摊铺机用夜视型油缸标尺装置、系统和控制方法与流程

1.本发明涉及摊铺机技术领域，特别是涉及一种摊铺机及其夜视型油缸标尺装置、系统和控制方法。


背景技术：

2.在道路施工过程中，摊铺机用来将施工材料均匀平铺在路面上，并依靠找平油缸带动熨平装置上下移动，来控制摊铺厚度及平整度。在这个过程中，为了满足施工质量，施工人员需要随时观察找平油缸的实时位置，并对其进行上下调整。为满足对找平油缸位置进行实时观察的功能需求，在常规及现有的技术措施下，会为找平油缸安装一种外置的、带刻度值的标尺，并在找平油缸下端安装一个指示杆；通过油缸的上下移动带动指示杆上下动作，施工人员便可从指示杆顶端对应的标尺数值，来确定找平油缸的实时位置，从而进行对应调整；由此可知，该油缸标尺是摊铺机上一种重要的工作装置。
3.在现有的技术措施下，当白天施工光线充足时，使用不受影响；但是在夜晚施工、该位置光照不足时，施工人员会因不易观察油缸位置而造成使用不方便，从而造成施工质量下降。为解决夜晚施工时油缸位置及其标尺刻度无法实时观察这一问题，有两种常见的技术形式：一种是使用外部光源照射油缸及其标尺区域；另一种是在油缸内安装位置传感器。前一种技术形式由于外部光源不均匀、不能完整照射到标尺刻度、反射光太强等原因，只能达到局部改善的目的，最终效果有限，不能从根本上解决问题；后一种技术形式需要对油缸内部进行改造，并借助在其他位置上的显示装置进行数字化显示与标定，这脱离了对油缸装置本身的直接观察，且成本较高、实施难度较大，也不能有效解决现有问题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明的第一目的是提供一种摊铺机用夜视型油缸标尺装置，本发明的第二目的是提供一种能够根据环境亮度调节油缸标尺装置亮度的夜视型油缸标尺系统，本发明的第三目的是提供一种基于上述装置和系统的控制方法。
5.技术方案：本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺装置，包括透光标尺、背光电路、壳体，所述壳体与整机可拆卸连接，所述背光电路与和整车控制线路连接的线路连接器连通，提供光源照亮透光标尺上标有刻度及数字的透光区。
6.进一步的，所述壳体为用于将透光标尺、背光电路包裹组成在一起，为透光标尺、背光电路提供支撑和散热作用的铸铝壳体。
7.进一步的，所述背光电路采用led贴片灯珠作为光源，并用半透硅胶对背光电路表面进行满埋填充。
8.本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统，包括如上所述的夜视型油缸标尺装置、光线感应装置、控制装置和功能开关，所述光线感应装置与控制装置电性连接，所述控制装置与夜视型油缸标尺装置电性连接，所述功能开关与夜视型油缸标尺装置和控制装置电性连接。
9.进一步的，所述光线感应装置安装在驾驶区及机身两侧边控区，多区域收集周围光线强弱，向控制装置传输光线强弱信号；
10.所述控制装置包括用于采集光线感应装置信号并进行信号标准化处理的信号采集与处理模块、用于计算环境光线强弱并依据预设的算法和逻辑控制输出驱动模块的运算与逻辑处理模块、用于将随环境光线强弱变化的驱动电压提供给夜视型油缸标尺装置从而实现在环境光线变暗时自动打开夜视型油缸标尺装置夜视功能并随环境光线调整其亮度的输出驱动模块；
11.所述功能开关设有强制开启、自动、强制关闭三种模式状态，功能开关默认处于自动模式状态，实现夜视型油缸标尺可随光线强弱自动的开启、关闭、以及亮度调节；当功能开关处于强制开启模式时，夜视型油缸标尺装置一直开启；当功能开关处于强制关闭模式时，夜视型油缸标尺装置一直关闭。
12.进一步的，所述控制装置中的信号采集与处理模块将光线感应装置的传输信号，按照关断区、比例区、常开区进行分段处理，并将关断区、比例区、常开区对应的光线感应值范围进行标定处理；
13.所述控制装置中的运算与逻辑处理模块用于将安装在机身三个区域的光线感应装置的光线感应值进行综合判断，只要有一个区域内的光线感应进入到比例区或常开区，则打开油缸标尺夜视功能，而三个区域的光线感应值全部都处于关断区，则关闭油缸标尺夜视功能。
