基于溫度的自適應(yīng)壓實(shí)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于溫度的自適應(yīng)壓實(shí)。一種用于壓實(shí)作業(yè)物料的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)包括滾壓滾筒、振動(dòng)性機(jī)構(gòu)和控制器。所述滾壓滾筒配置成對(duì)作業(yè)物料進(jìn)行壓實(shí)。所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)聯(lián)接至所述滾壓滾筒并操作地聯(lián)接至所述控制器。該控制器配置成基于振動(dòng)參數(shù)來確定振動(dòng)作用，且還配置成生成輸出信號(hào)用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)將所述振動(dòng)作用施加至所述滾壓滾筒。所述控制器包括處理器和至少一個(gè)傳感器。該至少一個(gè)傳感器配置成感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)和所述滾壓滾筒的第二數(shù)據(jù)參數(shù)。所述處理器配置成基于所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)和第二數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算所述振動(dòng)參數(shù)。
【專利說明】
基于溫度的自適應(yīng)壓實(shí)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總體涉及壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于在壓實(shí)過程中調(diào)整振動(dòng)力的振幅的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓實(shí)機(jī)機(jī)器(也不同地稱為壓實(shí)機(jī)器)通常用于壓實(shí)剛剛鋪設(shè)的瀝青、泥土、碎石和與道路表面關(guān)聯(lián)的其它能壓實(shí)的作業(yè)物料。例如，在道路、高速路、停車場(chǎng)等的建設(shè)期間，松散的瀝青沉積并散布在待鋪設(shè)的表面上?？梢允亲酝七M(jìn)式機(jī)器的一個(gè)或多個(gè)壓實(shí)機(jī)在表面上行進(jìn)，借此壓實(shí)機(jī)的重量將瀝青壓緊成固化的質(zhì)量。堅(jiān)硬壓實(shí)的瀝青具有適應(yīng)繁重車輛交通的強(qiáng)度，此外還提供了平滑的輪廓表面一一其可有助于交通流量且將雨水及其它沉淀物導(dǎo)離道路表面。壓實(shí)機(jī)還用于在建筑現(xiàn)場(chǎng)及景觀美化工程中壓實(shí)土或新近鋪設(shè)的混凝土，從而產(chǎn)生其上可建造其它結(jié)構(gòu)的致密的堅(jiān)硬的地基。
[0003]為有助于壓實(shí)過程，壓實(shí)機(jī)機(jī)器可包括振動(dòng)性機(jī)構(gòu)。振動(dòng)性機(jī)構(gòu)能夠通過控制振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率來幫助形成一定程度的壓實(shí)。振動(dòng)性機(jī)構(gòu)能容許使用者獨(dú)立于振動(dòng)幅度而從一個(gè)或多個(gè)可能的頻率中選定目標(biāo)振動(dòng)頻率，或者可容許使用者獨(dú)立于振動(dòng)頻率而選定目標(biāo)振動(dòng)振幅?？梢哉{(diào)整振動(dòng)振幅或振動(dòng)頻率，同時(shí)另一者保持固定或不受控。美國(guó)專利N0.4，481，835描述了一種用于持續(xù)調(diào)整振動(dòng)幅度以獲得期望的壓實(shí)效果的系統(tǒng)。然而，這個(gè)系統(tǒng)未能考慮正被壓實(shí)的物料的性質(zhì)。結(jié)果，該系統(tǒng)并不那么有效，因?yàn)榭赡芤笤谕槐砻嫔线M(jìn)行多遍壓實(shí)，且振動(dòng)振幅會(huì)引起不希望的斷開聯(lián)系發(fā)生，因而壓實(shí)機(jī)不會(huì)保持與表面接觸。
[0004]常規(guī)系統(tǒng)已試圖克服這些缺陷。美國(guó)公開專利N0.2013/0136539A1描述了一種鋪設(shè)系統(tǒng)，其包括用于感測(cè)應(yīng)力應(yīng)變、壓力、溫度、濕度水平和/或有益于評(píng)定鋪設(shè)過程的其它鋪設(shè)參數(shù)的感測(cè)元件。該感測(cè)元件包括嵌入到鋪設(shè)物料中的傳感器，該傳感器可提供針對(duì)鋪設(shè)物料的壓實(shí)水平的實(shí)時(shí)測(cè)量。然而，這種系統(tǒng)要求遍及鋪設(shè)物料設(shè)置的多個(gè)傳感器，這增加了鋪設(shè)過程的復(fù)雜性。另外，嵌入的傳感器會(huì)在鋪設(shè)期間逐漸損壞，從而引起不正確的測(cè)量和/或置換成本。
