专利名称：具有层厚测量设备的路面摊铺机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求I前序部分的路面摊铺机和一种具有权利要求15的技术特征的方法。
背景技术：
应该连续测量在筑路期间产生的层厚，并且如果可能应该实时地测量。因为实际上关于精度的要求是相对较高的，如果在熨平板前面的位置处记录基面并且直接与熨平板的后边缘组合以得出产生的路面厚度，则这是不足的，因为这样未能考虑基面的不平整性。实际上，借由直接测量，例如借由超声波或雷达确定路面厚度的系统是已知的。然而在这种情况下缺点是，在某种程度上，反射体必须使用于路面厚度的精确测量以便能够 精确地确定边界层的位置。在用于确定新铺设路面的层厚的另一种方法中，测量体滑进新铺设层内。然而，这样导致对新铺设路面的较大破坏。另一种现有方法提供在基面上测量的值的存储和组合，由此使用基准以将所有值互相关联。实际上，层厚也利用倾斜度传感器计算。这例如由DE 10025462A1描述。该文件描述一种用于在高度传感器的位置与熨平板后边缘之间的预定距离、路基上方的记录高度、以及由倾斜度传感器确定的牵引臂熨平板组合体倾斜度的基础上确定层厚的设备。然而，倾斜度传感器的使用具有技术缺点，即这些传感器是对各种加速度敏感的并且因此产生不精确的测量结果。尤其是，倾斜度传感器在它们的测量期间受到摇晃或受到传递到熨平板组合体的振动的干扰。在倾斜度传感器中的小误差因此导致在层厚的计算中的大误差。如果需要大量的距离传感器准确地再现基面的表面则同样是成问题的，因为传感器的所有测量值必须互相关联以便产生合适的基准。该方法是复杂的并且另外需要昂贵设备以便确定合适基准。实际上，也使用外部基准以便确定新铺设路面的层厚。外部基准因此沿着路面摊铺机定位和安装。然而，这样是不实际的，因为整个段必须首先设置有这样的基准或者必须以有规律的距离移动该基准以便允许连续确定层厚。DE 10025474A1描述了一种用于确定要被路面摊铺机铺设在路基上的铺设材料的层厚的设备，由此路面摊铺机具有牵引机、以允许调节高度的方式可旋转地安装在牵引机上的至少一个牵引臂、刚性地附接到该至少一个牵引臂并且通过该牵引臂形成牵引臂熨平板组合体的浮动熨平板、以及其底面侧放置在路基上的底架。该设备进一步包括以固定方式附接到牵引机的距离传感器，用于测量在牵引机的基准位置与牵引臂熨平板组合体的基准位置之间的相对距离，由此牵引机的基准位置与底架的底面侧具有预定位置关系，并且牵引臂熨平板组合体的基准位置与熨平板的下后侧边缘具有预定位置关系。DE19851153C1涉及一种用于测量行驶表面的方法，其中以计量方式记录行驶表面轮廓。这里，行驶表面尤其是运输区域，例如，街道或公路，其设置有在公路建设或者修理工作框架中的大量覆层或层。本发明还涉及一种用于通过移动测试设备实施该方法的系统。EP0510215B1描述了一种用于调节行驶表面覆盖厚度的设备。该设备包括高度传感器和倾斜度传感器，所有这些传感器以其跟随熨平板的运动的方式设置在熨平板组合体上。US 7，172，363B2涉及一种摊铺机。该摊铺机可以具有动力源、牵引系统、构造为保持摊铺材料的料斗、以及构造为从料斗传送摊铺材料的一个或多个输送机。该摊铺机可以还具有构造为铺开一层摊铺材料的平板或熨平板。该摊铺机进一步包括至少一个前部传感器，其安装在摊铺机的前部上并且构造用于测量从一表面到前部传感器的距离，以及至少一个后部传感器，其安装在摊铺机上并且构造用于测量从所述层的表面到后部传感器的距 离。摊铺机还包括控制器，其构造为通过确定在已经由至少一个前部传感器记录的一个或多个前高度测量值与由至少一个后部传感器记录的一个或多个后高度测量值之间的差值确定所述层的厚度。这些传感器安装在永久地连接到熨平板的支承部上。虽然在开始时提及的倾斜度传感器的使用不是没有问题的，但是忽视以这样的方式在不均匀路基上产生的倾斜度基准同样是不合理的，因为这样会使得不能实施路面层厚的精确测量。
