CN111305293A - 一种自动化平地机控制***及其平地方法 - Google Patents

一种自动化平地机控制***及其平地方法 Download PDF

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Abstract

一种自动化平地机控制***，它涉及农业设备技术领域。它包含平地机、铲斗以及控制器，所述铲斗上设有摄像头，所述摄像头用于获取所述铲斗内土方满载情况的图片并发送至所述控制器；所述平地机通过测量未工作时实际地面高度从而确认工作后的作业面高度、并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型；所述控制器根据所述数字高程模型以及所述铲斗内土方满载情况，对所述铲斗的升降和推土板进退进行控制。采用上述技术方案能够实时监测铲斗内的土方满载情况，实现了平地作业全程自动化，具有提高工作效率，减少驾驶员工作量的优势。

Description

一种自动化平地机控制***及其平地方法
技术领域
本发明涉及农业设备技术领域，具体涉及一种自动化平地机控制***及其平地方法。
背景技术
当今农田耕作中平地机的使用已经十分普遍，平地机是土方工程中用于整形和平整作业的主要机械，广泛用于公路、机场等大面积的地面平整作业。平地机在路基施工中，能为路基提供足够的强度和稳定性。它在路基施工中的主要方法有平地作业、刷坡作业、填筑路堤。平地机是一种高速、高效、高精度和多用途的土方工程机械。它可以完成公路重要内容场、农田等大面积的地面平整和挖沟、刮坡、推土、排雪、疏松、压实、布料、拌和、助装和开荒等工作。是国防工程、矿山建设、道路修筑、水利建设和农田改良等施工中的重要设备。
现有的平地机是通过安装卫星平地机或激光平地机进行平地作业，只能通过测量作业区域地形高度从而确定作业平面高度，无法知晓铲斗的满载程度，在作业过程中主要靠驾驶员观察，实时根据铲斗的满载程度，驾驶员相应的控制平地机升降和推土板进退，整个过程人为控制占了很大的一部分。因此无法根据地形灵活对平地机进行升降控制，作业时容易出现吃土量过大的现象，需要作业人员进行调整，导致自动化程度较低，作业效率不高，故需要对此进行改进。
发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种自动化平地机控制***，能够实时监测铲斗内的土方满载情况，实现了平地作业全程自动化，具有提高工作效率，减少驾驶员工作量的优势。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动化平地机控制***，包括平地机、铲斗以及控制器，所述铲斗上设有摄像头，所述摄像头用于获取所述铲斗内土方满载情况的图片并发送至所述控制器；所述平地机通过测量未工作时实际地面高度从而确认工作后的作业面高度、并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型；所述控制器根据所述数字高程模型以及所述铲斗内土方满载情况，对所述铲斗的升降和推土板进退进行控制。
本发明的进一步设置，所述控制器包括神经网络分析处理模块和存储模块；所述存储模块保存有已标注不同满载程度的比对图片，所述神经网络分析处理模块用于将所述铲斗内土方满载情况的图片与所述比对图片进行比较分析，从而对所述铲斗内土方满载情况进行评分。
本发明的进一步设置，所述比对图片包括不同区域、不同土质、不同湿度的土量在铲斗内不同满载程度的照片。
本发明的进一步设置，所述神经网络分析处理模块的评分规则如下表所示：
Figure BDA0002391817970000021
评分规则：根据所述铲斗中的土量占铲斗空间的比例对所述铲斗中土量的满载程度进行评分。
本发明的进一步设置，所述平地机为卫星平地机。
本发明的第二个目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种自动化平地机控制***的平地方法，所述方法基于上述的自动化平地机控制***，解决了现有技术中作业时容易出现吃土量过大的现象，导致作业效率不高，的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动化平地机控制***的平地方法，所述平地方法包括以下步骤：
S1：平地机通过测量未工作时实际地面高度b，获得作业面高度a，并在车载电脑中绘出作业区域的数字高程模型；
S2：摄像头拍摄铲斗的满载情况的图片，并将图片发送至控制器；
S3：神经网络分析处理模块将铲斗内土方满载情况的图片与存储模块内保存的比对图片进行比较分析，从而对铲斗内土方满载程度进行评分；
S4：当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度小于8级时，进入S5；
当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度大于等于8级时，进入S6；
当实际地面高度b低于作业面高度a时，否则进入S7；
S5：控制器控制铲斗高度为b-3或b-5高度，推土板收缩，铲斗装入更多的土量；
S6：控制器控制铲斗高度抬升到b高度，使得铲斗不再铲土，平地机吃土量不再增加；
S7：控制器控制铲斗保持在作业面高度a作业，根据实际地面高度b和铲斗满载程度，对推土板进行外推，铲斗内的土被推出使实际地面高度达到作业面高度。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