[0005]因此，需要用于壓實(shí)作業(yè)物料的改進(jìn)的和/或簡(jiǎn)化的壓實(shí)系統(tǒng)來增加壓實(shí)的效果和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)方案提供一種用于壓實(shí)作業(yè)物料的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)。該壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)包括滾壓滾筒、振動(dòng)性機(jī)構(gòu)和控制器。所述滾壓滾筒配置成對(duì)作業(yè)物料進(jìn)行壓實(shí)。所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)聯(lián)接至所述滾壓滾筒。所述控制器操作地聯(lián)接至所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)并配置成基于振動(dòng)參數(shù)來確定振動(dòng)作用。所述控制器還配置成生成輸出信號(hào)用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)將所述振動(dòng)作用施加至所述滾壓滾筒。所述控制器包括處理器和至少一個(gè)傳感器。該至少一個(gè)傳感器配置成感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)和所述滾壓滾筒的第二數(shù)據(jù)參數(shù)。所述處理器配置成基于所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)和第二數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算所述振動(dòng)參數(shù)。
[0007]本發(fā)明的另一方案提供一種用于壓實(shí)作業(yè)物料的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)。該壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)包括振動(dòng)性機(jī)構(gòu)和控制器。該振動(dòng)性機(jī)構(gòu)配置成輸出振動(dòng)作用。所述控制器操作地聯(lián)接至所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)并配置成基于振動(dòng)參數(shù)來確定振動(dòng)作用。該控制器還配置成生成輸出信號(hào)用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)輸出所述振動(dòng)作用。該控制器包括第一傳感器、第二傳感器和處理器。所述第一傳感器配置成感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)。所述第二傳感器配置成感測(cè)所述壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)的第二數(shù)據(jù)參數(shù)。所述處理器配置成基于所述第二數(shù)據(jù)參數(shù)和所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算所述振動(dòng)參數(shù)。
[0008]本發(fā)明的另一方案提供了一種用于通過壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)的滾壓滾筒壓實(shí)作業(yè)物料的方法。該方法包括感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)，并感測(cè)所述滾壓滾筒的第二數(shù)據(jù)參數(shù)。該方法還包括基于所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)和第二數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算振動(dòng)參數(shù)。該方法還包括生成輸出信號(hào)，用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)施加基于所述振動(dòng)參數(shù)的第一振動(dòng)作用。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的方案的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的方案的控制器的框圖。
[0011]圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的方案的用于確定振動(dòng)作用的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明總體涉及振動(dòng)式壓實(shí)機(jī)器，其具有與被待壓實(shí)的表面滾動(dòng)接觸的一個(gè)或多個(gè)滾壓滾筒。壓實(shí)機(jī)可用在松散的作業(yè)物料被置于表面上的情形中。作業(yè)物料可以包括瀝青、土壤、碎石、沙子、填注垃圾、混凝土及其組合，或能夠被壓實(shí)的其它物料。隨著壓實(shí)機(jī)器在表面上行進(jìn)，由壓實(shí)機(jī)器產(chǎn)生并傳遞給表面的振動(dòng)力與機(jī)器的重量協(xié)作配合地起作用，用以將作業(yè)物料壓實(shí)到更加緊實(shí)和致密的狀態(tài)?？苫谧鳂I(yè)物料的性質(zhì)、諸如溫度來確定傳遞至表面的振動(dòng)力。壓實(shí)機(jī)可在表面上進(jìn)行一遍或多遍壓實(shí)，用以提供期望程度的壓實(shí)。