发明内容
考虑到从现有技术产生的问题和缺点，本发明的目的在于利用简单、建设性的技术特征以尽可能精确和可实行地记录新铺设路面的层厚。该目的分别用权利要求I的技术特征和方法权利要求15的技术特征来实现。本发明的进一步改进由从属权利要求的技术特征给出。本发明涉及一种具有可移动熨平板并具有包括至少两个传感器的层厚测量设备的路面摊铺机。所述传感器形成为以一定间隔实施到一基面的距离测量，以便通过矢量确定在传感器与在所述基面的表面上的点之间的距离，所述点由所述传感器记录。所述两个传感器的其中一个还定义坐标系统。根据本发明，所述层厚测量设备适于通过以矢量方式将由定义所述坐标系统的传感器测量的到所述基面的距离以及由所述一个传感器定义的坐标系统相对于所述基面并且由于路面摊铺机的行驶产生的移动组合，例如相加。结果，可以确定第一矢量，其与第二矢量一起可以由所述层厚测量设备使用来确定铺设材料的层厚。本发明使得能够在路面摊铺机行驶时精确地测量所铺设路面的层厚。有利地根据本发明的层厚测量设备没有用于确定层厚的倾斜度传感器也能操作。此外，使用于距离测量的传感器是对路面摊铺机的加速度不敏感的。利用本发明，还能够确定路面的精确层厚，从而不需要给路面提供附加的反射体。在本发明情况中，同样不需要必须沿着铺设段定位的外部基准，其通常很费力并且在路面摊铺机的铺设行进期间必须移动。借由记录坐标系统的位移，可以以简单方式产生倾斜度基准以便通过它以简单、非常规方式借由矢量计算来得出层厚。以这样的方式，同样能够在层厚计算中考虑不平整性。
此外，根据本发明的层厚测量设备可以简单并且经济地制造，并且不很费力地安装到路面摊铺机上的不同位置。在本发明的进一步实施例中，层厚测量设备包括评估单元，其记录在铺设行进期间坐标系统相对于路基的位移。评估单元形成为记录由传感器以一定间隔实施高度测量的测量结果，以便随后确定纵向和高度位移，并且确定在两个时间点之间的坐标系统的倾斜度方面的变化。由此在铺设行进期间的某个时间点处能够利用评估单元记录在一个位置处的层厚，在该位置处之前已经实施了高度测量并且在该位置处已经包含有铺设材料。经计算层厚的结果优选地可以是通过摊铺机的操作者可以使用的操作者界面从评估单元视觉上可检索的并且是实时的。层厚测量设备优选地包括三个(或更多)传感器。通过三个传感器，层厚测量设备可以产生具有特定精度的倾斜度基准，用于计算层厚。还可以想到给层厚测量设备提供至少两个传感器组，每个组包括至少两个传感器，以便进一步改进测量结果。每个传感器组的多个传感器沿着行进方向或者垂直于行进方向成排设置将是有利的。 所有传感器形成为以一定间隔实施到一基面的距离测量也将是有利的。这样实现在规律距离处可检索的精确层厚测量。此外可以以这样的方式形成评估单元，即，借由相应传感器组的测量结果，对于每个传感器组能够形成平均距离，以便使用所述平均距离来测量坐标系统的位移。评估单元因此也可以形成为从相应平均值的确定中过滤掉极端高度差。结果，在铺设段附近的筑路工具不会负面地影响测量结果。在本发明的进一步实施例中，沿着行进方向的最后面的传感器或最后面的传感器组定义坐标系统。结果，不但可以简化第一矢量的计算，而且可以简化坐标系统的位移的记录。在改进实施例中，所有传感器或传感器组相对于沿着行进方向的距离互相等间距地设置。借由该距离，能够以简单方式以一定间隔测量到所述基面的距离。层厚测量设备优选地形成为测量至少以所述距离或多倍所述距离从定义坐标系统的传感器后移的位置处的层厚。以这样的方式能够通过往后看测量在相对于当前高度测量位置以所述传感器或传感器组间隔的所述距离或多倍所述距离后移的位置处的层厚。