【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種銑刨機找平零位自動校準系統及方法，屬于路面施工機械及自動化控制。
技術介紹
1、隨著道路養護施工標準的不斷提高和工期要求的日益嚴格，高質、高效、智能化的銑刨施工已成為行業發展的新趨勢。傳統的銑刨機找平零位校準方法多依賴于人工操作，存在校準精度低、耗時長、施工中斷、易受人為因素與地形因素影響等問題，難以滿足現代道路施工的高精度要求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種銑刨機找平零位自動校準系統及方法，通過集成激光測距和數據處理，實現對銑刨機找平零位的精確、快速校準，從而提高銑刨施工的質量和效率。
2、為達到上述目的/為解決上述技術問題，本專利技術是采用下述技術方案實現的。
3、第一方面，本專利技術提供一種銑刨機找平零位自動校準系統，包括：數據庫、安裝于車體上的gnss天線、多線激光雷達，控制器和pid調節器；
4、gnss天線，用于獲取銑刨路段位置數據，并將位置數據發送至控制器，
5、多線激光雷達，用于掃描銑刨路段邊緣，獲取銑刨路段邊緣兩側路面與多線激光雷達之間的距離數據，并將距離數據上傳至控制器；
6、控制器，用于接收gnss天線的位置數據，根據位置數據從數據庫中獲取銑刨路段的預設銑刨深度，并傳輸至pid調節器；
7、控制器還用于接收多線激光雷達掃描的距離數據，計算出銑刨路段的實際銑刨深度，并傳輸至pid調節器；
8、數據庫：用于存儲銑刨路段位置數據及對應預設銑刨深度，數
9、pid調節器，用于根據接收的銑刨路段預設銑刨深度和實際銑刨深度之間的誤差值校準銑刨機銑刨鼓的高度。
10、進一步的，所述激光雷達垂直于地面安裝，安裝軸線位于銑刨機銑刨鼓兩端邊沿正后方，所述gnss天線安裝在銑刨鼓正上方。
11、進一步的，還包括鼓風機，鼓風機安裝在銑刨機銑刨鼓后緣兩端，用于吹凈銑刨路段邊緣的瀝青顆粒。
12、第一方面，本專利技術提供一種銑刨機找平零位自動校準方法，包括以下步驟：
13、預先進行若干米的銑刨過程，
14、在銑刨過程中，通過gnss天線獲取銑刨路段位置數據，并將位置數據發送至控制器；
15、通過激光雷達掃描銑刨路段對應位置邊緣，獲取對應位置銑刨路段邊緣兩側路面與多線激光雷達之間的距離數據，并將對應位置的距離數據上傳給控制器；
16、控制器根據接收的位置數據從數據庫中獲取銑刨路段的預設銑刨深度，根據接收的掃描數據計算出銑刨路段的實際銑刨深度，并將所述預設銑刨深度和實際銑刨深度傳輸至pid調節器；
17、pid調節器根據接收的銑刨路段預設銑刨深度和實際銑刨深度之間的誤差值校準銑刨機銑刨鼓的高度。
18、進一步的，所述激光雷達掃描前，通過鼓風機將銑刨路面散落的瀝青顆粒吹凈。
19、進一步的，所述獲取對應位置銑刨路段邊緣兩側路面與多線激光雷達之間的距離數據具體方法包括：
20、以激光雷達掃描銑刨路段邊緣左右兩側分別與激光雷達軸線夾角為θ的路面采樣點為起始采樣點，以激光雷達掃描銑刨路段邊緣左右兩側分別與激光雷達軸線夾角為φ的采樣點為最終采樣點，且兩側分別共取用m個采樣點，φ大于θ；起始采樣點距離銑刨路面邊緣2~4cm，最終采樣點距離銑刨路面邊緣14~16cm。
21、進一步的，所述計算出銑刨路段的實際銑刨深度具體計算方法為：
22、對m個采樣點的距離從小到大進行排序得到數組m，在數組m中找到一個長度為n的連續子數組n，使得子數組n在m所有的長度為n的連續子數組子數組中方差最小，n≤m-3；
23、其中：子數組n的方差計算公式為：
24、，
25、其中，i是子數組的起始索引（從1到m?n+1），是數組m的第j個元素，?是數組n的平均值，其計算方式為：
26、，
27、帶入后化簡得：
28、，
29、之后，遍歷所有可能的起始索引i（從1到m?n+1），更新最小方差值minn：
30、，
31、最小方差值minn所對應的索引i即為子數組n的初始索引，
32、則為計算得到的當前位置的激光雷達和銑刨路段邊緣兩側的距離值；
33、分別計算當前位置激光雷達和銑刨路段邊緣兩側的距離值，可得銑刨路段的銑刨深度h為：
34、，
35、其中：h1為激光雷達與未銑刨過路面的垂直距離，h2為激光雷達與銑刨過路面的垂直距離。
36、進一步的，所述根據接收的銑刨路段預設銑刨深度和實際銑刨深度之間的誤差值校準銑刨機銑刨鼓的高度具體包括：
37、，
38、其中：designh為預設銑刨深度，errorh為預設銑刨深度和實際銑刨深度之間的誤差值；