[0013]圖1圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100的側(cè)視圖。在這個(gè)視圖中，示出示例性的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100能在表面S上行進(jìn)從而以其自身動(dòng)力壓實(shí)作業(yè)物料Z，該壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)可實(shí)施本發(fā)明的多個(gè)方案。設(shè)想到用于實(shí)施本發(fā)明的方法和設(shè)備的其它類型的壓實(shí)機(jī)，例如包括土壤壓實(shí)機(jī)、瀝青壓實(shí)機(jī)、多用途壓實(shí)機(jī)、氣動(dòng)式壓實(shí)機(jī)、振動(dòng)式壓實(shí)機(jī)、自推進(jìn)式兩輪及四輪壓實(shí)機(jī)和后拖曳式系統(tǒng)。壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100包括具有體部或框架104的壓實(shí)機(jī)器102，該體部或框架使能讓壓實(shí)機(jī)器102運(yùn)行的多種物理特征和結(jié)構(gòu)特征相互可操作地連接并關(guān)聯(lián)。這些特征可以包括安裝在框架104頂部上的操作員室106，操作者可自該操作員室控制和管理壓實(shí)機(jī)器102的操作。另外，駕駛裝置108及類似的控制裝置可位于操作員室106內(nèi)。為了在表面S上推進(jìn)壓實(shí)機(jī)器102，動(dòng)力系統(tǒng)(未示出)、諸如內(nèi)燃機(jī)也可安裝至框架104，并能生成動(dòng)力用以使壓實(shí)機(jī)器102物理地移動(dòng)。一個(gè)或多個(gè)其他機(jī)具(未示出)可連接至機(jī)器。這類機(jī)具可用于各種任務(wù)，包括例如裝載、起重和擦刷，并且可包括例如鏟斗、叉式起重設(shè)備、刷子、抓斗、切割機(jī)、剪切機(jī)、刀刃、破碎器/錘子、螺旋輸送器及所屬領(lǐng)域中已知的任意其它機(jī)具。
[0014]為了使壓實(shí)機(jī)器102能夠相對(duì)于表面S運(yùn)動(dòng)，所示的壓實(shí)機(jī)器102包括與表面S滾動(dòng)接觸的第一滾壓滾筒110(或壓實(shí)部件110)和第二滾壓滾筒112(或壓實(shí)部件112)。第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112兩者皆可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接至框架104，從而使第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112隨著壓實(shí)機(jī)器102在表面S上行進(jìn)而在該表面上滾動(dòng)。出于參考目的，壓實(shí)機(jī)器102可具有典型的行進(jìn)方向使得可將第一滾壓滾筒110視為前滾筒，而可將第二滾壓滾筒112視為機(jī)器102的后部。如在本文中使用的，術(shù)語“前”和“后”指的是壓實(shí)機(jī)器102上的分別朝向第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112定位的位置。在圖解方案中，為了將原動(dòng)力自動(dòng)力系統(tǒng)傳輸至表面S，動(dòng)力系統(tǒng)可通過合適的動(dòng)力傳動(dòng)系操作地接合并轉(zhuǎn)動(dòng)第一滾壓滾筒110、第二滾壓滾筒112或其組合。
[0015]將理解的是，第一滾壓滾筒110可具有與第二滾壓滾筒112相同或不同的構(gòu)型。具體地，第一滾壓滾筒110可包括長(zhǎng)形的中空?qǐng)A柱體，該圓柱體具有包封出內(nèi)部容積的、圓柱形的滾筒殼。圓柱形的滾壓滾筒限定圓柱形滾筒軸線并沿該軸線延伸。滾筒殼可由厚的剛性材料、諸如鑄鐵或鋼制成，以承受得住與表面S滾動(dòng)接觸并壓實(shí)該表面。盡管所示方案示出滾筒殼的表面具有平滑的圓柱形的形狀，但在其它方案中，多個(gè)凸起、墊、凸塊等可自滾筒殼的表面突出，用以例如打碎正被壓實(shí)的作業(yè)物料Z的聚集。還應(yīng)理解的是，機(jī)器102可包括構(gòu)造成接觸表面S的橡膠輪胎(未示出)和單個(gè)的滾壓滾筒。
[0016]第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112兩者都可以具有振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120。雖然圖1示出第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112兩者均具有振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120，但在其它方案中可以具有位于第一滾壓滾筒110或第二滾壓滾筒112上的單個(gè)的振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120。在又一些其它方案中，單個(gè)振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120或多個(gè)振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120可位于壓實(shí)機(jī)器102上的不同位置。
