CN104407609B - 摊铺机四闭环模式行走电子控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明摊铺机四闭环模式行走电子控制系统及其控制方法，包含有控制器（C1），控制器（C1）上连接有显示器（C2）、行走手柄（S1）、转向旋钮（R1）、调速旋钮（R2）、左视频测速传感器（Sen1）、右视频测速传感器（Sen2）、左行走泵电磁阀（Y1）、右行走泵电磁阀（Y2）、左制动减压溢流电磁阀（Y3）和右制动减压溢流电磁阀（Y4）；所述左行走泵电磁阀（Y1）和右行走泵电磁阀（Y2）分别串接在摊铺机的左履带（1）和右履带（2）的行走泵的油路上；左制动减压溢流电磁阀（Y3）和右制动减压溢流电磁阀（Y4）分别串接在摊铺机的左履带（1）和右履带（2）的减速机制动盘的油路上。本发明摊铺机四闭环模式行走电子控制系统及其控制方法，保证摊铺机始终沿直线前行。

Description

摊铺机四闭环模式行走电子控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制摊铺机行走的电子系统，尤其是涉及一种用于调节摊铺机两轮同速前行的电子控制系统及其控制方法，属于路面机械技术领域。

背景技术

目前，摊铺机是道路修筑机械的主要机种之一，广泛用于城镇市政道路和高速公路等建设工程中；摊铺机的行驶速度和行驶的直线性对其所摊铺路面的平整度、初始密实度、离析程度有着很大的影响；

常规的履带式机械设备的实际行进速度是驱动轮转速和有效轮径（驱动轮有效轮径包含驱动轮直径、驱动轮与履带齿条接触缝隙、以及履带橡胶厚度）的乘积，由于两侧履带驱动轮的有效轮径存在差异，两侧驱动轮的转速相同并不能保证两侧的实际行进速度一致；尤其是当遇到摊铺的地面凹凸不平时，左右履带在目标方向的路程是不一样的，此时即便保证左右履带的速度相同时，摊铺机的前行方向还是会偏离目标方向；为此亟需一种能够保证摊铺机始终保持直线前行的控制系统或控制方法；

为此，有公司研发了如中国专利ZL201010159404.7所示的一种“摊铺机及其行走控制系统和方法”，其利用磁阻传感器检测摊铺机的运行方向的地磁磁场强度，得到磁场强度信号并加处理分析，可是在实际使用中发现利用地磁磁场方向进行方位确定对磁阻传感器的精确要求非常高，且对使用环境要求同样十分严格，当施工场地存在电磁干扰时，往往影响测量的准确性，从而使得摊铺机跑偏。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够保证摊铺机始终沿直线前行的摊铺机四闭环模式行走电子控制系统及其控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统，所述控制系统包含有控制器，所述控制器上连接有显示器、行走手柄、转向旋钮、调速旋钮、左视频测速传感器、右视频测速传感器、左行走泵电磁阀、右行走泵电磁阀、左制动减压溢流电磁阀和右制动减压溢流电磁阀；所述左行走泵电磁阀和右行走泵电磁阀分别串接在摊铺机的左履带和右履带的行走泵的油路上；所述左制动减压溢流电磁阀和右制动减压溢流电磁阀分别串接在摊铺机的左履带和右履带的减速机制动盘的油路上；上述左视频测速传感器和右视频测速传感器分别安装于摊铺机熨平板的后部左右两侧。

本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统，所述左视频测速传感器和右视频测速传感器均包含有视频测速传感器，所述视频测速传感器包含有闪光灯、光学透镜、光学感应器以及与图像分析芯片，所述光学感应器与图像分析芯片相电连接，图像分析芯片与控制器相电连接。

一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，所述控制方法包含有以下步骤：

步骤1、启动系统；

步骤2、系统进入等待状态；

步骤3、控制器判断摊铺机是否处于前行状态，如处于前行状态，则进入步骤4，否则进入步骤101；

步骤4、控制器获取代表前行速度的电流信号，若该电流信号不为零，则进入步骤5，否则进入步骤101；

步骤5、控制器获取转向状态信息，若处于直行状态，则进入步骤6，否则返回步骤2；

步骤6、控制器获取摊铺机熨平板左右两侧的前行速度；并将两者相减，该相减值若等于零则跳转至步骤2，否则进入步骤7；

步骤7、将摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，若该值小于零，则进入步骤9，否则进入步骤8；

