一种摊铺机控制方法及应用该方法的摊铺机与流程

1.本技术涉及摊铺机控制技术领域，尤其是涉及一种摊铺机控制方法及应用该方法的摊铺机。


背景技术：

2.路桥混凝土层摊铺是桥梁、道路施工过程中常见的流程之一，随着施工质量要求的提高以及一些特种材料的使用，对混凝土层的摊铺精度要求也越来越高，目前在施工过程中常采用桁架式摊铺机进行摊铺工作，并采用拉线、超声波、制作标准带、激光等方法对高程进行控制。
3.现有技术中的桁架式摊铺机，一般采用两个独立的电机对摊铺机两侧的车轮进行驱动，两侧的行进速度由人工控制，从而实现转向，加速等功能。并且，在面对曲面道路或桥面的复杂施工环境时，需要通过摊铺机两侧的电缸对摊铺高程进行控制，以满足路面的摊铺要求。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为由于摊铺机的行进轨迹及摊铺高程均依赖于人工控制，因而施工过程中容易出现摊铺机两侧行进速度不一致，或难以根据道路曲面及时调整摊铺高程的情况，进而易导致摊铺机脱离预定施工轨迹，或导致混凝因土层受力不均而发生形变，控制精度较低、施工质量较差。


技术实现要素：

5.为了改善摊铺机的行进轨迹及摊铺高程均依赖于人工控制，控制精度较低、施工质量较差的问题，本技术提供一种摊铺机控制方法及应用该方法的摊铺机。
6.第一方面，本技术提供的一种摊铺机控制方法采用如下的技术方案：
7.一种摊铺机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.步骤s1：在施工现场架设rtk卫星基站及激光发射器；
9.步骤s2：采用手持采集器采集施工路径的经纬度及两侧标高信息；
10.步骤s3：通过手持终端软件将施工路径的经纬度及两侧标高信息上传至控制器，以获取定位数据及高程数据；
11.步骤s4：通过rtk卫星基站的定位技术检测摊铺机本体实时位置信息，并通过激光发射器的测量技术检测摊铺机本体实时高度信息，再结合预先上传的定位数据及高程数据，根据算法计算出当前定位及高程的偏差值；
12.步骤s5：根据所计算出的偏差值，通过控制器控制摊铺机本体两侧的执行机构进行转向或升降，对摊铺机本体的行进轨迹及摊铺高程进行调整控制；
13.步骤s6：重复上述s4-s5步骤。
14.通过采用上述技术方案，施工前，工作人员预先对施工路径信息进行采集，而后将所采集到的定位数据及高程数据上传至控制器；施工时，实时检测摊铺机本体的位置及高度信息，并将摊铺机本体实时信息上传至控制器，而后结合预先上传的定位数据及高程数
据，算出当前定位及高程的偏差值，进而控制摊铺机本体两侧的执行机构进行转向或升降，以调整并减小偏差值。施工时不断进行计算和调整，从而能够持续减小偏差，使控制精度及施工质量得到提高。
15.可选的，所述步骤s2包括：
16.步骤s21：采集施工路径两侧每个采集节点的信息；
17.步骤s22：建立高斯平面坐标系，并将所有采集节点信息导入，形成两条由若干轨迹点组成的轨迹线；
18.步骤s23：分别对两条轨迹线上的轨迹点命名，依次为a1,a2.....a
n-1
,an。
19.通过采用上述技术方案，将采集节点的信息导入高斯平面坐标系后，若干轨迹点能够组成轨迹线，从而能够能够获得每个轨迹点的坐标信息和高程信息，并以此作为参考标准，以便于后续在施工过程中测量并计算出摊铺机本体定位及高程的偏差值。
20.可选的，所述步骤s4包括：
21.步骤s41：定位摊铺机本体实时位置，并以摊铺机本体其中一侧为点p；
