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北京中元浩业科技有限公司路星获国家专利权

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龙图腾网获悉北京中元浩业科技有限公司申请的专利一种摊铺机摊铺厚度控制系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120178952B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510653068.8,技术领域涉及:G05D5/03;该发明授权一种摊铺机摊铺厚度控制系统及方法是由路星;方辰;曹恒辉设计研发完成,并于2025-05-21向国家知识产权局提交的专利申请。

一种摊铺机摊铺厚度控制系统及方法在说明书摘要公布了:本申请公开了一种摊铺机摊铺厚度控制系统及方法,涉及摊铺控制领域,该系统包括:定位模块、倾角传感器和控制器。定位模块用于实时采集摊铺机的位置信息;倾角传感器用于实时采集摊铺机的倾斜角度;控制器用于根据摊铺机的倾斜角度及定位模块的安装高度,确定摊铺机的倾斜量,根据所述倾斜量对摊铺机的位置信息进行修正,根据修正后的位置信息及设计位置信息计算修正厚度,根据所述修正厚度控制摊铺机的摊铺厚度。本申请能够对摊铺机自身的姿态变化进行补偿,提高了摊铺厚度的控制精度。

本发明授权一种摊铺机摊铺厚度控制系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种摊铺机摊铺厚度控制系统,其特征在于,所述摊铺机摊铺厚度控制系统包括: 定位模块,用于实时采集摊铺机的位置信息;其中,摊铺机的位置信息包括表征经度的x轴坐标、表征纬度的y轴坐标和表征高程的z轴坐标; 所述定位模块包括两个全球定位系统的接收机,两个全球定位系统的接收机分别设置在摊铺机的两个桅杆上;定位模块进一步集成实时差分定位RTK接收机; 所述定位模块还包括两个北斗卫星导航系统的接收机,两个北斗卫星导航系统的接收机分别设置在摊铺机的两个桅杆上,具体采用北斗三代导航系统; 所述定位模块进一步集成了微机电惯性导航系统INS,定位精度在水平方向上可达±8mm,在垂直方向上可达±15mm; 倾角传感器,用于实时采集摊铺机的倾斜角度;所述倾角传感器设置在摊铺机熨平板的底部或机架上; 倾角传感器的数量为多个,每个倾角传感器均为双轴数字倾角传感器,多个倾角传感器组成多轴倾角传感阵列,其测量范围为±20°,分辨率为0.001°; 控制器,用于根据摊铺机的倾斜角度及定位模块的安装高度,确定摊铺机的倾斜量,根据所述倾斜量对摊铺机的位置信息进行修正,根据修正后的位置信息及设计位置信息计算修正厚度,根据所述修正厚度控制摊铺机的摊铺厚度;具体根据摊铺机的倾斜角度及定位模块的安装高度,采用三角形定理计算出摊铺机桅杆与地面的倾斜量;根据倾斜量对z轴坐标进行修正,根据修正后的z轴坐标及设计位置信息中的设计高度,计算得到修正厚度; 通过卫星精密授时系统以及每秒脉冲PPS信号,对齐定位模块采集的10Hz位置信息、倾角传感器采集的10Hz倾斜角度和50Hz设计位置信息这些异频信号;进一步构建北斗大地坐标系→摊铺机本体坐标系→熨平板工具坐标系的三级转换模型,集成倾角补偿矩阵,以实现动态坐标系的构建和转换; 摊铺机的执行机构包括电液比例阀组和高刚度液压升降柱,通过控制摊铺机的执行机构调整熨平板的姿态,使得液压缸的行程分辨率为0.1mm,阶跃响应≤80ms;其中,熨平板的控制模型方程为: 其中,ΔH为熨平板的需调整高度,Kp为比例系数,Ki为积分系数,Kd为微分系数,eh为修正厚度,t为时间,αreal为倾斜角度,θcmd为液压缸位移指令,f为厚度和倾斜角度与液压缸位移之间的关系函数; 所述控制器还用于对摊铺机的倾斜角度依次进行小波变换和卡尔曼滤波处理,以消除摊铺机的发动机的振动干扰; 所述控制器还用于根据摊铺机的倾角-液压行程映射表,修正摊铺机液压缸的行程;所述倾角-液压行程映射表预先采用全站仪对倾角传感器的安装偏差进行标定得到; 控制器采用基于李雅普诺夫稳定性理论设计的非线性控制器; 激光测距仪,用于在摊铺后测量铺层厚度;所述控制器还用于根据所述铺层厚度调整摊铺机液压缸的行程; 多目视觉传感器,用于采集摊铺机行进方向的多目图像,并根据所述多目图像检测摊铺机行进方向的位置信息;所述控制器还用于根据摊铺机行进方向的位置信息及设计位置信息控制摊铺机的行驶路径; 红外热像仪,用于实时监测摊铺机内混合料的温度分布;所述控制器还用于根据摊铺机内混合料的温度分布,动态调整摊铺机的速度; 摊铺机摊铺厚度控制系统的工作流程如下: 1初始化校准:通过全站仪标定倾角传感器的安装偏差,建立摊铺机的倾角-液压行程映射表;每个摊铺机上每个液压缸标记的液压不同,预先建立倾角-液压行程映射表,后续在控制摊铺机的摊铺厚度时用来修正液压缸的动作;加载建筑信息设计模型,提取道路横坡、纵坡设计参数,得到设计位置信息; 2摊铺过程控制:通过RTK接收机获取摊铺机的绝对位置,倾角传感器实时反馈熨平板的俯仰角和横滚角,INS补偿高速动态误差;根据设计位置信息和倾角传感器采集的倾斜角度计算理论厚度,通过激光测距仪闭环反馈调节液压缸的行程;通过多目视觉传感器自动检测摊铺机前方的三维坐标,与设计位置信息对比生成偏差,自动控制摊铺机的行驶路径;通过红外热像仪监测混合料的温度分布,动态调整摊铺速度保证温度均匀性,梯度≤10℃m;通过毫米波雷达扫描已铺路面,生成平整度云图并反向优化控制参数:其中,a为平整度误差,为原控制参数,为优化后的控制参数,η为学习率;进一步建立倾角-厚度-温度多维数据库,训练长短期记忆网络预测最佳控制参数组合; 进一步提出基于奇异值分解的耦合度量化方法,实现厚度控制与坡度调整的独立优化,当角度或位置出现较大偏差时,如信号被遮挡,使用其他传感器的数据进行检测;利用倾角传感器采集的数据实时计算虚拟参考平面,替代传统机械式基准绳或基准梁,适应复杂曲面摊铺;进一步在多辆摊铺机的液压缸内设置油量传感器,优先选择油耗低的摊铺机进行摊铺作业,构建液压系统能耗模型,在保证控制精度的前提下降低功耗20%-30%; 通过北斗GPS定位与倾角传感器的深度耦合,实现对摊铺机亚厘米级的三维控制,实时补偿摊铺机的俯仰角和横滚角变化对铺层厚度的影响,坡度适应性±15°,使得摊铺轨迹横向偏差≤3mm、纵向高程偏差≤2mm;并且倾角传感器与定位模块的数据相融合,响应延迟≤50ms,在振动、温变-20℃~60℃环境下能够保持传感器数据的稳定性。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人北京中元浩业科技有限公司,其通讯地址为:100007 北京市东城区后永康胡同17号10号楼A402房间;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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