一种摊铺机的智能摊铺系统的制作方法

1.本发明涉及一种摊铺机的智能摊铺系统，属于工程机械技术领域。


背景技术：

2.沥青混凝土摊铺机是高等级路面摊铺的核心设备，对路面施工质量具有重要影响。施工过程中对摊铺厚度的监控，一般需要人工手动用钢钎测量摊铺厚度，并通过手动调整找平系统，实现对摊铺厚度的调整，此种调整方式是不连续的，不能控制整个施工路面摊铺厚度，而且控制效果滞后，测量精度低，容易造成摊铺路面的平整度和摊铺厚度不达标。为解决上述问题，可购置单独的测厚装置，但成本昂贵，且同样只能进行单独的事后测量，不能自动控制找平系统完成对摊铺厚度的实时调整。
3.此外，沥青混合料温度的高低对路面压实质量和路面压实后的平整度的影响重大，因此及时监控摊铺后的路面材料温度以对沥青混合料出料温度的控制和压实过程的调整有着重要意义。
4.由此可见，实现摊铺机作业过程中路面摊铺平整度、摊铺厚度和摊铺的温度的实时监控并及时调整是亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种摊铺机的智能摊铺系统，该系统能够实时检测并及时调整摊铺机实际摊铺厚度，从而提高摊铺材料压实路面的厚度和平整度；在该系统基础上实现的具有耗材统计功能的摊铺机智能摊铺系统，能够实时检测摊铺材料的使用量，从而优化方案，减少材料损耗，控制成本。
6.为达到上述目的，一方面，本发明提供一种摊铺机的智能摊铺系统，其包括高度采集单元、人机交互单元、控制单元以及摊铺找平机构；所述摊铺找平机构包括熨平板以及驱动熨平板升降的找平油缸；所述高度采集单元包括安装于摊铺机两侧平衡梁上多个不同位置处的高度传感器，各高度传感器的信号输出端均连接控制单元；控制单元根据接收到的高度采集信号计算实际摊铺厚度；所述人机交互单元接收外部输入的摊铺厚度目标值信号以及找平模式信号，传输至控制单元；其中，找平模式信号对应的找平模式为厚度参与模式或厚度不参与模式；所述的找平模式不管选择厚度参与还是不参与，都是以找平控制为前提的基础上进行的。
7.所述控制单元响应于接收到的找平模式信号对应厚度参与模式，则实时计算所述摊铺厚度目标值与所述实际摊铺厚度的厚度差值，并响应于所述厚度差值在设定的第一延时内始终超出预设的第一阈值且有变大的趋势，控制找平油缸驱动熨平板升降动作，以改变摊铺高度使得所述厚度差值减小至预设的第一阈值以内；所述控制单元响应于接收到的找平模式信号对应厚度不参与模式，则实时计算所述摊铺厚度目标值与所述实际摊铺厚度的厚度差值，并响应于所述厚度差值在设定的第一
延时内始终超出预设的第一阈值且有变大的趋势，输出告警信号。操作人员通过人机交互单元接收到告警信号，立刻进行手动检查，并通过人机交互单元控制摊铺机作业。
8.进一步的，所述摊铺机的智能摊铺系统还包括温度采集单元，所述温度采集单元包括多个温度传感器，温度传感器采集摊铺路面的实时温度信号传输至控制单元；所述人机交互单元接收外部输入的温度报警值信号，传输至控制单元；控制单元根据接收到的多个实时温度信号和摊温度告警信号，计算摊铺路面的实时温度，以及所述摊铺路面实时温度与所述温度报警值的温度差值；并响应于所述温度差值在设定第二延时内始终超出预设的第二阈值，输出温度告警信号。
9.进一步地，所述高度采集单元至少包括对称设置在系统对称轴两侧的6个高度传感器，其中2个对称设置于料斗机前，2个位对称设置于分料机前，2个对称设置于摊铺机末端；所述多个温度传感器至少包括2个温度传感器，分别内嵌在对称设置于摊铺机末端的2个高度传感器内。
10.进一步地，所述摊铺机的智能摊铺系统，还包括用户端和安装于摊铺机上的gps定位单元，所述用户端与一个或多个摊铺机的控制单元之间通过无线网络连接通信，通信传输的数据包括摊铺机的实际摊铺厚度数据；所述gps定位单元定位摊铺机作业处的地理坐标传输至控制单元，控制单元将所述地理坐标传输至用户端和人机交互单元。
11.另一方面，本发明还提供一种具有耗材统计功能的摊铺机智能摊铺系统，其包括速度采集单元、耗材统计单元、工时统计单元以及权利要求1
