专利汇可以提供电动智能振动压路机系统及其控制方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种电动智能振动压路机系统及其控制方法,该系统包括整机 控制器 、动 力 电池 组 及其管理系统、行走 电动机 及其控制器、激振电动机及其控制器、转向电动机及其控制器、第一 变速器 、行走系统、 制动 控制器、行走制动器、激振装置、振动轮、第二变速器、转向机构、三个电控 开关 、三个 电流 传感器 、电控智能悬架及其控制器、驾驶方式选择及手动操纵装置、机器状态显示屏、 加速 度传感器、速度传感器、视觉传感器、测距传感器、声光警示系统和无线通讯装置。该系统及其控制方法可以替代液压振动压路机,实现电动振动压路机的智能自适应控制和无人驾驶,节能降低排放,提高 振动 压实 质量 和自动化 水 平。,下面是电动智能振动压路机系统及其控制方法专利的具体信息内容。
1.一种电动智能振动压路机系统,其特征在于,包括整机控制器、动力电池组及其管理系统、行走电动机及其控制器、激振电动机及其控制器、转向电动机及其控制器、第一变速器、行走系统、制动控制器、行走制动器、激振装置、振动轮、第二变速器、转向机构、第一电控开关、第二电控开关、第三电控开关、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、电控智能悬架及其控制器、驾驶方式选择及手动操纵装置、机器状态显示屏、若干加速度传感器、若干速度传感器、置于压路机前部与后部的若干视觉传感器、置于压路机前部与后部的若干测距传感器、声光警示系统和无线通讯装置;
所述整机控制器分别与驾驶方式选择及手动操纵装置、电控悬架控制器、动力电池管理系统、第一电控开关、第二电控开关、第三电控开关、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器、行走电机控制器、转向电机控制器、激振电机控制器、制动控制器、机器状态显示屏、加速度传感器、速度传感器、视觉传感器、测距传感器、声光警示系统和无线通讯装置以接口电路或总线形式电性连接,以实时监控振动压路机工作过程的压实参数、行走参数、3个电机系统的电流和工作状态、动力电池组状态以及机架减振效果,使所述电控振动压路机始终处于最佳工作状态;所述3个电机系统包括电机行走系统、电机振动系统和电机转向系统,各电机系统的电流可独立调控;
所述动力电池管理系统通过3个电控开关,即第一电控开关连接行走电机控制器、第二电控开关连接转向电机控制器、第三电控开关连接激振电机控制器,联合整机控制器,接通、切断或调节动力电池组通往行走电动机、转向电动机、激振电动机的电流大小;所述3个电控开关的通断,完全由整机控制器控制;所述动力电池管理系统还通过内设的监管模块以及自身的电压传感器、电流传感器、温度传感器,实时监控动力电池组的安全工作,并在电池电能临近低限或温度过高时,立即通过整机控制器、机器状态显示屏和声光警示系统,给出相应的危险状态信息,且经过预设的时间后,马上联合整机控制器,切断所有电控开关,使电动压路机停止工作;
在整机控制器接通相关电控开关后,所述3个电机控制器联合整机控制器和动力电池管理系统,实时独立调整控制相应电动机的转速和驱动力矩;所述电机行走系统主要由行走电机控制器、行走电动机、第一变速器和行走系统组成,且配有行走制动器及其控制器,用于根据整机控制器指令,由行走电机控制器联合动力电池管理系统,实时独立调整控制行走电动机的转速和驱动力矩,改变压路机行走速度大小;所述电机振动系统主要由激振电机控制器、激振电动机、激振装置和振动轮组成,用于根据整机控制器指令,由激振电机控制器联合动力电池管理系统,实时独立调整控制激振电动机和激振装置的转速和驱动力矩,改变振动轮的激振频率和振动加速度大小;所述电机转向系统主要由转向电机控制器、转向电动机、第二变速器和转向机构组成,用于根据整机控制器指令,由转向电机控制器联合动力电池管理系统,实时独立调整控制转向电动机的转速和驱动力矩,通过转向机构改变振动压路机的转向速度和转向角度大小;
所述电控悬架控制器联合整机控制器和加速度传感器,按设定规律检测机架的振动加速度及其振动频率大小,并按其减振调控规律,实时介入并调整电控智能悬架参数,以减轻机架的振动大小,改善驾驶员和压路机上设备、仪器的工作环境;所述行走制动器及其控制器,根据整机控制器指令,控制所述电动智能振动压路机的行走减速和停机;