步骤8、提高右履带的行走速度，进而提高摊铺机熨平板右侧的前行速度，然后跳转至步骤2；

步骤9、降低右履带的行走速度，进而降低摊铺机熨平板右侧的前行速度，然后跳转至步骤2；

步骤101：控制器获取摊铺机熨平板左右两侧的前行速度，若两者均为零，无动作，等待，跳转至步骤2；否则进入步骤102；

步骤102：将摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，若该相减值不等于零则进入步骤104，若等于零则进入步骤103；

步骤103：同时增加对左履带和右履带的制动，然后再重新获取摊铺机熨平板左侧的前行速度和摊铺机熨平板右侧的前行速度，若两者均等于零则停机，否则跳转至步骤102；

步骤104；摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，该相减值若小于零，则进入步骤105，否则进入步骤106；

步骤105：增加右履带速度的减少量，从而使得摊铺机熨平板左右侧之间的速度趋同；随后跳转至步骤102；

步骤106：减少右履带速度的减少量，从而使得摊铺机熨平板左右侧之间的速度趋同；随后跳转至步骤102；

本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，上述控制方法包含一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统，所述控制系统包含有控制器，所述控制器上连接有显示器、行走手柄、转向旋钮、调速旋钮、左视频测速传感器、右视频测速传感器、左行走泵电磁阀、右行走泵电磁阀、左制动减压溢流电磁阀和右制动减压溢流电磁阀；所述左行走泵电磁阀和右行走泵电磁阀分别串接在摊铺机的左履带和右履带的行走泵的油路上；所述左制动减压溢流电磁阀和右制动减压溢流电磁阀分别串接在摊铺机的左履带和右履带的减速机制动盘的油路上；上述左视频测速传感器和右视频测速传感器分别安装于摊铺机熨平板的后部左右两侧；

步骤3中控制器通过行走手柄获取行走状态信息；

步骤4中控制器通过调速旋钮获取代表前行速度的电流信号；

步骤5中控制器通过转向旋钮获取摊铺机的转向状态；

步骤8中通过增加右行走泵电磁阀的电流，从而使得流入右履带行走泵的液压油增多，提高右履带侧的行走速度，

步骤9中通过减少右行走泵电磁阀的电流，从而使得流入右履带行走泵的液压油减少，降低右履带侧的行走速度，

步骤103中减小左制动减压溢流电磁阀和右制动减压溢流电磁阀的电流，从而增加对左履带和右履带的制动力；

步骤105中减慢右制动减压溢流电磁阀的电流减小速度，从而减慢右履带的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带速度的减少量大于左履带速度的减少量，从而使得摊铺机熨平板左右侧之间的速度趋同；

步骤106中加快右制动减压溢流电磁阀的电流减小速度，从而加快右履带的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带速度的减少量小于左履带速度的减少量，从而使得摊铺机熨平板左右侧之间的速度趋同。

本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，上述步骤中通过左视频测速传感器和右视频测速传感器分别获取摊铺机熨平板左侧的前行速度和摊铺机熨平板右侧的前行速度，所述左视频测速传感器和右视频测速传感器均包含有视频测速传感器，所述视频测速传感器包含有闪光灯、光学透镜、光学感应器以及与图像分析芯片，所述光学感应器与图像分析芯片相电连接，图像分析芯片与控制器相电连接；

所述视频测速传感器的测速步骤为：

步骤a：闪光灯发出的高频闪光照向地面；

步骤b：由地面反射回的部分光线经过光学透镜后在光学感应器内成像；

步骤c：图像分析芯片获取成像后的图片，当摊铺机移动时，移动轨迹上连续的图像之间出现位移，测量连续图像之间的位移并除以闪光灯的频闪时间间隔即可得出前进速度；

步骤d：图像分析芯片将得到的速度传输至控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过视频测速传感器侦测摊铺机熨平板左右侧的实际前行距离，然后根据闪光灯的频率计算得到其实际的前行速度，随后通过控制器对左右履带的速度进行调节，从而使得摊铺机熨平板左右侧能够始终处于同一速度前行，保证了施工的质量。

附图说明

图1为本发明当摊铺机行走于恶劣路面上时的状态示意图（此时一侧路面为平坦路面，一侧路面为凹陷的崎岖路面）。

图2为本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统的电路结构示意图。

图3为本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统的安装状态示意图。

图4为本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统的视频测速传感器的测速流程示意图。

图5为本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法的流程示意图。

其中：

控制器C1、显示器C2、行走手柄S1、转向旋钮R1、调速旋钮R2、左视频测速传感器Sen1、右视频测速传感器Sen2、左行走泵电磁阀Y1、右行走泵电磁阀Y2、左制动减压溢流电磁阀Y3和右制动减压溢流电磁阀Y4；