[0017]振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120可布置在滾壓滾筒的內(nèi)部容積內(nèi)。在本發(fā)明的一個(gè)方案中，振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120包括布置在滾壓滾筒內(nèi)處于偏離滾壓滾筒旋轉(zhuǎn)所環(huán)繞的軸線的中心的位置處的一個(gè)或多個(gè)重量或質(zhì)量。隨著滾壓滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量的偏離中心或偏心位置將待傳遞至正被壓實(shí)的表面S的振蕩力或振動(dòng)力誘導(dǎo)至滾筒。重量關(guān)于共同軸線偏心地設(shè)置，并典型地能相對(duì)于彼此繞著該共同軸線移動(dòng)，用以在重量轉(zhuǎn)動(dòng)期間產(chǎn)生不同的不平衡度。通過將偏心重量相對(duì)于彼此繞著它們的共同軸線進(jìn)行設(shè)置以改變質(zhì)量關(guān)于重量的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的均勻分布(即，質(zhì)心)可以改變由偏心的轉(zhuǎn)動(dòng)的重量的這種配置產(chǎn)生的振動(dòng)幅度。這樣的系統(tǒng)中的振動(dòng)幅度隨著質(zhì)心背離重量的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線移動(dòng)而增大，且隨著質(zhì)心朝向該轉(zhuǎn)動(dòng)軸線移動(dòng)而朝零減小。在一些應(yīng)用中，偏心地設(shè)置的質(zhì)量配置成在滾壓滾筒內(nèi)獨(dú)立于滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。在替代性方案中，可使用向第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112施加振動(dòng)作用的任意振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120。如在本文中所用的，術(shù)語“振動(dòng)作用”指的是振動(dòng)參數(shù)，諸如由振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120廣生的振動(dòng)的振幅、頻率或振幅和頻率。
[0018]為了便于壓實(shí)機(jī)器102的控制和協(xié)調(diào)，壓實(shí)機(jī)器102可包括控制器200—一諸如電子控制單元，其可有助于本文所述的任意方法或過程的控制和協(xié)調(diào)。雖然圖1中圖解的控制器200配置作為不同但相互操作的多個(gè)單元，但在其它方案中，控制器200可以具體化為單個(gè)的單元，其被包含到另一部件中，或位于壓實(shí)機(jī)器102上或之外的不同位置。
[0019]圖2圖解了根據(jù)本發(fā)明的方案的控制器200的框圖?？刂破?00可包括處理器202、存儲(chǔ)器204、顯示器或輸出206、輸入裝置208、作業(yè)物料傳感器130、壓實(shí)傳感器210或它們的組合?？刂破?00的主要單元可位于操作員室106內(nèi)用于操作者使用，并可與駕駛特征108、動(dòng)力系統(tǒng)以及與壓實(shí)機(jī)器102上的多種其它傳感器和控制裝置通信。
[0020]控制器200可通過所屬領(lǐng)域中已知的有線通信或無線通信方法聯(lián)接至振動(dòng)性系統(tǒng)120?？刂破?00可配置成用于控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120以將振動(dòng)作用施加至第一滾壓滾筒110、第二滾壓滾筒112或它們的組合，從而獲得如本文中進(jìn)一步描述的目標(biāo)壓實(shí)。
[0021]如圖2中所示，處理器202可聯(lián)接至作業(yè)物料傳感器130和壓實(shí)傳感器210。處理器202可配置成輸出響應(yīng)于來自作業(yè)物料傳感器130和壓實(shí)傳感器210的輸入的信號(hào)，如本文中進(jìn)一步描述的。顯示器206也可聯(lián)接至處理器202并可設(shè)置在操作員室106中，用于向操作者顯示與機(jī)器位置、地面堅(jiān)硬度、表面溫度、振動(dòng)作用或其它參數(shù)有關(guān)的各種數(shù)據(jù)。可響應(yīng)于表面溫度或其它壓實(shí)度量來采取動(dòng)作一一包括在作業(yè)區(qū)域內(nèi)開始?jí)簩?shí)過程、停止壓實(shí)機(jī)器102的行進(jìn)、修改振動(dòng)作用或重新定向或以其它方式改變計(jì)劃好的壓實(shí)機(jī)行進(jìn)路徑或覆蓋模式。
[0022]作業(yè)物料傳感器130和壓實(shí)傳感器210均可包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器，該信號(hào)轉(zhuǎn)換器配置成感測(cè)傳送信號(hào)或傳送信號(hào)的分量(例如由表面S反射的信號(hào))。如圖1中所示，壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100可包括單個(gè)的作業(yè)物料傳感器130和單個(gè)的壓實(shí)傳感器210，然而將理解的是附加的傳感器可包含到壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100中。
[0023]作業(yè)物料傳感器130可配置成感測(cè)指示作業(yè)物料Z的參數(shù)一一諸如溫度、密度、厚度、彈力、它們的組合，或作業(yè)物料Z的所屬技術(shù)領(lǐng)域中已知的任意其它參數(shù)。如圖1中圖解的，壓實(shí)機(jī)器102可包括聯(lián)接至壓實(shí)機(jī)102的前部的單個(gè)作業(yè)物料傳感器130。將理解的是，控制器200可包括位于壓實(shí)機(jī)器102上的不同位置的多于一個(gè)的作業(yè)物料傳感器130。