22.步骤s42：根据平面坐标系计算出当前与点p相距最短的轨迹点，以该轨迹点为点a
x
；
23.步骤s43：取a
x
与a
x+1
两个点作直线l，计算出点p到直线l的距离d，则d为所需要消除的轨迹偏差值。
24.通过采用上述技术方案，摊铺机本体施工时实时定位所在位置点，并与预先上传的轨迹点进行比对，从而经过计算并得出摊铺机本体当前的轨迹偏差值，并根据该轨迹偏差值对摊铺机本体的位置进行控制调整。
25.可选的，所述步骤s4还包括：
26.步骤s44：判断点p当前所在同一轨迹线上哪两个轨迹点之间，以这两个轨迹点为点a
x
与a
x+1
；
27.步骤s45：结合预先上传的定位数据及高程数据可以计算出点a
x+1
与a
x
的高程差值h以及点a
x+1
与a
x
的里程差值dis；
28.步骤s46：根据平面坐标系计算出当前点p与点a
x
的距离d0，那么当前点p的实时高程差值h0＝h/dis*d0，则h0为所需要消除的高程偏差值。
29.通过采用上述技术方案，摊铺机本体施工时实时检测高度信息，并与预先上传的高程数据进行比对，从而经过计算并得出摊铺机本体当前的高程偏差值，并根据该高程偏差值对摊铺机本体的高度进行控制调整。
30.第二方面，本技术提供一种摊铺机，应用上述中的摊铺机控制方法，采用如下的技术方案：
31.一种摊铺机，包括摊铺机本体，所述摊铺机本体包括摊铺机架及一对摊铺机座，一对所述摊铺机座一一对应设于所述摊铺机架的两端，所述摊铺机架上设有控制器，一对所述摊铺机座上均设有执行机构，所述控制器与一对所述执行机构信号连接。
32.通过采用上述技术方案，施工前向控制器内预先上传施工路径的定位数据及高程数据，施工时实时检测摊铺机本体的位置及高度信息，并上传至控制器与施工路径的定位数据及高程数据进行比对，进而计算出当前摊铺机本体的当前定位及高程的偏差值，而后再通过控制器控制摊铺机本体两侧的执行机构进行转向或升降，以不断调整并减小偏差
值。
33.可选的，所述执行机构包括转向组件，所述转向组件包括转向电机、行进轮、转向链条及一对转向链轮，所述摊铺机座内形成有空腔，所述转向电机固定于所述空腔内，并与所述控制器信号连接，所述行进轮转动安装于所述空腔内，其中一个所述转向链轮同轴安装于所述转向电机的输出轴上，另一个所述转向链轮同轴安装于所述行进轮上，所述转向链条绕设于一对所述转向链轮上。
34.通过采用上述技术方案，计算出摊铺机本体的轨迹偏差值后，控制器向摊铺机本体两侧的转向电机发送信号，以调整行进轮的转速，从而通过摊铺机本体两侧行进轮的差速使摊铺机本体转向，对摊铺机本体的行进轨迹进行调整，并减小摊铺机本体的轨迹偏差值。
35.可选的，所述执行机构还包括升降组件，所述升降组件包括升降电缸，所述升降电缸的缸体与所述摊铺机架固定，所述升降电缸的活塞杆与所述摊铺机座固定，所述升降电缸与所述控制器信号连接。
36.通过采用上述技术方案，计算出摊铺机本体的高程偏差值后，控制器向摊铺机本体两侧的升降电缸发送信号，从而通过升降电缸控制摊铺机架的升降，对摊铺机架的摊铺高度进行调整，并减小摊铺机本体的高程偏差值。
37.可选的，所述摊铺机架上沿自身长度方向转动安装有辊轴，所述摊铺机架上还安装有驱动电机，所述辊轴的一端与所述驱动电机的输出轴上均同轴安装有驱动链轮，一对所述驱动链轮上绕设有驱动链条。
38.通过采用上述技术方案，摊铺机本体在进行摊铺工作时，驱动电机驱动辊轴不断转动，从而能使摊铺的路径表面更加平整光滑，使施工质量得到提高。
39.可选的，所述摊铺机架的一侧设有振捣，所述摊铺机架上沿自身长度方向间隔设有若干振动电机，所述振捣固定于若干所述振动电机的输出端。