在本发明的进一步实施例中，层厚测量设备包括支承部，其相对于路面摊铺机刚性地设置。层厚测量设备的传感器优选地等间距地设置在所述支承部上。支承部在路面摊铺机上的安装具有技术优点，即支承部自身，尤其是安装在其上的层厚测量设备，被稳健地支承并且因此不吸收或者仅吸收非常少量的、在距离测量期间以破坏性方式动作的振动。作为其替代，层厚测量设备可以包括相对于熨平板刚性设置的固定器。传感器也应该等间距地设置在该固定器上。层厚测量设备相对于熨平板的刚性附接具有技术优点，即用于升高和降低熨平板的驱动缸的位置不必须被考虑来计算层厚。这样简化了层厚的计算并且减少在计算期间产生误差的可能。在本发明的进一步实施例中，传感器直接设置在支承熨平板的牵引臂上。该布置允许路面摊铺机的总重量小于当传感器设置在支承部或固定器上时的总重量，由此该总重量的减少导致燃料消耗的减少。本发明的进一步实施例提供熨平板包括后边缘，它到层厚测量设备，尤其是定义坐标系统的传感器的距离定义第二矢量。熨平板的后边缘形成可靠和简单的基准以便定义第二矢量。在本发明的进一步有利实施例中，层厚测量设备包括沿着路面摊铺机的行进方向观察时设置在熨平板后面某个距离处的(例如第四)传感器，意味着它设置在后边缘的后面。该传感器优选地形成为测量到在熨平板后面最新铺设材料的距离。下游传感器可以产生特别精确的层厚测量结果，因为它以足够远离后边缘的距离定位，在那里铺设材料不再变形。与前面提及的传感器或传感器组相同，设置在熨平板后面的传感器优选地安装在相同支承部上或相同固定器上，由此支承部或固定器向后延伸超过熨平板。结果，可以将在该传感器与定义坐标系统的传感器之间的距离保持为常数。作为该(第四)传感器的替代，可以给该传感器补充相同又一传感器，其垂直于行进方向与第四传感器成排设置。以这样的方式，再次如前面关于传感器组的描述，能够借由评估单元计算到最新铺设路面的平均距离。用于到所述基面或者最新铺设路面的表面的距离测量的传感器优选地是声音和/或光学传感器，尤其是超声波或激光传感器。以这样的方式，无接触距离测量是可能的。 除了根据本发明的路面摊铺机，本发明涉及一种用于确定由路面摊铺机铺设在一基面上的铺设材料的层厚的方法。所述路面摊铺机因此支承可移动熨平板和至少包括两个传感器的层厚测量设备，由此所述传感器以一定间隔实施距离测量以便确定在相应传感器与在所述基面的表面上的点之间的距离，所述点由所述传感器记录。所述传感器的其中一个还定义坐标系统。根据本发明，所述层厚测量设备确定第一矢量，因为它将之前由定义所述坐标系统的传感器确定的距离和由所述一个传感器定义的所述坐标系统相对于所述基面并且由所述路面摊铺机的行驶产生的运动作为矢量相加。此外还限定所述层厚测量设备将所述第一矢量加到至少一个第二矢量以便确定所述层厚。上文已参考根据本发明的描述的相同优点可以通过根据本发明的方法获得。
根据本发明的客体的实施方案以附图为基础来解释。图I示出层厚测量设备当它使用在用于确定层厚的本发明路面摊铺机中时的实施例；图2示出图I的有利层厚测量设备在时间点T-I处和在时间点T处相对于所述基面的位置；图3示出在有利层厚测量设备沿着时间点T-3、T-2、T-UT的间隔处的重定位；图4示出用于确定使用来确定层厚的第一矢量的示意图；图5示出具有用于安装到路面摊铺机的支承部的有利层厚测量设备；图6示出具有用于安装到熨平板的固定器的有利层厚测量设备；图7示出其中传感器直接安装到支承熨平板的牵引部件的传感器的本发明实施例；及图8示出具有定位在熨平板后面的第四传感器的层厚测量设备的实施例。
具体实施方式