39、將銑刨的誤差值errorh輸入pid調節器，調節pid調節器輸入的三個參數比例系數kp、積分系數ki和微分系數kd，輸出為銑刨鼓的升降高度。
40、進一步的，所述通過gnss天線獲取銑刨路段位置數據具體為：
41、通過gnss天線獲取銑刨機銑刨路段的經緯度與銑刨機航向信息，將當前位置經緯度與銑刨機航向信息傳輸至控制器，控制器從數據庫中讀取當前位置預設的銑刨深度；通過多線激光雷達與gnss天線的相對位置結合銑刨機當前位置經緯度與銑刨機航向信息，完成多線激光雷達掃描位置與銑刨機當前位置的校準。
42、與現有技術相比，本專利技術所達到的有益效果：本專利技術集成激光雷達測距、數據處理算法和銑刨控制系統，通過多線激光雷達測量出當前位置的實際銑刨深度值并通過多次測量和處理算法保證測量的準確，結合銑刨控制系統針對數據庫中的數據提取，進行銑刨深度值比較，將誤差傳給pid調整器，實現誤差的自動消除，實現對銑刨機找平零位的精確、自動校準，該方法能夠實時采集銑刨機工作狀態和路面信息，通過高精度校準算法計算找平零位，并自動控制銑刨機進行校準，提高了施工質量和效率；
43、本專利技術無需暫停施工并由工人員測量并校準，校準精度高速度快不影響施工進度；針對邊板搭在路緣石或邊板與銑刨路面有落差的場景下，能夠動態自動校準，能夠實現更好的銑刨平整度并縮短施工時間。
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1.一種銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，包括：數據庫、安裝于車體上的GNSS天線、多線激光雷達，控制器和PID調節器；
2.根據權利要求1所述的銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，所述激光雷達垂直于地面安裝，安裝軸線位于銑刨機銑刨鼓兩端邊沿正后方，所述GNSS天線安裝在銑刨鼓正上方。
3.根據權利要求1所述的銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，還包括鼓風機，鼓風機安裝在銑刨機銑刨鼓后緣兩端，用于吹凈銑刨路段邊緣的瀝青顆粒。
4.一種基于權利要求1~3任一項所述的銑刨機找平零位自動校準系統的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，所述激光雷達掃描前，通過鼓風機將銑刨路面散落的瀝青顆粒吹凈。
6.根據權利要求4所述的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，所述獲取對應位置銑刨路段邊緣兩側路面與多線激光雷達之間的距離數據包括：
7.根據權利要求6所述的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，所述計算出銑刨路段的實際銑刨深度包括：
8.根據權利要求7所述的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，所述根據接收的銑刨路段預設銑刨深度和實際銑刨深度之間的誤差值校準銑刨機銑刨鼓包括：
9.根據權利要求4所述的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，所述通過GNSS天線獲取銑刨路段位置數據包括：
...【技術特征摘要】
1.一種銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，包括：數據庫、安裝于車體上的gnss天線、多線激光雷達，控制器和pid調節器；
2.根據權利要求1所述的銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，所述激光雷達垂直于地面安裝，安裝軸線位于銑刨機銑刨鼓兩端邊沿正后方，所述gnss天線安裝在銑刨鼓正上方。
3.根據權利要求1所述的銑刨機找平零位自動校準系統，其特征在于，還包括鼓風機，鼓風機安裝在銑刨機銑刨鼓后緣兩端，用于吹凈銑刨路段邊緣的瀝青顆粒。
4.一種基于權利要求1~3任一項所述的銑刨機找平零位自動校準系統的銑刨機找平零位自動校準方法，其特征在于，包括：
5.根據權利要求4所述的銑刨機找平...
【專利技術屬性】
技術研發人員：范慶泉，張宇航，邵珠楓，
申請(專利權)人：徐工集團工程機械股份有限公司道路機械分公司，
類型：發明
國別省市：
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