所述加速度传感器固定在压路机机架上,其一个或唯一纵轴垂直于地面,用于监测机架铅垂方向的振动加速度和振动频率,用于实时识别压实度和检测筑路振动强度;所述速度传感器为转速传感器,安装在机架上,用于监测压路机的驱动轮和被动轮的转速;所述视觉传感器分成两组,一组安装在驾驶室前侧,朝向压路机前下方即将被压实的路面,用于监视压路机前下方的路面和道路状况,另一组安装在机架后部,朝向压路机振动轮后面刚被压实过的筑路表面,用于测取道路压实状态和质量图像信息;所述测距传感器分成两组,一组固定在压路机前部,用于监测前方障碍物的有无及距离,另一组固定在压路机后部,用于监测后部来物距离及其速度,所述声光警示系统用于必要时发出警示信号。
2.一种基于权利要求1所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,所述整机控制器实时自动调整振动压实工作和行走运动参数的原理为:通过事先获取的振动压实行走的实物实验数据和收集的相关经验数据,包括筑路材料成分、材料温度、筑路季节时间、每遍振动频率及强度、每遍行走速度、压实路表面图像特征参数、总压实遍数、每遍压实度、电动振动压路机、发动机工作参数和运动参数、道路第一次修缮时间数据,基于人工神经网络和深度学习算法,结合加权修正方法,建立调控模型;工作时,输入第i遍振动压实的相关参数,包括激振频率、振动加速度、行走速度、压实路表面图像特征参数、筑路材料成分及其温度及筑路季节时间,所述整机控制器经过计算,给出保证压实质量的该遍振动压实合理的激振频率、振动加速度、行走速度及预期的压实度,在判断为必须立即对初设的压实工艺参数进行调整后,所述整机控制器联合激振电机控制器、行走电机控制器以及动力电池管理系统,接通相关电控开关,对相关电机系统的电动机的电流以及动力电池组输出电流的波形和大小进行相应的调整。
3.根据权利要求1或2所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,所述驾驶方式选择及手动操纵装置,用于开机时选择现场手动操纵、无人驾驶或远距离遥控操作中的任一种工作方式,即本系统可用于现场人工操作,可用于远距离遥控操作,也可用于无人驾驶的全自动智能振动压路机工作方式;当选择现场手动操纵时,由操作员坐在压路机上,通过操纵手动操纵装置,并经整机控制器,实现振动压实与行走的人工控制;当选择遥控操作时,则操纵员借助操纵带视屏的手动遥控器或智能手机或计算机,远离压路机,借助与整机控制器直接连接的无线通讯装置相联系,通过监测该压路机的实时压实状态及其参数和压实遍数,将相关控制指令发给整机控制器,并通过整机控制器实现该电动智能振动压路机的行走与压实的控制;
当任何时候,现场人工操作员或遥控操作员选择的压实及行走参数与整机控制器的相应预期值的差值大于预设值时,在得到依设定时间规律测得的振动频率、振动加速度、压实遍数、行走速度、筑路表面视频信号相关信息后,通过计算判断需要进行实时调整振动频率、振动加速度、行走速度中的一个、两个或全部参数时,所述整机控制器立即联合激振电机控制器、行走电机控制器以及动力电池管理系统,接通相关电控开关,对相关电机系统的电动机的电流以及动力电池组输出电流的波形和大小进行调整,使压路机的振动压实行走效果更佳;
在选择现场人工操作或远距离遥控操作时,还可选择关闭振动压实过程中所述整机控制器的自动智能调控振动压实参数与行走参数的功能;
当选择无人驾驶时,压路机的工作过程完全由压路机的整机控制器接管控制,实现行走、振动压路、转向全过程的自动智能监管与控制;此时,针对筑路材料成分和筑路季节时间,每遍振动压实时,所述整机控制器先按预存或预选的该遍的工作参数、运动参数和平缓节能启动规律,联合动力电池管理系统和相关电机控制器,接通相关电控开关,控制电机行走系统、电机振动系统以及相关电动机工作,使该电动智能振动压路机的运动和压实参数逐渐增加到预设的相应初值进行振动压实行走;在接下来的无人操作的振动压实过程中,所述整机控制器按设定规律不断查取压路机前后距离、压路机振动频率和加速度、行走速度、路面压实质量,结合压实遍数和筑路材料成分及季节时间,经其计算分析,根据设定程序自动智能调整相关参数,联合动力电池管理系统和相关电机控制器,接通相关电控开关,控制电机行走系统、电机振动系统以及相关电动机工作,使所述电动智能振动压路机的运动和压实参数达到最佳值;