40.通过采用上述技术方案，摊铺机本体在进行摊铺工作时，振动电机驱动振捣不断振动，在推动混凝土的同时也能够压实路面，使施工质量得到进一步提高。
41.可选的，所述摊铺机架背向所述振捣的一侧沿自身长度方向设有站板，所述站板水平设置，所述站板靠近所述摊铺机架的一侧边沿间隔设有若干固定杆，若干所述固定杆均通过固定螺栓固定于所述摊铺机架上。
42.通过采用上述技术方案，摊铺机本体在进行摊铺工作时，工作人员可站立于站板上并跟随摊铺机本体行进，以便于随时观察摊铺机本体的工作情况，从而能够做出相应的调整。
43.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
44.1、施工前，工作人员预先对施工路径信息进行采集，而后将所采集到的定位数据及高程数据上传至控制器；施工时，实时检测摊铺机本体的位置及高度信息，并将摊铺机本体实时信息上传至控制器，而后结合预先上传的定位数据及高程数据，算出当前定位及高程的偏差值，进而控制摊铺机本体两侧的执行机构进行转向或升降，以调整并减小偏差值。施工时不断进行计算和调整，从而能够持续减小偏差，使控制精度及施工质量得到提高；
45.2、计算出摊铺机本体的轨迹偏差值后，控制器向摊铺机本体两侧的转向电机发送信号，以调整行进轮的转速，从而通过摊铺机本体两侧行进轮的差速使摊铺机本体转向，对
摊铺机本体的行进轨迹进行调整，并减小摊铺机本体的轨迹偏差值；
46.3、计算出摊铺机本体的高程偏差值后，控制器向摊铺机本体两侧的升降电缸发送信号，从而通过升降电缸控制摊铺机架的升降，对摊铺机架的摊铺高度进行调整，并减小摊铺机本体的高程偏差值。
附图说明
47.图1是本技术实施例中摊铺机的示意图。
48.图2是本技术实施例中站板的示意图。
49.图3是图2中a部分的放大图。
50.附图标记：1、摊铺机本体；11、摊铺机架；12、摊铺机座；121、空腔；2、控制器；3、转向组件；31、转向电机；32、行进轮；33、转向链条；34、转向链轮；4、升降组件；41、升降电缸；5、辊轴；6、驱动电机；7、驱动链轮；8、驱动链条；9、振捣；10、振动电机；20、站板；30、固定杆；40、固定螺栓。
具体实施方式
51.以下结合附图1-3对本技术作进一步详细说明。
52.本技术实施例公开一种摊铺机。参照图1和图2，该摊铺机包括摊铺机本体1，具体地，摊铺机本体1由一对摊铺机座12及位于一对摊铺机座12之间的摊铺机架11组成，摊铺机架11上安装有辊轴5及振捣9，通过辊轴5及振捣9可对施工路径进行摊铺工作。此外，摊铺机架11上还安装有控制器2，一对摊铺机座12上均安装有执行机构，本技术实施例中的控制器2，为cu-600控制系统。控制器2与一对执行机构信号连接，并通过执行机构控制摊铺机本体1进行转向或升降，以对摊铺机本体1的行进轨迹及摊铺高度进行调整。
53.参照图2和图3，辊轴5沿摊铺机架11的长度方向转动安装于摊铺机架11的底部，摊铺机架11上于辊轴5的一端的位置安装有驱动电机6，辊轴5的端部及驱动电机6的输出端均同轴安装有驱动链轮7，一对驱动链轮7上绕设有驱动链条8。因此，驱动电机6工作时，可通过驱动链条8带动辊轴5同步转动，此时通过执行机构调整摊铺机架11的高度，可使辊轴5抵贴于施工路径表面，因而在辊轴5的转动下，路径表面能够更加平整光滑，使施工质量得到提高。本技术实施例中，辊轴5的数量设为一对，一对辊轴5相互平行设置，以进一步提高施工效率并提高施工质量。
