熨平板摊铺机是指沥青砼摊铺机或摊铺其它筑路材料的摊铺机，以下涉及摊铺材料类型时一律仅以沥青砼为例。现有的浮动熨平板摊铺机有“戴纳派克F300CS沥青摊铺机”、“德玛格DF145CS沥青摊铺机”、“酒井PT310沥青砼摊铺机”、“华通动力WLT125多功能摊铺机”、“沃尔沃ABG7520履带式摊铺机”、“徐工RP951A多功能沥青砼摊铺机”等。

本发明中的工业计算机是指具备中央处理器、主板、内存、电源、显卡、输入输出设备、存储器、运算和逻辑部件以及控制器组成并能适应工业环境的设备。

背景技术

浮动熨平板摊铺机的长履带行进机构和浮动熨平板都可以对原路面的不平整情况进行一定程度的过滤，使摊铺出来的新路面比原路面更平滑，浮动熨平板摊铺机还要借助高程电子控制系统或厚度电子控制系统对摊铺机的找平油缸进行升降控制，使新路面的高程和厚度符合设计图纸要求。

现有的浮动熨平板摊铺机摊铺高程电子控制系统主要采用以下两种方法。

一、使用纵坡仪沿高程基准线移动，纵坡仪的滑杆与高程基准线相接触。使用纵坡仪找平的过程是这样的，测量员测量摊铺前的原路面点高程并与设计高程比较，计算出各个点位的理论摊铺厚度，一般纵向道路里程间隔10米横向道路宽度内间隔一个摊铺机熨平板宽度测量一个原路面点，点与点之间用竖桩架设细钢丝绳或导杆供纵坡仪在上面滑行，也可以利用道路上与道路纵断面曲线一致的附属构筑物作为基准高程的参考面，如路缘石、挡墙等，这样摊铺机摊铺出来的新路面纵断面线形状将和基准高程线保持一致。上述路面高程控制方法存在如下缺陷：1、需要人工测量计算原路面高程和新路面高程；2、需要人工架设摊铺高程基准线或基准面；3、路面高程的控制是以点代面，不能全面反映原路面高程对摊铺机高程的影响；4、如果是用钢丝绳架设高程，钢丝绳必然会有一定的下垂挠度造成基准高程不准确；5、竖曲线路段以折线形式代替曲线，摊铺出来的路面不平滑且与设计意图不符。

二、摊铺机3DTPS（全站仪）控制系统，该系统普及面不广。该系统可以预先把工程设计数据输入机载电脑，全站仪自动跟踪并精确测定安装在摊铺机上棱镜的三维位置，将数值无线传输到机载计算机内，结合其它传感器传出的数据，对摊铺机的位置和方向进行不间断的刷新调整。然后，机载计算机对设计位置和实际位置进行不断的比较，相应调整熨平板的高度和坡度。这种方法的缺陷是，现场至少需要两台全站仪交替使用才能实现连续摊铺；全站仪与摊铺机必须通视；需要专业技术人员现场监控；不能实现按平均厚度摊铺。

现有的浮动熨平板摊铺机平均摊铺厚度控制系统主要是“平衡梁系统”。现在最常用的“平衡梁系统”是非接触式平衡梁，这种平衡梁使用2个以上的测距仪连续测量仪器到原路面的高度，同时使用1个以上的测距仪连续测量仪器到新摊铺路面的高度，平衡梁处理器单元计算出所有到原路面的高度测量值的加权平均值和所有到新摊铺路面的高度测量值的加权平均值，并计算出这两个加权平均值的差值，平衡梁处理器单元根据这个差值向摊铺机找平信号处理单元发送控制指令。平衡梁找平的结果就是使摊铺机按照一定的平均厚度摊铺路面，在一定的长度范围内将路面的突出或下陷部分对路面高程的影响滤除掉，使摊铺好的道路比较平顺、平均摊铺厚度可以控制。非接触式平衡梁由于安装使用简便，已经逐渐取代了接触式平衡梁。使用平衡梁只能在原路面高程误差较小的情况下使用。现有非接触式平衡梁系统存在的技术缺陷是，受测距仪数量的限制，参加路面高度加权平均值计算的点的数量是有限的，不能全面反映原路面不平整情况，当路面高程变化波长与测距仪间距相同时还会发生控制错误。接触式平衡梁体积庞大，结构复杂，维护麻烦，控制精度受车轮数量和平衡梁长度影响。