14.进一步的，所述光线感应装置包括光敏电阻，所述控制装置中的信号采集与处理模块将光线感应装置的传输信号转化为控制装置内存所使用的双字节无符号整形数值0～65535，并在暗室内对该光线感应值进行标定，分别标定为关断区对应0～19000强光区、比例区对应19001～36200中光区、常开区对应36201～65535弱光区；
15.所述控制装置中的运算与逻辑处理模块将处于关断区、比例区、常开区内的光线感应值分别对应到输出控制0％、0％～100％、100％，其中比例区的输出控制按以下公式进行运算处理：
[0016][0017]
其中，po为输出百分比，f(l)为由光线感应值求取输出百分比的函数式，k
p
为预留的修正系数，l
min
为标定的比例区内最小的光线感应值，l
max
为标定的比例区内最大的光线感应值，l为当前的光线感应值；l的值介于l
min
～l
max
之间，po的最大值不超过100％；
[0018]
所述控制装置中的输出驱动模块依据系统的供电电压和运算处理得出的输出百分比，用两者的乘积进行驱动电压的调制和输出。
[0019]
本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统的控制方法，使用如上所述的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统，包括以下步骤：
[0020]
s1：判断油缸标尺夜视功能的开关状态，如果功能开关为强制开启，则直接打开夜视型油缸标尺装置的夜视功能，并将输出驱动信号置为最大100％；如果功能开关为强制关闭，则始终关闭夜视型油缸标尺装置的夜视功能；如果功能开关为自动状态，则继续以下步骤；
[0021]
s2：控制装置采集位于三个位置上的光线感应装置传递来的光线感应值，并将每
个值与预先标定值进行对比，以此来判断每个光线感应值处于关断区、比例区、还是常开区；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；
[0022]
s3：对比三个光线感应值的大小，如果三个光线感应值均处于关断区，则关闭夜视型油缸标尺装置的夜视功能；三个光线感应值只要有一个处于比例区或者常开区，则该光线感应值有效；如果有两个或三个光线感应值处于比例区或者常开区，则相互对比出最大的光线感应值，即处理成双字节无符号整形后的数值有效；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；
[0023]
s4：判断有效的光线感应值是否在常开区，如果是则将输出驱动信号置为最大100％，如果不是，则继续以下步骤；
[0024]
s5：判断有效的光线感应值是否在比例区，如果是则根据运算公式计算输出驱动信号的百分比，如果不是则回到第三步继续处理。
[0025]
进一步的，每个光线感应值的采集和处理设置3秒的均值处理和延时处理，用于防止油缸标尺的夜视功能频繁开启、关闭，或者在开启状态下驱动信号的大小频繁调节。
[0026]
进一步的，所述夜视型油缸标尺装置的夜视功能从关闭到开启的状态变化没有延时，从开启到关闭的状态变化时，设置3分钟的关闭延时，用于降低光线感应值在临界状态下引起的输出状态变化频次。
[0027]
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：(1)本发明的摊铺机用夜视型油缸标尺装置、系统和控制方法，能够实现在全天候任何情况下，施工人员均能直接观察到油缸标尺刻度和数值，并进一步能实时掌握油缸的位置；(2)整个装置结构简易，在外形尺寸上可设计与现有技术下的普通标尺相当，方便直接替换安装，成本变化较低；(3)整个系统可通过设定的控制方法，自动打开油缸标尺的夜视功能，在无需施工人员增加额外操作的情况下，实现了摊铺机在使用方便性和施工质量方面的整体提升。
附图说明
[0028]
图1为本发明的夜视型油缸标尺装置结构示意图；
[0029]
图2为本发明的夜视型油缸标尺系统组成示意图；
[0030]
图3为本发明的夜视型油缸标尺系统中控制装置原理框图；
[0031]
图4为本发明的夜视型油缸标尺系统的控制方法流程图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0033]