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4任一项所述摊铺机的智能摊铺系统；所述速度采集单元包括速度传感器，所述速度传感器采集摊铺机的行驶速度信号传输至控制单元；所述控制单元根据所述行驶速度采集信号，则实时计算实际摊铺机行驶速度，并传输至耗材统计单元；所述工时统计单元根据摊铺机的启停信号，实时计算摊铺机工作时间，并传输至耗材统计单元；所述耗材统计单元根据接收到的实际摊铺厚度、实际摊铺机行驶速度、摊铺机工作时间以及实际摊铺宽度信号，实时计算材料使用量；其中，材料使用量=实际摊铺厚度*实际摊铺机行驶速度*摊铺机工作时间*实际摊铺宽度，实际摊铺宽度为熨平板宽度。
12.进一步地，所述熨平板为机械熨平板；耗材统计单元根据预设的熨平板宽度值或外部输入的熨平板宽度值确定用于材料使用量计算的熨平板宽度值。
13.进一步地，所述熨平板为伸缩熨平板；摊铺机智能摊铺系统还包括安装于伸缩熨平板两侧的激光测距仪，其实时检测熨平板宽度信号传输至控制单元，控制单元根据接收到的熨平板宽度检测信号计算实际摊铺宽度，传输至耗材统计单元。
14.进一步地，所述人机交互单元接收外部输入的摊铺机行驶速度目标值信号，并传输至控制单元；所述控制单元根据接收到的摊铺机行驶速度报警值信号，实时计算所述摊铺机行驶速度报警值与所述实际摊铺机行驶速度的速度差值；并响应于所述速度差值在设定第三延时内始终超出预设的第三阈值，输出告警信号。
15.进一步地，所述耗材统计单元、工时统计单元和控制单元采用同一处理器芯片实
现，该处理器芯片与用户端和人机交互单元连接通信，以将包括工时计算结果和耗材计算结果的数据传输至用户端和人机交互单元。
16.进一步地，所述人机交互单元上设有清零按键，人机交互单元响应于清零按键被按下，向耗材统计单元发送清零触发信号，耗材统计单元响应于接收到所述清零触发信号，清零所统计的材料使用量。
17.与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种摊铺机的智能摊铺系统所达到的有益效果包括：本发明通过设置高度采集单元、温度采集单元、人机交互单元、控制单元、以及摊铺找平机构，完成高度信号的采集，实际摊铺厚度的实时计算，以及摊铺厚度目标值与实际摊铺厚度的厚度差值的判断，从而出发摊铺找平机构或告警操作人员及时调整实际摊铺厚度，以提高摊铺的路面质量，保证标准作业。
18.本发明还通过设置速度采集单元、宽度采集单元、耗材统计单元以及工时统计单元，完成实际摊铺机行驶速度和摊铺机作业时间的实时计算，从而耗材统计单元实时计算材料使用量，以便操作人员及时发现不必要的材料损耗情况并采取应对措施，以减少浪费，降低成本。
附图说明
19.图1是本发明一个实施例结构的左视图；图2是本发明一个实施例的电控系统示意图；图3是本发明的实施例中厚度设置界面显示图；图4是本发明的实施例中耗材统计单元界面显示图。
20.图中：1、人机交互单元；2、控制单元；3、遥控盒；4、找平接线盒；5、b3高度传感器；6、b2高度传感器；7、b1高度传感器；8、速度传感器；9、找平油缸；12、b6高度传感器；13、b5高度传感器；14、b4高度传感器。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
23.实施例1如图1图3所示，本发明的摊铺机的智能摊铺系统，包括高度采集单元、人机交互单元1、控制单元2以及摊铺找平机构；摊铺找平机构包括熨平板以及驱动熨平板升降的找平油缸；高度采集单元包括安装于摊铺机两侧平衡梁上多个不同位置处的高度传感器，各高度传感器的信号输出端均连接控制单元；控制单元2根据接收到的高度采集信号计算实际摊铺厚度；所述人机交互单元1接收外部输入的摊铺厚度目标值信号以及找平模式信号，传输至控制单元2；其中，找平模式信号对应的找平模式为厚度参与模式或厚度不参与模式；本实施例中，找平模式不管选择厚度参与还是不参与，都是以找平控制为前提的基础上进行的。控制单元2响应于接收到的找平模式信号对应厚度参与模式，则实时计算所述摊铺厚