在选择无人驾驶模式时,还可选择关闭所述整机控制器的自动智能调控压实与行走参数的功能,此时,所述整机控制器按预设的第i遍压实时的压实与行走参数,联合动力电池管理系统和相关电机控制器,调整相关电动机工作和运动参数,且在该遍压实过程中不再进行任何压实与行走参数的调整;
不论是现场人工操作、远距离遥控操作,还是无人驾驶,在所述电动智能振动压路机工作前,所述整机控制器通过机器状态显示屏提示输入筑路相关信息,包括筑路商信息、筑路地段位置信息、本次信息输入人个人信息、筑路材质成分、材料温度、筑路厚度、最多压实遍数、目标压实度、压路机直线压实行驶距离、激振频率、振动加速度、行走速度、激振频率调整极限范围和行走速度调整极限范围;只有所述整机控制器获得所述全部参数后,所述电动智能振动压路机系统才能开始振动压路行走,否则,整机控制器将通过机器显示屏不断提示输入尚未输入的相关参数,直至输入完这些参数为止。
4.根据权利要求3所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,开始无人驾驶振动压路行走工作前,整机控制器通过前后测距传感器和视觉传感器,监测判断压路机前后没有影响压路机工作的物体或人员时,立即激发声光警示系统工作,给周边发出该压路机马上开始无人驾驶振动压路行走的警示信息;当时间达到预设的警示工作时间且整机控制器没有获得影响压路机工作的信息后,所述整机控制器立即关停声光警示系统;然后,整机控制器使第三电控开关合上,联合动力电池管理系统和激振电机控制器,使激振电动机和激振装置逐渐增加转速,直至其转速达到预设值wy30,在此过程,若激振电动机的转速与wy30有较大偏差,则调整激振电动机的电流大小,直至其转速与wy30的偏差小于预设值,接着整机控制器使第一电控开关合上,联合动力电池管理系统和行走电机控制器,使行走电动机逐渐增加转速达到预设值,驱使振动压路机前行且振动着;若振动压路机的行走速度v与预设速度vg0的偏差大于其预设值,则调整行走电动机的电流大小,使振动压路机的行走速度v与预设速度vg0的偏差不大于其预设值;
当所述电动智能振动压路机无人驾驶行走到待压实路面或路基的起始点的正中位置时候,即前置视觉传感器发现压路机即将开始振动压实路面或路基时,所述整机控制器立即联合动力电池管理系统和相关电机控制器,按其预设的控制算法同步调整相关电动机电流大小、动力电池组输出电流波形和数值大小,直至激振电动机的转速与w31的偏差小于预设值,同时振动压路机的行走速度v与预设速度vg1的偏差不大于其预设值;
不论是现场人工操作、远距离遥控、还是无人驾驶,当所述电动智能振动压路机开始振动压实行走时,所述整机控制器通过其无线通讯装置,立即自动地将振动压路机代码、激振转速、振动加速度、估算的压实度、行走速度、压实遍数、修路位置及其筑路材质信息、环境参数信息传回给筑路管理机构的计算机监管系统,同时保存在压路机整机控制器附带的永久存储器上;在整个筑路压实行走过程中,每隔一个预设的时段,均自动发送实时的上述相关数据信息给筑路管理机构的计算机监管系统及保存在压路机整机控制器附带的永久存储器上,直至该路段的全部振动压实行走结束为止;
在整个振动行走压实过程中,若加速度传感器和视觉传感器按一定时间规律检测的数值经计算表明,振动压路机的压实强度偏大或偏小,则整机控制器就以其预设的控制算法和逻辑,联合动力电池管理系统和激振电机控制器,自动调整激振电动机的电流大小,使该振动压路机的振动压实强度达到预定的设定值范围;在整个直线振动压实过程,始终保持压路机转向系统不工作。
5.根据权利要求4所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,无人驾驶状态时,当前置视觉传感器发现所述电动智能振动压路机即将完成预设的振动压实路段时,整机控制器马上启动声光警示系统,及时警示前方人员,直至完成该路段的该遍振动压实,然后,在继续保留声光警示系统工作一段时间的同时,整机控制器联合动力电池管理系统和相关电机控制器,自动调整行走电动机和激振电动机的电流大小,使激振电动机的转速逐渐降为零,同时,让压路机行走速度变为vg0;