左履带1、右履带2、左视频测速传感器安装位置3、右视频测速传感器安装位置4、摊铺机熨平板5。

具体实施方式

参见图1~5，本发明涉及的一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统，所述控制系统包含有控制器C1，所述控制器C1上连接有显示器C2、行走手柄S1、转向旋钮R1、调速旋钮R2、左视频测速传感器Sen1、右视频测速传感器Sen2、左行走泵电磁阀Y1、右行走泵电磁阀Y2、左制动减压溢流电磁阀Y3和右制动减压溢流电磁阀Y4；

上述控制器C1通过与行走手柄S1的电连接来获知行走手柄S1所处位置，用于判断其处于前进F位、中位停止位还是后退R位；控制器C1通过与转向旋钮R1的电连接来获知转向旋钮R1处于左侧的左转位、中间的前行位还是右侧的右转位，控制器C1通过与调速旋钮R2的电连接来获取电流调节信号，用于对左右履带的前行速度进行调整；

同时，所述左行走泵电磁阀Y1和右行走泵电磁阀Y2分别串接在摊铺机的左履带1和右履带2的行走泵的油路上；所述左制动减压溢流电磁阀Y3和右制动减压溢流电磁阀Y4分别串接在摊铺机的左履带1和右履带2的减速机制动盘的油路上；

上述左视频测速传感器Sen1和右视频测速传感器Sen2分别安装于摊铺机熨平板5的后部左右两侧（即如图3所示的左视频测速传感器安装位置3和右视频测速传感器安装位置4），通过对摊铺好的路面进行侦测以保证测速的准确性；具体的讲，所述左视频测速传感器Sen1和右视频测速传感器Sen2均包含有视频测速传感器，所述视频测速传感器包含有闪光灯、光学透镜、光学感应器以及与图像分析芯片，所述光学感应器与图像分析芯片相电连接，图像分析芯片与控制器C1相电连接，所述视频测速传感器的测速步骤为：

步骤a：闪光灯发出的高频闪光照向地面；

步骤b：由地面反射回的部分光线经过光学透镜后在光学感应器内成像；

步骤c：图像分析芯片获取成像后的图片，当摊铺机移动时，移动轨迹上连续的图像之间出现位移，测量连续图像之间的位移并除以闪光灯的频闪时间间隔即可得出前进速度；

步骤d：图像分析芯片将得到的速度传输至控制器C1；

参见图5，本发明一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，所述控制方法包含有以下步骤：

步骤1、启动系统；

步骤2、系统进入等待状态；

步骤3、控制器C1读取行走手柄S1的状态，判读行走手柄S1是否处于前行状态（即图示中的触点M是否与触点F相接触，当接触式即触发相应的电信号），如处于前行状态，则进入步骤4，否则进入步骤101；

步骤4、控制器C1获取调速旋钮R2的代表前行速度的电流信号，若该电流信号不为零，则进入步骤5，否则进入步骤101；

步骤5、控制器C1读取转向旋钮R1的状态，判断转向旋钮R1是否处于中位；若转向旋钮R1处于中位，则进入步骤6，否则返回步骤2（在此流程中不断循环，直至相应的转向操作完成后，转向旋钮R1返回中位继续前行，则可顺利进入步骤6）；

步骤6、控制器C1通过左视频测速传感器Sen1和右视频测速传感器Sen2获取摊铺机熨平板5左右两侧的前行速度；并将左视频测速传感器Sen1和右视频测速传感器Sen2获取的速度相减，该相减值若等于零则跳转至步骤2，否则进入步骤7；

步骤7、判断左视频测速传感器Sen1获取的速度值减去右视频测速传感器Sen2获取的速度值，若该值小于零，则进入步骤9，否则进入步骤8；

步骤8、当左视频测速传感器Sen1获取的速度值大于右视频测速传感器Sen2获取的速度值时，增加右行走泵电磁阀Y2的电流，从而使得流入右履带2行走泵的液压油增多，提高右履带2侧的行走速度，然后跳转至步骤2；