54.参照图1，振捣9沿摊铺机架11的长度方向安装于摊铺机架11的一侧，具体地，摊铺机架11上沿自身长度方向间隔安装有若干振动电机10，振捣9固定于若干振动电机10的输出轴上。因此，振动电机10工作时，可驱动振捣9不断振动，因而在推动混凝土的同时也能够压实路面，使施工质量得到进一步提高。
55.参照图1，执行机构包括转向组件3，具体地，转向组件3由转向电机31、行进轮32、转向链条33及一对转向链轮34组成，摊铺机座12内形成有空腔121，转向电机31安装于空腔121内，并与控制器2信号连接，行进轮32转动安装于空腔121内并部分延伸出空腔121，一对转向链轮34一一对应同轴安装于转向电机31的输出轴及行进轮32上，转向链条33绕设于一对转向链轮34上。因此，当转向电机31收到控制器2的信号时，可对行进轮32的转速进行调整，从而通过摊铺机本体1两侧行进轮32的差速使摊铺机本体1转向，以达到对摊铺机本体1
的行进轨迹进行调整的目的。本技术实施例中，每个摊铺机座12上均设置一对转向组件3，以提高整个摊铺机本体1的平衡性和稳定性。
56.参照图1，执行机构还包括升降组件4，具体地，升降组件4为升降电缸41，升降电缸41的缸体固定于摊铺机架11上，升降电缸41的活塞杆固定于摊铺机座12上，升降电缸41与控制器2信号连接。因此，当升降电缸41收到控制器2的信号时，能够提高或降低摊铺机架11的高度，以达到对摊铺机架11的摊铺高度进行调整的目的。
57.参照图2和图3，摊铺机架11背向振捣9的一侧沿自身长度方向安装有站板20，站板20水平设置，站板20靠近摊铺机架11的一侧边沿间隔焊接有若干固定杆30，若干固定杆30均通过固定螺栓40固定于摊铺机架11上。因此，摊铺机本体1在进行摊铺工作时，工作人员可站立于站板20上并跟随摊铺机本体1行进，以便于随时观察摊铺机本体1的工作情况，从而能够及时做出相应的调整。
58.本技术实施例一种摊铺机的实施原理为：施工前，向控制器2内预先上传施工路径的定位数据及高程数据，施工时实时检测摊铺机本体1的位置及高度信息，并上传至控制器2与施工路径的定位数据及高程数据进行比对，进而计算出当前摊铺机本体1的当前定位及高程的偏差值，而后再通过控制器2控制摊铺机本体1两侧的执行机构进行转向或升降，以不断调整并减小偏差值，从而提高摊铺机本体1的控制精度及施工质量。
59.本技术实施例公开一种摊铺机控制方法，应用上述中的摊铺机，主要包括如下步骤：
60.步骤s1：施工前，工作人员在施工路径周围架设rtk卫星基站及激光发射器，rtk卫星基站发射器用于检测位置信息，激光发射器用于检测高度信息；
61.步骤s2：工作人员手持采集器并沿施工路径行走，在rtk卫星基站及激光发射器的配合下，采集施工路径的经纬度及两侧标高的精确信息；
62.步骤s21：在采集施工路径的经纬度及两侧标高信息的同时，对施工路径两侧每个采集节点的信息进行采集；
63.步骤s22：通过高斯投影算法将wgs-84坐标系的经纬度投影成高斯平面坐标系，并将所有采集节点信息导入高斯平面坐标系，确定采集节点的坐标信息，同时形成两条由若干轨迹点组成的轨迹线；
64.步骤s23：分别对两条轨迹线上的轨迹点命名，依次为a1,a2.....a
n-1
,an；
65.步骤s3：通过手持终端软件将施工路径的经纬度信息、两侧标高信息及轨迹点信息上传至控制器2，从而获得获取标准的定位数据及高程数据，以供后续进行参考；
66.步骤s4：施工时，通过rtk卫星基站的定位技术检测摊铺机本体1实时位置信息，并通过激光发射器的测量技术检测摊铺机本体1实时高度信息，再结合预先上传的定位数据及高程数据，根据算法计算出当前轨迹及高程的偏差值；