图I示出层厚测量设备I的有利实施例。层厚测量设备I包括以距离LI间隔开、互相等间距设置的三个传感器2a、2b、2c。传感器2a、2b、2c设置在图I中示出的、基本上与基面4水平对齐的固定器3上。沿着行进方向V观察，最后面的传感器2c定义坐标系统6。坐标系统6包括基本上与固定器3平行设置的X轴，以及基本上与固定器3垂直设置的Y轴。图I同样不出具有表面5的路面,其已经铺设在基面4上。第一矢量9从坐标系统6的原点指向位于基面4上的点8。第二矢量7同样从坐标系统6的原点指向位于新铺设层的表面5上的点10。路面的层厚11示出为在点8与10之间。从图I还示出，具有在水平投影中或者垂直于传感器2c的测量方向、位于定义坐标系统6的传感器2c与提供用于层厚确定的位置之间的距离L2，由此所述位置的层厚由以一定距离间隔开的点8和10反映。距离L2确定在坐标系统6的原点与应该在那里实施层厚测量的位置之间的距离。距离L2优选地等于距离LI，或者它如图I所示相应为距离LI的多倍。
三个传感器2a、2b、2c具有相对于坐标系统6的几何上限定的位置。利用三个传感器2a、2b、2c能够以一定间隔实施到基面4的距离测量，以便除了记录覆盖路径和高度位移，同样还记录基准坐标系统6在不同时间点T-3、T-2、T-1、T处的倾斜度的变化(参见图3)。图2示出层厚测量设备的基准坐标系统6沿着行进方向V在不同时间点T-1、T处的位移。图2借由沿着行进方向V的高度位移vy、纵向位移vx、以及在倾斜度方面的变化a I表示基准坐标系统6的位移。在时间点T-I处，传感器2a、2b、2c每个记录到基面4的距离，其延伸直到点P2、P3、P4。随着时间的偏移，由于路面摊铺机沿着行进方向V的运动，由最后面的传感器2c定义的基准坐标系统6沿着高度位移vy以及沿着纵向位移Vx并且通过倾斜角a I重定位，这产生层厚测量设备在时间点T处的位置。在时间点T处，传感器2a、2b、2c确定到基面4的距离，其在各种情况中延伸直到PU P2、P3。从而以与在传感器2a.2b.2c之间的距离相应的间隔即LI产生距离测量。图3示出层厚测量设备I沿着行进方向V在时间点T-3、T_2、T-1、T处的重定位，由此传感器2a、2b、2c以距离LI的间隔实施到基面4的距离测量。可以发现层厚测量设备1，尤其是基准坐标系统6，在间隔之间即在距离LI的覆盖范围内以不同方式移动，其可以用在基面4中的不平整性来解释，即，对于熨平板的不同高度设置抵消不平整性。到基面4的距离在每个间隔由传感器2a、2b、2c记录。图3示出，例如，在时间点T-I处，传感器2a与在时间点T处的传感器2b指向相同点P2。该计算假设在摊铺期间倾斜度方面仅产生小的改变。基准坐标系统6跨过时间点T-3到T的位移通过矢量显示在图4中。矢量9在时间点T处从基准坐标系统6引导向点P6，其表示在图I中示出的位置8。矢量9从由传感器2c在过去时间点T-3处记录的距离12变换为根据在时间点T的已定位基准坐标系统6被覆盖而得到。这对应于在时间点T-3的测量值12与通过vy3、Vx3> vy2、vx2、Vy1及Vx1的矢量路径之和。结果，在行驶期间在基准坐标系统6的倾斜度a I、a 2、a 3方面产生的变化得到考虑以用来计算层厚11。矢量9确定位置8，即，在那里测量层厚的点P6。图5示出借由支承部13安装在路面摊铺机20，特别是在路面摊铺机20的底盘上的有利层厚测量设备I。支承部13垂直地安装在固定器3上，固定器3支承传感器2a、2b、2c。支承部13基本上垂直于基面4对齐。图5还示出路面摊铺机20的可移动牵引臂17，由此熨平板16安装在牵引臂17上。熨平板16包括后边缘18，其与位置10 —起行进，优选地在位置10确定层厚11。位置10由图I示出。牵引臂17以高度可以调节的这种方式由驱动缸14、15支承。驱动缸14、15可以以这样的方式致动，S卩，借由相应高度调节，它们以这样的方式抵消不平整性，即，即使那样也可以由熨平板16铺设平坦的路面。