[0024]壓實(shí)傳感器210可配置成感測(cè)指示壓實(shí)機(jī)器102的部件的加速度、速度、位移和/或力的參數(shù)。部件可以包括第一滾壓滾筒110、第二滾壓滾筒112、壓實(shí)機(jī)框架104等。如圖1所示，單個(gè)壓實(shí)傳感器210接近第一滾壓滾筒110聯(lián)接并駐留在該第一滾壓滾筒上。在其它方案中，可以使用附加的傳感器一一諸如與第二滾壓滾筒112關(guān)聯(lián)的后部傳感器(未示出)或用于測(cè)量第一滾壓滾筒110、第二滾壓滾筒112或壓實(shí)機(jī)框架104的加速度、速度、位移和/或力的單獨(dú)的傳感器。
[0025]處理器202接收指示由作業(yè)物料傳感器130和振動(dòng)傳感器210感測(cè)到的值的信號(hào)，可將所述值儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器204中，并利用儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器204中的算法來使用所述值計(jì)算將施加至第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112的振動(dòng)作用。處理器202可以基于用于指示作業(yè)物料Z的參數(shù)和指示壓實(shí)機(jī)器102的部件的加速度、速度、位移和/或力的參數(shù)的預(yù)先確定的閾值來計(jì)算振動(dòng)作用。預(yù)先確定的閾值可由操作者通過輸入裝置208或借助其它裝置來輸入或調(diào)整。處理器202可向振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120發(fā)送輸出信號(hào)以實(shí)現(xiàn)計(jì)算出的振動(dòng)作用，且還可以向顯示器206發(fā)送信號(hào)以傳達(dá)正通過振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120施加的當(dāng)前的振動(dòng)作用。振動(dòng)作用的計(jì)算可持續(xù)不斷地重復(fù)，直至完成壓實(shí)。處理器的示例包括如本文所限定的計(jì)算裝置和/或?qū)Ｓ糜布?，而不限于一個(gè)或多個(gè)中央處理單元和微處理器。
[0026]計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器204可包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或只讀存儲(chǔ)器(ROM)。存儲(chǔ)器204可儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，包括控制算法，用于響應(yīng)于來自作業(yè)物料傳感器130和振動(dòng)傳感器210的輸入而確定將施加至第一滾壓滾筒110和第二滾壓滾筒112的振動(dòng)作用。存儲(chǔ)器204還可以儲(chǔ)存多種數(shù)字文件，包括由作業(yè)物料傳感器130、振動(dòng)傳感器210感測(cè)到的值，或來自輸入裝置208的輸入。儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器204中的信息可提供給處理器202，使得處理器202可確定振動(dòng)作用。
[0027]顯示器206可定位在壓實(shí)機(jī)器102上，遠(yuǎn)離該壓實(shí)機(jī)器102定位，或以這兩種方式的組合定位，并且顯示器可包括但不限于陰極射線管(CRT)、發(fā)光二極管(LED)、液晶顯示(LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)或等離子顯示板(PDP)。這類顯示器也可以是觸摸屏，并可以包含輸入裝置208的多方面。顯示器206還可以包括通過通信信道通信的收發(fā)器。
[0028]圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的方案的用于確定將施加至振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)作用的方法300的流程圖。在這個(gè)方案中，壓實(shí)傳感器210可配置成感測(cè)由第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112施加至作業(yè)物料Z的表面S的力，且作業(yè)物料傳感器130可配置成感測(cè)作業(yè)物料Z的表面溫度?？梢栽趬簩?shí)過程期間實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地感測(cè)所施加的力和表面溫度。利用這些值，處理器202可計(jì)算出振動(dòng)參數(shù)，且控制器200可基于所述振動(dòng)參數(shù)來確定目標(biāo)振動(dòng)作用?？刂破?00可生成信號(hào)并將信號(hào)傳輸至振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120，用以將所述目標(biāo)振動(dòng)作用施加至第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112。在本發(fā)明的方案中，振動(dòng)參數(shù)包括振動(dòng)力的振幅。