步骤9、当左视频测速传感器Sen1获取的速度值小于右视频测速传感器Sen2获取的速度值时，减少右行走泵电磁阀Y2的电流，从而使得流入右履带2行走泵的液压油减少，降低右履带2侧的行走速度，然后跳转至步骤2；

下述步骤为制动步骤：

步骤101：控制器C1使得左行走泵电磁阀Y1和右行走泵电磁阀Y2的电流降低为零，即停止动力输出；同时，获取并判断，左视频测速传感器Sen1获取的速度值和右视频测速传感器Sen2获取的速度值是否均为零，如均为零，无动作、等待，并跳转至步骤2；否则进入步骤102；

步骤102：将左视频测速传感器Sen1获取的速度值减去右视频测速传感器Sen2获取的速度值，若该相减值不等于零则进入步骤104，若等于零则进入步骤103；

步骤103：减小左制动减压溢流电磁阀Y3和右制动减压溢流电磁阀Y4的电流，然后再重新获取并判断左视频测速传感器Sen1获取的速度值和右视频测速传感器Sen2获取的速度值是否均为零，若等于零则停机，否则跳转至步骤102；

步骤104；将左视频测速传感器Sen1获取的速度值减去右视频测速传感器Sen2获取的速度值，该相减值若小于零，则进入步骤105，否则进入步骤106；

步骤105：减慢右制动减压溢流电磁阀Y4的电流减小速度，从而减慢右履带2的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带2速度的减少量大于左履带1速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同；随后跳转至步骤102；

步骤106：加快右制动减压溢流电磁阀Y4的电流减小速度，从而加快右履带2的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带2速度的减少量小于左履带1速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同；随后跳转至步骤102；

简单的讲：

当摊铺机的前行速度为0~某目标速度时：1）将调速旋钮R1调到所需要位置，控制住器C1收到调速度旋钮R1发过来的速度请求后，会读取视频测速传感器Sen1与Sen2当前的速度；2）控制器C1控制将左右制动减压电磁阀Y3、Y4的电流值，使得制动减压阀输出的液压油压将减速机上的制动盘顶开，从而解除制动；3）控制器C1接着控制左、右行走泵电磁阀Y1、Y2的电流大小，使左右行走泵的斜盘变化，导致向定量马达输送的液压油流量变化，从而改变了马达的转速，最终使得与车架连接的左右熨平板达到目标速度；调节过程中，以左视频测速传感器Sen1提供的速度为基准，调节右熨平板的速度大小，使右视频测速传感器Sen2的速度与左视频测速传感器Sen1的速度一致，从而达到直线行走的目的。由于泵的斜盘没有与速度进行相应的标定，而是渐变，渐变过程中通过左右视频测速传感器Sen1、Sen2提供的速度进行比较，进行调节，最终达到目标速度，从而避免摊铺机加速过程走偏。

当摊铺机前行速度由某个速度 ~ 0（制动）：1）当需要摊铺机制动时，控制手柄S1回到中位（触点M与前进档触点F脱离），或者将调速旋钮R1转到0刻度；2）控制器C1收到制动消息时，立马使左、右行走泵电磁阀Y1、Y2的电流为零，左右行走泵斜盘回中位，停止动力输出。3）接着控制器C1逐渐减小向左、右制动减压阀Y1、Y2的电流大小，使得向减速机制动盘的输出油压变小，从而使制动盘依靠自身的弹簧力将减速机制动。由于制动过程解除制动油压是渐变的，渐变过程中通过左右视频测速传感器Sen1、Sen2提供的速度进行比较（以左视频测速传感器Sen1提供的速度为基准），进行相应调节，最终达到路面停止轨迹为直线，从而避免摊铺机制动过程侧偏。

另外：需要注意的是，上述具体实施方式仅为本专利的一个优化方案，本领域的技术人员根据上述构思所做的任何改动或改进，均在本专利的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，其特征在于：所述控制方法包含有以下步骤：

步骤1、启动系统；

步骤2、系统进入等待状态；

步骤3、控制器判断摊铺机是否处于前行状态，如处于前行状态，则进入步骤4，否则进入步骤101；

步骤4、控制器获取代表前行速度的电流信号，若该电流信号不为零，则进入步骤5，否则进入步骤101；

步骤5、控制器获取转向状态信息，若处于直行状态，则进入步骤6，否则返回步骤2；

步骤6、控制器获取摊铺机熨平板左右两侧的前行速度；并将两者相减，该相减值若等于零则跳转至步骤2，否则进入步骤7；

步骤7、将摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，若该值小于零，则进入步骤9，否则进入步骤8；