图4还示出评估单元30，其如借由虚线示意性所示电连接到传感器2a、2b、2c，以便记录它们的测量结果。评估单元30还连接到传感器31、32，其记录驱动缸14、15的位置，并且传输该位置到评估单元30上用于确定层厚11。借由路面摊铺机20和牵引臂17的几何形状，以及借由驱动缸14、15通过评估单元30记录的位置，能够与基准坐标系统6关联 地确定后边缘18的位置。评估单元30随后能够确定在坐标系统6与后边缘18的已确定位置之间的第二矢量7以便将该矢量7与第一矢量9组合成层厚11。与图5不同，图6未示出层厚测量设备I在路面摊铺机上的直接安装，并且取代地示出在熨平板16上的安装。层厚测量设备I借由通过固定器3的延伸产生的固定器19安装在熨平板16上。由于三个传感器2a、2b、2c借由固定器19在熨平板16上的直接刚性连接，因此不需要计算驱动缸14、15的位置以便确定在位置10或者在熨平板16的后边缘18下面的层厚11。熨平板16的后边缘18与基准坐标系统6关联的位置因此是常数。相似地，如果传感器2a、2b、2c直接安装在牵引臂17上，没有固定器19也是能够操作的。这由图7示出。传感器2a、2b、2c因此沿着与行进方向V相反的方向以上升的方式设置在牵引臂17上并且由距离LI互相间隔。在最后面的传感器2c与后边缘18之间的水平距离总计为L2,其相应为距离LI的多倍。在根据图8的进一步实施例中，示出层厚测量设备I附加地包括第四传感器2d，其当沿着行进方向V观察时设置在熨平板16后面。层厚测量设备I包括传感器2d，以便当计算层厚时不依赖于熨平板16和路面摊铺机20的几何形状。根据图8，层厚11不在熨平板16的后边缘18下面确定，并且取代地在传感器2d下面确定，传感器2d定位在相对于坐标系统6的已知位置中。传感器2d测量到已筑层的表面5的距离21。借由距离21和传感器2c、2d的相对位置，评估单元30能够确定第二矢量7。层厚11然后可以用第一矢量9计算。如果在要测量的两个点之间的倾斜度方面的变化很小，本发明使得能够记录倾斜度基准而不通过倾斜度传感器并且减少传感器费用。由于所有倾斜度传感器对加速度和振动的敏感性以及作为其结果的不精确性，这样附加地带来可实现厚度测量精度的优点。
权利要求
1.一种路面摊铺机(20)，其具有可移动的熨平板(16)，并具有包括至少两个传感器(2)的层厚测量设备(I)，其中所述传感器(2)中的一个定义坐标系统(6)且所述传感器(2)形成为以一定间隔实施到一基面(4)的距离测量，以便确定在所述传感器(2)与在所述基面⑷的表面上的点⑵之间的距离，所述点⑵由所述传感器⑵记录，并且其中所述层厚测量设备(I)形成为将由定义坐标系统(6)的传感器(2)测量的、到所述基面(4)的距离与由所述一个传感器(2)定义的坐标系统(6)相对于所述基面(4)并且由于路面摊铺机(20)的行驶产生的移动作为矢量组合，以便确定第一矢量(9)，所述第一矢量(9)与第二矢量(7) —起由所述层厚测量设备(I)使用来确定铺设材料的层厚(11)。
2.根据权利要求I所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)包括形成为记录所述坐标系统￠)的位移的评估单元(30)。
3.根据权利要求I或2所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)包括至少三个传感器(2a，2b，2c)。
4.根据权利要求3所述的路面摊铺机，其特征在于，所有至少三个传感器(2a，2b，2c)形成为以一定间隔实施到所述基面(4)的距离测量。
5.根据权利要求3或4所述的路面摊铺机，其特征在于，所有至少三个传感器(2a，2b，2c)以一距离(LI)沿着行进方向互相等距地设置。