本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺装置，如图1所示，包括透光标尺101、背光电路102、铸铝壳体103、金属支架104、线路连接器105；透光标尺101和背光电路102固定在铸铝壳体103内，铸铝壳体103与金属支架104可拆卸连接，金属支架104与整机固定连接，背光电路102与线路连接器105电性连接，线路连接器105与整车控制线路连接，为装置提供电源。
[0034]
透光标尺101分成了透光区和非透光区两个部分，透光区由白色刻度及其对应的数字组成，其余部分都是黑色的非透光区；当背光电路102接通电源提供光源时，光源能从
透光标尺的透光区发出，形成均匀的刻度、数字成像效果，从而能在晚上光线不足时，能清晰识别到标尺上的刻度和数字；透光标尺采用pc材质，能兼顾强度和透明度；其中标尺刻度采用丝印工艺，使得刻度及其数值的识别度更高。背光电路102在通电后提供光源，并可随电源电压的高低，变化亮度；背光电路102采用led贴片灯珠作为光源，并用半透硅胶对背光电路表面进行满埋填充；铸铝壳体103将透光标尺、背光电路包裹组成在一起，为透光标尺、背光电路提供支撑和散热作用；金属支架104将装置与整机连接安装在一起，并为线路连接器提供固定点；为适配不同的安装尺寸和安装位置要求，金属支架104可以存在不同的尺寸和连接结构，本实施例中金属支架104设计成与传统油缸标尺一样的尺寸和结构，可实现夜视型油缸标尺装置在摊铺机上的直接替换安装。
[0035]
本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统，如图2所示，使用上述夜视型油缸标尺装置1和光线感应装置2、控制装置3、功能开关4，光线感应装置2与控制装置3电性连接，控制装置3与夜视型油缸标尺装置1电性连接，功能开关4与夜视型油缸标尺装置1和控制装置3电性连接。
[0036]
光线感应装置2安装在驾驶区及机身两侧边控区，多区域收集周围光线强弱，向控制装置传输光线强弱信号；光线感应装置2主要功能由光敏电阻实现，光敏电阻可随光线强弱改变自身阻值，从而引起电路中的电压变化，电压变化就能被控制装置3采集和处理，从而实现光线感应的功能。
[0037]
控制装置3，如图3所示，包括用于采集光线感应装置2信号并进行信号标准化处理的信号采集与处理模块、用于计算环境光线强弱并依据预设的算法和逻辑控制输出驱动模块的运算与逻辑处理模块、用于将随环境光线强弱变化的驱动电压提供给夜视型油缸标尺装置1从而实现在环境光线变暗时自动打开夜视型油缸标尺装置1夜视功能并随环境光线调整其亮度的输出驱动模块；控制装置3中的信号采集与处理模块将光线感应装置2的传输信号转化为控制装置内存所使用的双字节无符号整形数值0～65535，并在暗室内对该光线感应值进行标定，分别标定为关断区对应0～19000强光区、比例区对应19001～36200中光区、常开区对应36201～65535弱光区；
[0038]
控制装置3中的运算与逻辑处理模块将安装在机身三个区域的光线感应值进行综合判断，只要有一个区域内的光线感应进入到比例区或常开区，则认为当前需打开油缸标尺的夜视功能，而三个区域的光线感应值全部都处于关断区，则认为当前需关闭油缸标尺的夜视功能；控制装置3中的运算与逻辑处理模块将处于关断区、比例区、常开区内的光线感应值分别对应到输出控制0％、0％～100％、100％，其中比例区的输出控制按以下公式进行运算处理：
[0039][0040]
其中，po为输出百分比，f(l)为由光线感应值求取输出百分比的函数式，k
p
为预留的修正系数，l
min
为标定的比例区内最小的光线感应值，l
max
为标定的比例区内最大的光线感应值，l为当前的光线感应值；l的值介于l
min
～l
max
之间，po的最大值不超过100％；
[0041]
控制装置3中的输出驱动模块依据系统的供电电压和运算处理得出的输出百分比，用两者的乘积进行驱动电压的调制和输出。
[0042]
功能开关4设有强制开启、自动、强制关闭三种模式状态，功能开关默认处于自动
模式状态，实现夜视型油缸标尺装置1在控制装置3的控制下可随光线强弱自动的开启、关闭、以及亮度调节；当功能开关处于强制开启模式时，夜视型油缸标尺装置一直开启；当功能开关处于强制关闭模式时，夜视型油缸标尺装置一直关闭。
[0043]
本发明的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统的控制方法，使用上述摊铺机用夜视型油缸标尺系统，如图4所示，包括以下步骤：