[0029]在步驟302，初始振動(dòng)作用被設(shè)定并可由振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120施加，這可以在壓實(shí)過程開始之前或在壓實(shí)過程期間執(zhí)行。在設(shè)定初始振動(dòng)作用之前可將多種因素納入考慮中，包括例如作業(yè)物料Z的類型、作業(yè)物料Z的溫度、作業(yè)物料Z的密度，壓實(shí)機(jī)器102的重量、壓實(shí)機(jī)器102的速度、它們的組合，或會(huì)對(duì)壓實(shí)過程有用的其它因素。將理解的是，初始振動(dòng)作用可以是零，使得沒有初始振動(dòng)力且沒有初始振動(dòng)頻率施加至第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112。
[0030]在步驟304，介于作業(yè)物料Z的表面S與第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112之間的接觸力被壓實(shí)傳感器210感測(cè)到。在一個(gè)方案中，壓實(shí)傳感器210可以是但不限于液壓負(fù)荷傳感器、應(yīng)變儀負(fù)荷傳感器或所屬領(lǐng)域中已知的任意其它力或壓力傳感器。將理解的是，所述接觸力也可通過利用壓實(shí)機(jī)器102的物理性質(zhì)、第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112的豎向加速度、壓實(shí)機(jī)框架104的豎向加速度、第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112的振動(dòng)性質(zhì)(如果有的話)來計(jì)算接觸力而確定。物理性質(zhì)可以包括第一滾壓滾筒110的質(zhì)量、第二滾壓滾筒112的質(zhì)量、壓實(shí)機(jī)框架104的質(zhì)量等。
[0031]在步驟306，作業(yè)物料Z的溫度由作業(yè)物料傳感器130感測(cè)到。在一個(gè)方案中，作業(yè)物料傳感器130是熱像儀、熱掃描儀或能感測(cè)作業(yè)物料Z的溫度的其它傳感器。作業(yè)物料Z的溫度可以包括一區(qū)域或特定點(diǎn)的表面溫度，或作業(yè)物料Z的在表面S之下的溫度。
[0032]在步驟308，將在步驟306感測(cè)到的作業(yè)物料的溫度與預(yù)先確定的溫度閾值進(jìn)行比較。預(yù)先確定的溫度閾值可儲(chǔ)存在控制器200的存儲(chǔ)器204中。取決于感測(cè)到的溫度是否低于預(yù)先確定的溫度閾值將確定是否增加振動(dòng)作用、降低振動(dòng)作用或保持振動(dòng)作用不變。將理解的是，可以在壓實(shí)過程期間的任意點(diǎn)處由操作者或以其它方式更新或修改預(yù)先確定的溫度閾值。
[0033]在步驟310，如果在步驟306感測(cè)到的作業(yè)物料的溫度低于預(yù)先確定的溫度閾值，則利用在步驟304感測(cè)到的或以其它方式計(jì)算出的、介于作業(yè)物料Z的表面S與第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112之間的接觸力來確定斷開聯(lián)系是否已經(jīng)發(fā)生。斷開聯(lián)系在接觸力基本上是零時(shí)發(fā)生，這可表明第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112沒有與作業(yè)物料Z的表面S接觸。斷開聯(lián)系可以在所施加的振動(dòng)作用的振幅處于引起第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112在表面S上有效跳動(dòng)的高水平時(shí)發(fā)生。斷開聯(lián)系會(huì)造成不期望的后果，諸如產(chǎn)生不均勻的壓實(shí)表面、損壞正被壓實(shí)的作業(yè)物料Z或以其它方式妨礙壓實(shí)作用。
[0034]在步驟312，如果感測(cè)到的溫度低于預(yù)定確定的溫度閾值且存在斷開聯(lián)系，則控制器200繼續(xù)控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120施加現(xiàn)有的振動(dòng)性作用。與作業(yè)物料Z的溫度高于預(yù)先確定的溫度閾值的情形相比，當(dāng)作業(yè)物料Z的溫度低于預(yù)先確定的溫度閾值時(shí)，為了壓實(shí)物料會(huì)要求更大的力。另外，如果在壓實(shí)后作業(yè)物料Z的壓實(shí)密度低于一定閾值，則作業(yè)物料Z會(huì)要求壓實(shí)機(jī)器102進(jìn)行多遍壓實(shí)，或者可能不得不被部分地或完全地重新鋪設(shè)。因此，在這種情形下，由于斷開聯(lián)系造成的不期望的后果的風(fēng)險(xiǎn)小于施加具有高振幅的振動(dòng)性作用的潛在益處。所以，即使斷開聯(lián)系已經(jīng)發(fā)生，振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120仍繼續(xù)施加現(xiàn)有的振動(dòng)作用。
[0035]在步驟314，如果感測(cè)到的溫度低于預(yù)定確定的溫度閾值且不存在斷開聯(lián)系，則控制器200增加振動(dòng)作用的振幅并控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120施加經(jīng)修改的振動(dòng)性作用。因?yàn)橐呀?jīng)確定沒有斷開聯(lián)系，所以影響作業(yè)物料Z的不期望的后果的風(fēng)險(xiǎn)可以最小化。振動(dòng)作用的振幅的增加在量級(jí)上可以是百分比增加或增量增加。