无人驾驶状态时,当视觉传感器和测距传感器发现所述压路机前方有人员或障碍物时,整机控制器联合动力电池管理系统和相关电机控制器,自动调整激振电动机和行走电动机的电流大小,使该电动智能振动压路机减少振动强度、降低行走速度,并同时激发声光报警系统工作;当视觉传感器和测距传感器发现所述压路机后方有人员或来物快速靠近该压路机时,整机控制器立即激发声光警示系统工作,直至来人或来物减速且远离它为止;
在无人驾驶完成特定路段的前行振动压实作业、前行速度降低为vgz且离开被压实道路段的结束距离达到预定值时,所述整机控制器立即激发声光警示系统工作一定时间,同时,接通第二电控开关,联合动力电池管理系统、转向电机控制器和行走制动控制器,使转向电动机转速达到预设值,通过第二变速器和转向机构,实现压路机转弯、掉头、移动、制动,直至该压路机整机和机头正对着且位于刚才压实的那段道路的正中央的端头,做好回程直线振动压实准备;然后,整机控制器断开第二电控开关,停止动力电池组对转向电动机的供电,且让其与压实遍数对应的变量值增加1。
6.根据权利要求5所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,在无人驾驶状态,根据原先输入的筑路材料成分、温度、季节时间参数,按其整机控制器中选定的第2遍振动压实的振动参数和行走速度,由整机控制器联合动力电池管理系统和相关电机控制器,自动调整行走电动机的电流、激振电动机的电流及动力电池组输出的电流大小,使该振动压路机的振动强度与行走速度达到相应的各自预设值;然后,所述电动智能振动压路机按第一遍直线振动压实的智能控制方法,开始进行返程的振动压实即第2遍的直线振动压实过程;在其压实过程,结合加速度传感器和视觉传感器实时监测信息,发现该压路机振动强度与行走速度难以保证期望的道路压实状态,则整机控制器将根据其监控逻辑和相应的智能控制算法,联合动力电池管理系统和相关电机控制器,自动调整行走电动机、激振电动机和动力电池组中的一个电流、二个电流甚至全部电流,直至满足振动压实工艺要求。
7.根据权利要求6所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,在无人驾驶第i遍振动压实行走过程中,结合加速度传感器、速度传感器和视觉传感器的实时监测信息和估算的压实度,发现该压路机此时振动强度与行走速度难以保证期望的道路压实状态,则整机控制器将根据其监控逻辑和相应的智能控制算法,联合动力电池管理系统和相关电动机控制器,自动调整相应的行走电动机、激振电动机和动力电池组的一个电流、二个电流甚至全部电流,直至满足振动压实工艺要求;若发现正在振动压实的被压实整段道路已经都达到最终预期的压实度大小且压实总遍数不少于其预设值,则整机控制器在压路机该遍振动压实完成后,在显示屏上给出该段道路完成压实作业、压实遍数、相应的压实度大小及其偏差范围,同时,整机控制器通过其无线通讯装置,立即自动地将此时的振动压路机代码、激振转速、加速度传感器数值、估算的压实度、行走速度、压实遍数、修路位置及其筑路材质信息、环境参数信息传回给筑路管理机构的计算机监管系统,同时保存在压路机整机控制器附带的永久存储器上,且激发声光警示系统工作一段时间,同时切断第一电控开关和第三电控开关,使行走电动机和激振电动机停止运转,然后,行走制动器抱闸。
8.根据权利要求7所述的电动智能振动压路机系统的控制方法,其特征在于,在无人驾驶模式下自动智能振动压实行走过程中,可以借助专用遥控器,通过整机控制器远距离改变其当时设置的行走电动机和激振电动机的电流参数大小,然后立即退出遥控模式,接下来的振动压实行走控制权又归回给整机控制器,实现短暂人工干预下的无人驾驶智能振动压实;此外,还允许中途借助专用的遥控器,通过整机控制器远距离将原先的完全无人驾驶的智能控制模式改变成全人工遥控操作模式,让该专用的遥控器使用者接管该电动智能振动压路机的控制权,此后,该无人驾驶模式立即变成遥控操作模式,此时所述整机控制器的自动智能调整功能自动退出。
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