度目标值与实际摊铺厚度的厚度差值，并响应于所述厚度差值在设定的第一延时内始终超出预设的第一阈值且有变大的趋势，控制找平油缸驱动熨平板升降动作，以改变摊铺高度使得所述厚度差值减小至预设的第一阈值以内；控制单元2响应于接收到的找平模式信号对应厚度不参与模式，则实时计算所述摊铺厚度目标值与所述实际摊铺厚度的厚度差值，并响应于所述厚度差值在设定的第一延时内始终超出预设的第一阈值且有变大的趋势，输出告警信号。操作人员通过人机交互单元1接收到告警信号后，立刻进行手动检查，并通过人机交互单元1控制摊铺车作业。
24.应用时，如图2所示，高度采集单元至少有6个超声波高度传感器，如图1所示，其中，b1高度传感器7和b4高度传感器14均位于料斗机前，且以系统对称轴左右对称，实时检测路面到高度传感器的高程1；b2高度传感器6和b5高度传感器13均位于分料机前，且以系统对称轴左右对称，实时检测路面到高度传感器的高程2；b3高度传感器5和b6高度传感器12均位于摊铺机末端，且以系统的对称轴左右对称，实时检测路面到高度传感器的高程3。但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况调整高度传感器的种类、数量和安装的位置。同时，如图2所示，b1高度传感器7、b2高度传感器6和b3高度传感器5的信号输出端分别电连接在一侧找平接线盒4，b4高度传感器14、b5高度传感器13和b6高度传感器12的信号输出端分别电连接在另一侧找平接线盒4；两个找平接线盒4均通过can总线与遥控盒3电连接，遥控盒3通过can总线与控制单元2电连接。
25.本实施例应用中，如图3所示，操作员将摊铺厚度目标值x1和第一阈值y1通过人机交互单元1输入系统，并根据项目要求选择找平模式和设定第一延时后，启动摊铺机。摊铺机启动后，控制单元2根据接收到的高度采集信号实时计算实际摊铺厚度值z1，接着，计算实际摊铺厚度值z1与摊铺厚度目标值x1的厚度差值n1，并判断n1与y1的大小。
26.当操作人员通过人机交互单元1选择为厚度不参与模式，且在设定第一延时内n1持续大于y1，同时n1有增大的趋势时，控制单元2触发报警系统，告警作业人员，系统出现异常，尽快处理；反之，系统正常作业。
27.当操作人员通过人机交互单元1选择为厚度参与模式，且在设定第一延时内n1持续大于y1，同时n1有增大的趋势时，控制单元2将信号传输给找平电磁阀，电磁阀通过换向控制找平油缸9的上升或者下降，以驱动熨平板，从而调整实际摊铺厚度值，直到厚度差值n1小于y1；反之，系统正常作业。
28.本发明通过设置高度采集单元、人机交互单元1、控制单元2和摊铺找平机构，实现了实时检测并及时调整实际摊铺厚度，从而提高摊铺的路面质量，保证标准作业；通过设计两种找平模式，能更精准地完成项目要求，提高服务质量。
29.实施例2在实施例1的基础上，本发明的摊铺机智能摊铺系统还包括温度采集单元，温度采集单元包括多个温度传感器，温度传感器采集摊铺路面的实时温度信号传输至控制单元2；人机交互单元1接收外部输入的温度报警值信号，传输至控制单元2；控制单元2根据接收到的多个实时温度信号和摊温度告警信号，计算摊铺路面的实时温度，以及所述摊铺路面实时温度与所述温度报警值的温度差值；并响应于所述温度差值在设定延时内始终超出预设的第二阈值，输出温度告警信号。
30.此外，该系统还包括用户端和安装于摊铺机上的gps定位单元，用户端与一个或多
个摊铺机的控制单元2之间通过无线网络连接通信，通信传输的数据包括摊铺机的实际摊铺厚度数据；gps定位单元定位摊铺机作业处的地理坐标传输至控制单元2，控制单元2将地理坐标传输至用户端和人机交互单元1。
31.应用时，参考图1和图2，温度采集单元至少包括2个温度传感器，分别内嵌于b3高度传感器5和b6高度传感器12内，实时检测摊铺后的路面温度；但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况调整温度传感器的种类、数量和安装的位置。温度传感器的信号输出端通过遥控盒3将温度采集信息传输至控制单元2。
32.本实施例应用中，操作员在启动摊铺机前，根据摊铺料的性质，将摊铺路面温度报警值x2和第二阈值y2通过人机交互单元1输入系统，并设定第二延时。摊铺机作业过程中，控制单元2根据温度传感器实时计算实际摊铺路面温度z2，接着，计算实际摊铺路面温度z2与摊铺路面温度报警值x2的温度差值n2，并判断n2与y2的大小。当在设定第二延时内n2持续大于y2时，控制单元2触发报警系统，告警作业人员，系统出现异常，尽快处理；反之，系统正常作业。