67.步骤s41：通过rtk卫星基站定位摊铺机本体1实时位置，而后，摊铺机本体1的实时位置信息会经由摊铺机本体1上的rtk激光接收器接收至控制器2，并以此时摊铺机本体1其中一侧为点p；
68.步骤s42：根据高斯平面坐标系计算出当前与点p相距最短的轨迹点，以该轨迹点为点a
x
；
69.步骤s43：取a
x
与a
x+1
两个点作直线l，计算出点p到直线l的距离d，则d为所需要消
除的轨迹偏差值；
70.步骤s44：判断点p当前所在同一轨迹线上哪两个轨迹点之间，以这两个轨迹点为点a
x
与a
x+1
；
71.步骤s45：结合预先上传的定位数据及高程数据可以计算出点a
x+1
与a
x
的高程差值h以及点a
x+1
与a
x
的里程差值dis；
72.步骤s46：根据平面坐标系计算出当前点p与点a
x
的距离d0，那么当前点p的实时高程差值h0＝h/dis*d0，则h0为所需要消除的高程偏差值；
73.步骤s5：在计算出摊铺机本体1当前的轨迹偏差值与高程偏差值后，控制器2会根据当前偏差值的数据向执行机构发出信号，执行机构收到信号后，会控制摊铺机本体1进行转向或升降，以对摊铺机本体1的行进轨迹及摊铺高程进行调整控制，从而减小偏差值。
74.步骤s6：在摊铺机本体1施工过程中，rtk卫星基站及激光发射器持续对摊铺机本体1的位置信息及高度信息进行检测，并将检测的信息上传至控制器2以计算出当前的定位及高程偏差值，而后再通过控制器2控制摊铺机本体1两侧的执行机构进行转向或升降，从而不断调整摊铺机本体1的行进轨迹及摊铺高程以减小偏差值，使控制精度及施工质量得到提高。
75.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种摊铺机控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤s1：在施工现场架设rtk卫星基站及激光发射器；步骤s2：采用手持采集器采集施工路径的经纬度及两侧标高信息；步骤s3：通过手持终端软件将施工路径的经纬度及两侧标高信息上传至控制器(2)，以获取定位数据及高程数据；步骤s4：通过rtk卫星基站的定位技术检测摊铺机本体(1)实时位置信息，并通过激光发射器的测量技术检测摊铺机本体(1)实时高度信息，再结合预先上传的定位数据及高程数据，根据算法计算出当前轨迹及高程的偏差值；步骤s5：根据所计算出的偏差值，通过控制器(2)控制摊铺机本体(1)两侧的执行机构进行转向或升降，对摊铺机本体(1)的行进轨迹及摊铺高程进行调整控制；步骤s6：重复上述s4-s5步骤。2.根据权利要求1所述的一种摊铺机控制方法，其特征在于：所述步骤s2包括：步骤s21：采集施工路径两侧每个采集节点的信息；步骤s22：建立高斯平面坐标系，并将所有采集节点信息导入，形成两条由若干轨迹点组成的轨迹线；步骤s23：分别对两条轨迹线上的轨迹点命名，依次为a1,a2.....a
n-1
,a
n
。3.根据权利要求1所述的一种摊铺机控制方法，其特征在于：所述步骤s4包括：步骤s41：定位摊铺机本体(1)实时位置，并以摊铺机本体(1)其中一侧为点p；步骤s42：根据平面坐标系计算出当前与点p相距最短的轨迹点，以该轨迹点为点a
x
；步骤s43：取a
x
与a
x+1
两个点作直线l，计算出点p到直线l的距离d，则d为所需要消除的轨迹偏差值。4.根据权利要求1所述的一种摊铺机控制方法，其特征在于：所述步骤s4还包括：步骤s44：判断点p当前所在同一轨迹线上哪两个轨迹点之间，以这两个轨迹点为点a