[0044]
s1：判断油缸标尺夜视功能的开关状态，如果功能开关为强制开启，则直接打开夜视型油缸标尺装置1的夜视功能，并将输出驱动信号置为最大100％；如果功能开关为强制关闭，则始终关闭夜视型油缸标尺装置1的夜视功能；如果功能开关为自动状态，则继续以下步骤；
[0045]
s2：控制装置采集位于三个位置上的光线感应装置传递来的光线感应值，并将每个值与预先标定值进行对比，以此来判断每个光线感应值处于关断区、比例区、还是常开区；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；
[0046]
s3：对比三个光线感应值的大小，如果三个光线感应值均处于关断区，则关闭夜视型油缸标尺装置1的夜视功能；三个光线感应值只要有一个处于比例区或者常开区，则该光线感应值有效；如果有两个或三个光线感应值处于比例区或者常开区，则相互对比出最大的光线感应值，即处理成双字节无符号整形后的数值有效；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；
[0047]
s4：判断有效的光线感应值是否在常开区，如果是则将输出驱动信号置为最大100％，如果不是，则继续以下步骤；
[0048]
s5：判断有效的光线感应值是否在比例区，如果是则根据运算公式计算输出驱动信号的百分比，如果不是则回到第三步继续处理。
[0049]
此外，每个光线感应值的采集和处理设置3秒的均值处理和延时处理，用于防止油缸标尺的夜视功能频繁开启、关闭，或者在开启状态下驱动信号的大小频繁调节。夜视型油缸标尺装置1的夜视功能从关闭到开启的状态变化不设置延时，从开启到关闭的状态变化时，设置3分钟的关闭延时，用于降低光线感应值在临界状态下引起的输出状态变化频次。

技术特征：
1.一种摊铺机用夜视型油缸标尺装置，其特征在于，所述夜视型油缸标尺装置(1)包括透光标尺(101)、背光电路(102)、壳体(103)，所述壳体(103)与整机可拆卸连接，所述背光电路(102)与和整车控制线路连接的线路连接器(105)连通，提供光源照亮透光标尺(101)上标有刻度及数字的透光区。2.根据权利要求1所述的摊铺机用夜视型油缸标尺装置，其特征在于，所述壳体(103)为用于将透光标尺(101)、背光电路(102)包裹组成在一起，为透光标尺(101)、背光电路(102)提供支撑和散热作用的铸铝壳体。3.根据权利要求1所述的摊铺机用夜视型油缸标尺装置，其特征在于，所述背光电路(102)采用led贴片灯珠作为光源，并用半透硅胶对背光电路表面进行满埋填充。4.一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的夜视型油缸标尺装置(1)、光线感应装置(2)、控制装置(3)和功能开关(4)，所述光线感应装置(2)与控制装置(3)电性连接，所述控制装置(3)与夜视型油缸标尺装置(1)电性连接，所述功能开关(4)与夜视型油缸标尺装置(1)和控制装置(3)电性连接。5.根据权利要求4所述的摊铺机用夜视型油缸标尺系统，其特征在于，所述光线感应装置(2)安装在驾驶区及机身两侧边控区，多区域收集周围光线强弱，向控制装置传输光线强弱信号；所述控制装置(3)包括用于采集光线感应装置(2)信号并进行信号标准化处理的信号采集与处理模块、用于计算环境光线强弱并依据预设的算法和逻辑控制输出驱动模块的运算与逻辑处理模块、用于将随环境光线强弱变化的驱动电压提供给夜视型油缸标尺装置(1)从而实现在环境光线变暗时自动打开夜视型油缸标尺装置(1)夜视功能并随环境光线调整其亮度的输出驱动模块；所述功能开关(4)设有强制开启、自动、强制关闭三种模式状态，功能开关默认处于自动模式状态，实现夜视型油缸标尺可随光线强弱自动的开启、关闭、以及亮度调节；当功能开关处于强制开启模式时，夜视型油缸标尺装置一直开启；当功能开关处于强制关闭模式时，夜视型油缸标尺装置一直关闭。6.根据权利要求5所述的摊铺机用夜视型油缸标尺系统，其特征在于，所述控制装置(3)中的信号采集与处理模块将光线感应装置(2)的传输信号，按照关断区、比例区、常开区进行分段处理，并将关断区、比例区、常开区对应的光线感应值范围进行标定处理；所述控制装置(3)中的运算与逻辑处理模块用于将安装在机身三个区域的光线感应装置(2)的光线感应值进行综合判断，只要有一个区域内的光线感应进入到比例区或常开区，则打开油缸标尺夜视功能，而三个区域的光线感应值全部都处于关断区，则关闭油缸标尺夜视功能。