33.本发明通过设置温度采集单元，可以实时检测摊铺后路面的温度，避免摊铺过程中摊铺材料温度过低或者过高，导致摊铺路面不平整，施工质量不合格；通过设置用户端和gps定位单元，能够实现用户和操作人员随时查阅项目整个施工过程的具体数据，多方实时监督可提高作业的准确度；当出现问题时，能够通过查阅历史数据，寻找问题的原因，从而解决问题，并为方案的优化提供数据参考。
34.实施例3本发明的具有耗材统计功能的摊铺机智能摊铺系统，包括速度采集单元、耗材统计单元、工时统计单元以及实施例1或2所述摊铺机的智能摊铺系统。
35.速度采集单元包括速度传感器8，所述速度传感器8采集摊铺机的行驶速度信号传输至控制单元2；控制单元2根据所述行驶速度采集信号，则实时计算实际摊铺机行驶速度，并传输至耗材统计单元；工时统计单元根据摊铺机的启停信号，实时计算摊铺机工作时间，并传输至耗材统计单元；参考图4，耗材统计单元根据接收到的实际摊铺厚度、实际摊铺机行驶速度、摊铺机工作时间以及实际摊铺宽度信号，实时计算材料使用量；其中，材料使用量=实际摊铺厚度*实际摊铺机行驶速度*摊铺机工作时间*实际摊铺宽度，实际摊铺宽度为熨平板宽度。
36.耗材统计单元、工时统计单元和控制单元2用同一处理器芯片实现，该处理器芯片与用户端和人机交互单元1连接通信，以将包括工时计算结果和耗材计算结果的数据传输至用户端和人机交互单元1。
37.此外，人机交互单元1上设有清零按键，人机交互单元1响应于清零按键被按下，向耗材统计单元2发送清零触发信号，耗材统计单元响应于接收到所述清零触发信号，清零所统计的材料使用量，及时清除竣工项目的数据，为新项目提供足够的存储空间。
38.本实施例应用中，熨平板可以是机械熨平板或伸缩熨平板。当熨平板为机械熨平板时，耗材统计单元根据预设的熨平板宽度值或外部输入的熨平板宽度值确定用于材料使用量计算的熨平板宽度值；当熨平板为伸缩熨平板时，摊铺机智能摊铺系统还包括安装于伸缩熨平板两侧的激光测距仪，其实时检测熨平板宽度信号传输至控制单元2，但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况用同等功能的元件替换激光测距仪。控制单元2根据接
收到的熨平板宽度检测信号计算实际摊铺宽度，传输至耗材统计单元。
39.应用时，如图1所示，速度采集单元至少包括两个速度传感器8，分别安装于马达的左侧和右侧，但不限于此，本领域技术人员可根据实际情况调整速度传感器8的种类、数量和安装的位置。
40.操作员在启动摊铺机前，将摊铺机行驶速度报警值x3和第三阈值y3通过人机交互单元1输入系统，并设定第三延时，传输至控制单元2。摊铺机作业过程中，控制单元2根据接收到的摊铺机行驶速度报警值信号和速度采集信号，则实时计算实际摊铺机行驶速度z3和摊铺机行驶速度报警值与所述实际摊铺机行驶速度的速度差值n3，并判断n3与y3的大小。当在设定第三延时内n3持续大于y3时，控制单元2触发报警系统，告警作业人员，系统出现异常，尽快处理；反之，系统正常作业。
41.本发明通过设置速度采集单元，实时检测并调整摊铺机作业过程的行驶速度，避免行驶速度过慢或过快而影响摊铺厚度和平整度，从而提高摊铺质量；通过设置耗材统计单元，实时检测摊铺过程的材料的使用情况，若发现摊铺材料使用不合理的情形，例如摊铺材料损耗过大，操作人员及时调整施工方案，从而节约成本。
42.综上实施例，本发明一种摊铺机的智能摊铺系统，通过设置高度采集单元、温度采集单元、速度采集单元、宽度采集单元、人机交互单元、控制单元、耗材统计单元、工时统计单元以及摊铺找平机构，实现实时检测和调整实际摊铺厚度、摊铺后路面的温度、摊铺机行驶速度以及摊铺材料使用量，以便保证摊铺厚度，提高摊铺路面的平整度，从而提高摊铺的路面质量；以及提高摊铺材料的利用率，减少不必要的损耗，从而降低成本。
43.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图1个流程或多个流程和／或方框图1个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。