x
与a
x+1
；步骤s45：结合预先上传的定位数据及高程数据可以计算出点a
x+1
与a
x
的高程差值h以及点a
x+1
与a
x
的里程差值dis；步骤s46：根据平面坐标系计算出当前点p与点a
x
的距离d0，那么当前点p的实时高程差值h0＝h/dis*d0，则h0为所需要消除的高程偏差值。5.一种应用权利要求1-4的摊铺机控制方法的摊铺机，其特征在于：包括摊铺机本体(1)，所述摊铺机本体(1)包括摊铺机架(11)及一对摊铺机座(12)，一对所述摊铺机座(12)一一对应设于所述摊铺机架(11)的两端，所述摊铺机架(11)上设有控制器(2)，一对所述摊铺机座(12)上均设有执行机构，所述控制器(2)与一对所述执行机构信号连接。6.根据权利要求5所述的一种摊铺机，其特征在于：所述执行机构包括转向组件(3)，所述转向组件(3)包括转向电机(31)、行进轮(32)、转向链条(33)及一对转向链轮(34)，所述摊铺机座(12)内形成有空腔(121)，所述转向电机(31)固定于所述空腔(121)内，并与所述控制器(2)信号连接，所述行进轮(32)转动安装于所述空腔(121)内，其中一个所述转向链轮(34)同轴安装于所述转向电机(31)的输出轴上，另一个所述转向链轮(34)同轴安装于所述行进轮(32)上，所述转向链条(33)绕设于一对所述转向链轮(34)上。7.根据权利要求5所述的一种摊铺机，其特征在于：所述执行机构还包括升降组件(4)，
所述升降组件(4)包括升降电缸(41)，所述升降电缸(41)的缸体与所述摊铺机架(11)固定，所述升降电缸(41)的活塞杆与所述摊铺机座(12)固定，所述升降电缸(41)与所述控制器(2)信号连接。8.根据权利要求5所述的一种摊铺机，其特征在于：所述摊铺机架(11)上沿自身长度方向转动安装有辊轴(5)，所述摊铺机架(11)上还安装有驱动电机(6)，所述辊轴(5)的一端与所述驱动电机(6)的输出轴上均同轴安装有驱动链轮(7)，一对所述驱动链轮(7)上绕设有驱动链条(8)。9.根据权利要求2所述的一种摊铺机，其特征在于：所述摊铺机架(11)的一侧设有振捣(9)，所述摊铺机架(11)上沿自身长度方向间隔设有若干振动电机(10)，所述振捣(9)固定于若干所述振动电机(10)的输出端。10.根据权利要求9所述的一种摊铺机，其特征在于：所述摊铺机架(11)背向所述振捣(9)的一侧沿自身长度方向设有站板(20)，所述站板(20)水平设置，所述站板(20)靠近所述摊铺机架(11)的一侧边沿间隔设有若干固定杆(30)，若干所述固定杆(30)均通过固定螺栓(40)固定于所述摊铺机架(11)上。

技术总结
本申请涉及一种摊铺机控制方法及应用该方法的摊铺机，应用在摊铺机控制技术领域，其包括以下步骤：步骤S1：在施工现场架设RTK卫星基站及激光发射器；步骤S2：采集器采集施工路径信息；步骤S3：将施工路径信息上传至控制器，以获取定位数据及高程数据；步骤S4：检测摊铺机本体实时位置信息和高度信息，再结合预先上传的定位数据及高程数据，算出当前轨迹及高程的偏差值；步骤S5：根据所计算出的偏差值，通过执行机构进行转向或升降，对摊铺机本体的行进轨迹及摊铺高程进行调整控制；步骤S6：重复上述S4-S5步骤。本申请具有控制精度高，施工质量好的效果。好的效果。好的效果。


技术研发人员：尹盼 刘锋
受保护的技术使用者：苏州斑图智控科技有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/7/21