步骤8、提高右履带的行走速度，然后跳转至步骤2；

步骤9、降低右履带的行走速度，然后跳转至步骤2；

步骤101：控制器获取摊铺机熨平板左右两侧的前行速度，若两者均为零，无动作，等待，跳转至步骤2；否则进入步骤102；

步骤102：将摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，若该相减值不等于零则进入步骤104，若等于零则进入步骤103；

步骤103：同时增加对左履带和右履带的制动，然后再重新获取摊铺机熨平板左侧的前行速度和摊铺机熨平板右侧的前行速度，若两者均等于零则停机，否则跳转至步骤102；

步骤104；摊铺机熨平板左侧的前行速度减去摊铺机熨平板右侧的前行速度，该相减值若小于零，则进入步骤105，否则进入步骤106；

步骤105：增加右履带速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同；随后跳转至步骤102；

步骤106：减少右履带速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同；随后跳转至步骤102。

2.如权利要求1所述一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，其特征在于：上述控制方法包含一种摊铺机四闭环模式行走电子控制系统，所述控制系统包含有控制器（C1），所述控制器（C1）上连接有显示器（C2）、行走手柄（S1）、转向旋钮（R1）、调速旋钮（R2）、左视频测速传感器（Sen1）、右视频测速传感器（Sen2）、左行走泵电磁阀（Y1）、右行走泵电磁阀（Y2）、左制动减压溢流电磁阀（Y3）和右制动减压溢流电磁阀（Y4）；所述左行走泵电磁阀（Y1）和右行走泵电磁阀（Y2）分别串接在摊铺机的左履带（1）和右履带（2）的行走泵的油路上；所述左制动减压溢流电磁阀（Y3）和右制动减压溢流电磁阀（Y4）分别串接在摊铺机的左履带（1）和右履带（2）的减速机制动盘的油路上；上述左视频测速传感器（Sen1）和右视频测速传感器（Sen2）分别安装于摊铺机熨平板（5）的后部左右两侧；

步骤3中控制器（C1）通过行走手柄（S1）获取行走状态信息；

步骤4中控制器（C1）通过调速旋钮（R2）获取代表前行速度的电流信号；

步骤5中控制器（C1）通过转向旋钮（R1）获取摊铺机的转向状态；

步骤8中通过增加右行走泵电磁阀（Y2）的电流，从而使得流入右履带（2）行走泵的液压油增多，提高右履带（2）侧的行走速度，

步骤9中通过减少右行走泵电磁阀（Y2）的电流，从而使得流入右履带（2）行走泵的液压油减少，降低右履带（2）侧的行走速度，

步骤103中减小左制动减压溢流电磁阀（Y3）和右制动减压溢流电磁阀（Y4）的电流，从而增加对左履带（1）和右履带（2）的制动力；

步骤105中减慢右制动减压溢流电磁阀（Y4）的电流减小速度，从而减慢右履带（2）的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带（2）速度的减少量大于左履带（1）速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同；

步骤106中加快右制动减压溢流电磁阀（Y4）的电流减小速度，从而加快右履带（2）的减速机制动盘中的油压减小速度，从而使得右履带（2）速度的减少量小于左履带（1）速度的减少量，从而使得两者之间的速度趋同。

3.如权利要求2所述一种摊铺机四闭环模式行走电子控制方法，其特征在于：上述步骤中通过左视频测速传感器（Sen1）和右视频测速传感器（Sen2）分别获取摊铺机熨平板（5）左侧的前行速度和摊铺机熨平板（5）右侧的前行速度，所述左视频测速传感器（Sen1）和右视频测速传感器（Sen2）均包含有视频测速传感器，所述视频测速传感器包含有闪光灯、光学透镜、光学感应器以及与图像分析芯片，所述光学感应器与图像分析芯片相电连接，图像分析芯片与控制器（C1）相电连接；

所述视频测速传感器的测速步骤为：

步骤a：闪光灯发出的高频闪光照向地面；

步骤b：由地面反射回的部分光线经过光学透镜后在光学感应器内成像；

步骤c：图像分析芯片获取成像后的图片，当摊铺机移动时，移动轨迹上连续的图像之间出现位移，测量连续图像之间的位移并除以闪光灯的频闪时间间隔即可得出前进速度；

步骤d：图像分析芯片将得到的速度传输至控制器（C1）。