7.根据权利要求6所述的摊铺机用夜视型油缸标尺系统，其特征在于，所述光线感应装置(2)包括光敏电阻，所述控制装置(3)中的信号采集与处理模块将光线感应装置(2)的传输信号转化为控制装置内存所使用的双字节无符号整形数值0～65535，并在暗室内对该光线感应值进行标定，分别标定为关断区对应0～19000强光区、比例区对应19001～36200中光区、常开区对应36201～65535弱光区；所述控制装置(3)中的运算与逻辑处理模块将处于关断区、比例区、常开区内的光线感应值分别对应到输出控制0％、0％～100％、100％，其中比例区的输出控制按以下公式进行
运算处理：其中，p
o
为输出百分比，f(l)为由光线感应值求取输出百分比的函数式，k
p
为预留的修正系数，l
min
为标定的比例区内最小的光线感应值，l
max
为标定的比例区内最大的光线感应值，l为当前的光线感应值；l的值介于l
min
～l
max
之间，p
o
的最大值不超过100％；所述控制装置(3)中的输出驱动模块依据系统的供电电压和运算处理得出的输出百分比，用两者的乘积进行驱动电压的调制和输出。8.一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统的控制方法，其特征在于，使用如权利要求7所述的一种摊铺机用夜视型油缸标尺系统，包括以下步骤：s1：判断油缸标尺夜视功能的开关状态，如果功能开关为强制开启，则直接打开夜视型油缸标尺装置(1)的夜视功能，并将输出驱动信号置为最大100％；如果功能开关为强制关闭，则始终关闭夜视型油缸标尺装置(1)的夜视功能；如果功能开关为自动状态，则继续以下步骤；s2：控制装置采集位于三个位置上的光线感应装置传递来的光线感应值，并将每个值与预先标定值进行对比，以此来判断每个光线感应值处于关断区、比例区、还是常开区；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；s3：对比三个光线感应值的大小，如果三个光线感应值均处于关断区，则关闭夜视型油缸标尺装置(1)的夜视功能；三个光线感应值只要有一个处于比例区或者常开区，则该光线感应值有效；如果有两个或三个光线感应值处于比例区或者常开区，则相互对比出最大的光线感应值，即处理成双字节无符号整形后的数值有效；同时，继续监控第一步中的开关状态，不符合自动状态则返回到第一步，符合自动状态则继续以下步骤；s4：判断有效的光线感应值是否在常开区，如果是则将输出驱动信号置为最大100％，如果不是，则继续以下步骤；s5：判断有效的光线感应值是否在比例区，如果是则根据运算公式计算输出驱动信号的百分比，如果不是则回到第三步继续处理。9.根据权利要求8所述的摊铺机用夜视型油缸标尺系统的控制方法，其特征在于，每个光线感应值的采集和处理设置3秒的均值处理和延时处理，用于防止油缸标尺的夜视功能频繁开启、关闭，或者在开启状态下驱动信号的大小频繁调节。10.根据权利要求8所述的摊铺机用夜视型油缸标尺系统的控制方法，其特征在于，所述夜视型油缸标尺装置(1)的夜视功能从关闭到开启的状态变化没有延时，从开启到关闭的状态变化时，设置3分钟的关闭延时，用于降低光线感应值在临界状态下引起的输出状态变化频次。

技术总结
本发明公开了一种摊铺机用夜视型油缸标尺装置、系统和控制方法，摊铺机用夜视型油缸标尺装置包括透光标尺、背光电路、壳体，壳体与整机连接，背光电路与和整车控制线路连接的线路连接器连通，提供光源照亮透光标尺上标有刻度及数字的透光区；摊铺机用夜视型油缸标尺系统，包括夜视型油缸标尺装置、光线感应装置、控制装置和功能开关，光线感应装置与控制装置电性连接，控制装置与夜视型油缸标尺装置电性连接，功能开关与夜视型油缸标尺装置和控制装置电性连接，能够根据环境亮度调节油缸标尺装置亮度，控制方法基于上述装置和系统自动打开油缸标尺的夜视功能，无需施工人员增加额外操作，实现摊铺机在使用方便性和施工质量方面的整体提升。整体提升。整体提升。


技术研发人员：于世龙 井然 李英瑞 彭光强
受保护的技术使用者：徐工集团工程机械股份有限公司道路机械分公司
技术研发日：2023.07.26
技术公布日：2023/10/8