6.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，沿着所述行进方向的最后面的传感器(2c)定义所述坐标系统(6)。
7.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)形成为在位于离定义所述坐标系统(6)的传感器(2c)至少所述距离(LI)或多倍所述距离(LI)的位置处测量所述层厚(11)。
8.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)包括相对于所述路面摊铺机(20)刚性设置的支承部(13)。
9.根据权利要求I至7其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)包括相对于熨平板(16)刚性设置的固定器(19)。
10.根据权利要求8或9所述的路面摊铺机，其特征在于，所述支承部(13)或固定器(19)支承以所述距离(LI)间隔开的所述传感器(2a，2b，2c)。
11.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述传感器(2a，2b，2c)直接设置在支承所述熨平板(16)的牵引臂(17)上。
12.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述路面摊铺机(20)的熨平板(16)包括后边缘(18)，其与所述层厚测量设备(I)一起限定第二矢量(7)。
13.根据前述权利要求其中一项所述的路面摊铺机，其特征在于，所述层厚测量设备(I)包括沿着所述行进方向(V)观察设置在所述熨平板(16)后面的传感器(2d)。
14.根据权利要求13所述的路面摊铺机，其特征在于，所述传感器(2d)与所述层厚测量设备(I) 一起限定所述第二矢量(7)。
15.一种用于确定由路面摊铺机(20)铺设在一基面(4)上的铺设材料的层厚(11)的方法，其中所述路面摊铺机(20)支承可移动的熨平板(16)和包括至少两个传感器(2)的层厚测量设备(I)，其中所述传感器(2)的其中一个定义坐标系统(6)并且所述传感器(2)以一定间隔实施距离测量，以便确定在相应传感器(2)与在所述基面(4)的表面上的点(P)之间的距离，所述点(P)由所述传感器(2)记录，并且其中所述层厚测量设备(I)确定用于确定所述层厚的第一矢量(9)，因为所述层厚测量设备将之前由定义所述坐标系统(6)的传感器(2)确定的距离和由所述一个传感器(2)定义的所述坐标系统(6)相对于所述基面 (4)并且由所述路面摊铺机(20)的行驶产生的运动作为矢量相加，其中所述层厚测量设备(I)将所述第一矢量(9)加到至少一个第二矢量(7)以便确定所述层厚(11)。
全文摘要
本发明涉及一种具有可移动熨平板(16)并具有包括至少两个传感器的层厚测量设备(1)的路面摊铺机(20)。所述传感器形成为以一定间隔实施到基面(4)的距离测量，以便确定在传感器与在所述基面的表面上的点之间的距离，所述点由所述传感器记录。所述两个传感器的其中一个还定义坐标系统(6)。根据本发明，所述层厚测量设备(1)形成为将由定义坐标系统(6)的传感器测量的到基面(4)的距离以及由所述一个传感器定义的坐标系统(6)相对于基面(4)并且由于路面摊铺机(20)的行驶产生的移动作为矢量相加。以这样的方式，可以确定第一矢量(9)，其与第二矢量(7)一起由所述层厚测量设备(1)使用来确定铺设材料的层厚(11)。
文档编号E01C19/48GK102828457SQ20121020192
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者丹尼斯·汉夫兰, 拉尔夫·魏泽尔 申请人:约瑟夫福格勒公司