[0036]在步驟316，如果在步驟306感測(cè)到的作業(yè)物料的溫度高于預(yù)先確定的溫度閾值，則利用介于作業(yè)物料Z的表面S與第一滾壓滾筒110和/或第二滾壓滾筒112之間的感測(cè)到的或以其它方式計(jì)算出的接觸力來確定斷開聯(lián)系是否已經(jīng)發(fā)生。步驟316可與步驟310在確定斷開聯(lián)系是否已經(jīng)發(fā)生上基本相似。
[0037]在步驟318，如果感測(cè)到的溫度高于預(yù)先確定的溫度閾值且存在斷開聯(lián)系，則控制器200減小振動(dòng)作用的振幅并控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120施加經(jīng)修改的振動(dòng)作用。振動(dòng)作用的振幅的減小使由斷開聯(lián)系造成的不期望的后果的風(fēng)險(xiǎn)最小化。因?yàn)闇囟雀哂陬A(yù)先確定的溫度閾值，所以可利用振動(dòng)作用的減小的振幅來充分壓實(shí)作業(yè)物料Z。振動(dòng)作用的振幅的減小在量級(jí)上可以是百分比減小或增量減小。
[0038]在步驟320，如果感測(cè)到的溫度高于預(yù)先確定的溫度閾值且不存在斷開聯(lián)系，則控制器200繼續(xù)控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120以施加現(xiàn)有的振動(dòng)性作用。因?yàn)橐呀?jīng)確定沒有斷開聯(lián)系且作業(yè)物料Z的溫度高于預(yù)先確定的溫度閾值，所以影響作業(yè)物料Z的不期望的后果的風(fēng)險(xiǎn)可以最小化，并且物料Z可被充分壓實(shí)。
[0039]在步驟312、314、318和320完成后，方法300返回至步驟304，以重復(fù)確定將施加至振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120的振動(dòng)作用的過程?？衫瞄]環(huán)反饋控制器200自動(dòng)執(zhí)行方法300。
[0040]在方法300的替代性方案中，在步驟306感測(cè)到的作業(yè)物料Z的溫度可用于基于查找表來確定振動(dòng)作用。例如，存儲(chǔ)器204可儲(chǔ)存用于多種作業(yè)物料Z的多個(gè)查找表。每個(gè)表可將作業(yè)物料Z的溫度與最佳振動(dòng)振幅和頻率關(guān)聯(lián)起來?；诟袦y(cè)到的溫度，控制器200可查找相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)作用，并將信號(hào)發(fā)送至振動(dòng)性機(jī)構(gòu)120，用以控制振動(dòng)性機(jī)構(gòu)施加相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)作用?？刂破?00可在壓實(shí)過程期間隨著作業(yè)物料Z的溫度變化而持續(xù)不斷地更新振動(dòng)作用。
[0041]在本發(fā)明的另一替代性方案中，作業(yè)物料傳感器130還可以配置成感測(cè)作業(yè)物料Z的密度。作業(yè)物料Z的密度可被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器204中并由控制器200使用以確定振動(dòng)作用。例如，如果作業(yè)物料Z的密度低于目標(biāo)壓實(shí)密度，則振動(dòng)作用的振幅可以增大?；蛘撸绻鳂I(yè)物料Z的密度與目標(biāo)密度一致或大于該目標(biāo)密度，則振動(dòng)作用的振幅可保持不變或減小。將理解的是，目標(biāo)壓實(shí)密度可以是儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器204中且由控制器200使用以確定振動(dòng)作用的值，或者該目標(biāo)壓實(shí)密度可以是由操作者使用以手動(dòng)調(diào)整振動(dòng)作用的值。在優(yōu)選方案中，作業(yè)物料傳感器130配置成在壓實(shí)之后一一例如在第二滾壓滾筒112壓實(shí)作業(yè)物料Z之后一一立即感測(cè)作業(yè)物料Z的密度。
[0042]工業(yè)實(shí)用性
[0043]本發(fā)明提供了用于壓實(shí)作業(yè)物料Z的有利的系統(tǒng)和方法?？刂破?00配置成確定合適的振動(dòng)作用以在壓實(shí)期間施加，這容許壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)100壓實(shí)多種條件下的作業(yè)物料。例如，系統(tǒng)100可壓實(shí)最近鋪設(shè)的作業(yè)物料或先前已經(jīng)鋪設(shè)且已開始沉淀和冷卻的作業(yè)物料。在壓實(shí)操作過程中，可感測(cè)作業(yè)物料Z的參數(shù)(諸如表面溫度)以及壓實(shí)作用的參數(shù)(諸如介于壓實(shí)機(jī)器102與表面S之間的接觸力)。然后，表面溫度和接觸力可用于相應(yīng)地設(shè)定或修改振動(dòng)作用。
[0044]施加特定于作業(yè)物料Z的參數(shù)的振動(dòng)作用可使在壓實(shí)期間對(duì)多遍壓實(shí)的需求最小化。例如，如果作業(yè)物料Z的溫度低于最佳壓實(shí)溫度，則可能要求更多的力來將作業(yè)物料Z壓實(shí)至目標(biāo)壓實(shí)密度。因此，調(diào)整振動(dòng)作用的振動(dòng)參數(shù)、諸如振動(dòng)振幅，可提供有效壓實(shí)作業(yè)物料Z所要求的附加力。
[0045]增大振動(dòng)振幅可能引起不期望的后果，諸如斷開聯(lián)系。應(yīng)當(dāng)使斷開聯(lián)系的可能性最小化，然而在某些情形中使附加的壓實(shí)作業(yè)最小化所帶來的益處可以勝過由斷開聯(lián)系引起的風(fēng)險(xiǎn)。壓實(shí)方法300提供了使控制器200將振動(dòng)作用的振幅增大至在不期望的后果的風(fēng)險(xiǎn)與最小化附加的壓實(shí)作業(yè)的益處之間形成平衡的水平的方式。
[0046]將理解的是，本文中所描述的任意方法或功能可收錄在非瞬時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀媒介中，用于引起控制器200實(shí)現(xiàn)所述方法或功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，包括: 配置成壓實(shí)作業(yè)物料的滾壓滾筒； 聯(lián)接至所述滾壓滾筒的振動(dòng)性機(jī)構(gòu);和 操作地聯(lián)接至所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)的控制器，該控制器配置成基于振動(dòng)參數(shù)來確定振動(dòng)作用，并生成輸出信號(hào)用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)將所述振動(dòng)作用施加至所述滾壓滾筒，所述控制器包括: 至少一個(gè)傳感器，該至少一個(gè)傳感器配置成感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)，并且還配置成感測(cè)所述滾壓滾筒的第二數(shù)據(jù)參數(shù);和 處理器，該處理器配置成基于所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)和所述第二數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算所述振動(dòng)參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)是所述作業(yè)物料的表面溫度，并且其中所述第二數(shù)據(jù)參數(shù)是所述滾壓滾筒與所述作業(yè)物料之間的接觸力。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)傳感器是熱像儀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述振動(dòng)參數(shù)是振動(dòng)力的振幅。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述控制器還配置成確定所述滾壓滾筒與所述作業(yè)物料之間是否已經(jīng)發(fā)生斷開聯(lián)系。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述處理器還配置成基于預(yù)先確定的溫度閾值來計(jì)算所述振動(dòng)力的振幅。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述預(yù)先確定的溫度閾值能由所述壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)的操作者調(diào)整。8.一種用于壓實(shí)作業(yè)物料的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，包括: 配置成輸出振動(dòng)作用的振動(dòng)性機(jī)構(gòu);和 操作地聯(lián)接至所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)的控制器，該控制器配置成基于振動(dòng)參數(shù)來確定振動(dòng)作用，并生成輸出信號(hào)用以控制所述振動(dòng)性機(jī)構(gòu)輸出所述振動(dòng)作用，所述控制器包括: 第一傳感器，其配置成感測(cè)所述作業(yè)物料的第一數(shù)據(jù)參數(shù)； 第二傳感器，其配置成感測(cè)所述壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)的第二數(shù)據(jù)參數(shù);和 處理器，其配置成基于所述第二數(shù)據(jù)參數(shù)和所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)來計(jì)算所述振動(dòng)參數(shù)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述第一數(shù)據(jù)參數(shù)是所述作業(yè)物料的溫度。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)，其中所述第二數(shù)據(jù)參數(shù)是所述壓實(shí)機(jī)系統(tǒng)與所述作業(yè)物料之間的接觸力。
【文檔編號(hào)】E01C19/28GK106049237SQ201610212978
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月7日 公開號(hào)201610212978.3, CN 106049237 A, CN 106049237A, CN 201610212978, CN-A-106049237, CN106049237 A, CN106049237A, CN201610212978, CN201610212978.3
【發(fā)明人】N·奧特肯, J·馬索勒克, M·比伯多夫, B·唐寧
【申請(qǐng)人】卡特彼勒路面機(jī)械公司