本发明一方面通过在铲斗上设置摄像头，由摄像头获取铲斗内土方满载情况的图片并发送至控制器，另一方面由平地机测量未工作时实际地面高度及工作后的作业面高度，并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型，由控制器内神经网络分析处理模块将所述铲斗内土方满载情况的图片与存储模块中的比对图片进行比较分析，从而对铲斗内土方满载情况进行评分。再利用铲斗满载程度结合所绘的数字高程模型对平地机铲斗的升降和推土板进退进行控制，通过对铲斗的满载程度进行评分、监控，减少驾驶人员的工作量，实现平地作业全程自动化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中自动化平地机控制***的结构示意图；
图2是本发明中自动化平地机控制***的平地方法的流程框图。
附图标记说明：1、平地机；2、摄像头；3、控制器；31、神经网络分析处理模块；32、存储模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例：一种自动化平地机控制***，如图1所示，包括平地机1、铲斗以及控制器3，铲斗上设有摄像头2，摄像头2用于获取铲斗内土方满载情况的图片并发送至控制器3；平地机1为卫星平地机，平地机1通过处理高精度卫星天线测量未工作时的实际地面高度从而确认作业面高度，并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型，具体的，先将平地机在地里跑一圈，通过处理高精度卫星天线获取的坐标、高度等数据，得到地面高度平均值，再结合地面高度平均值手动输入作业面高度，控制器3根据数字高程模型以及铲斗内土方满载情况，对铲斗的升降和推土板进退进行自动控制。
在本实施例中，控制器3包括神经网络分析处理模块31和存储模块32；存储模块32保存有已标注不同满载程度的比对图片，比对图片包括不同区域、不同土质、不同湿度的土量在铲斗内不同满载程度的照片，从而防止采样差异，减少评分误差。神经网络分析处理模块31用于将铲斗内土方满载情况的图片与比对图片进行比较分析，利用神经网络技术，从而对铲斗内土方满载情况进行评分。
需要说明的是，神经网络分析处理模块31的评分规则如下表所示：
Figure BDA0002391817970000051
评分规则：根据铲斗中的土量占铲斗空间的比例对铲斗中土量的满载程度进行评分，评分等级包括0-9级，等级越高满载程度越大。
当实际地面高度高于作业面高度，且铲斗满载程度大于等于8级时，说明铲斗吃土情况比较严重，需要将铲斗向上抬起进行调整，当实际地面高度高于作业面高度，且铲斗满载程度小于8级时，可适当调整铲斗高度，使得铲斗内装入更多的土量；当实际地面高度低于作业面高度时，需要对推土板进行外推，使得铲斗内的土被推出使实际地面高度达到作业面高度。进而将平地作业时，通过人工调整平地机1升降和推土板进退的工作交给自动化平地机控制***，通过对铲斗满载程度的评分、监控，配合地形高程模型在平地作业时进行自动控制平地机1升降和推土板进退，减少驾驶人员的工作量，实现平地作业全程自动化。
本实施例还涉及一种自动化平地机控制***的平地方法，如图2所示，该平地方法包括以下步骤：
S1：平地机1通过测量未工作时实际地面高度b，获得作业面高度a，并在车载电脑中绘出作业区域的数字高程模型；
S2：摄像头2拍摄铲斗的满载情况的图片，并将图片发送至控制器3；
S3：神经网络分析处理模块31将铲斗内土方满载情况的图片与存储模块32内保存的比对图片进行比较分析，从而对铲斗内土方满载程度进行评分；
S4：当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度小于8级时，进入S5；
当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度大于等于8级时，进入S6；
当实际地面高度b低于作业面高度a时，否则进入S7；
S5：控制器3控制铲斗高度为b-3或b-5高度，推土板收缩，铲斗装入更多的土量；
S6：控制器3控制铲斗高度抬升到b高度，使得铲斗不再铲土，平地机吃土量不再增加；
S7：控制器3控制铲斗保持在作业面高度a作业，根据实际地面高度b和铲斗满载程度，对推土板进行外推，铲斗内的土被推出使实际地面高度达到作业面高度。
本实施例涉及本发明的工作原理大致如下述：本实施例一方面通过在铲斗上设置摄像头2，由摄像头2获取铲斗内土方满载情况的图片并发送至控制器3，另一方面由平地机1扫描平地机未工作时实际地面高度及工作后的作业面高度，并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型，由控制器3内神经网络分析处理模块31将所述铲斗内土方满载情况的图片与存储模块32中的比对图片进行比较分析，从而对铲斗内土方满载情况进行评分。再利用铲斗满载程度结合所绘的数字高程模型对平地机铲斗的升降和推土板进退进行控制，通过对铲斗的满载程度进行评分、监控，减少驾驶人员的工作量，实现平地作业全程自动化。
以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种自动化平地机控制***，包括平地机(1)、铲斗以及控制器(3)，其特征在于；
所述铲斗上设有摄像头(2)，所述摄像头(2)用于获取所述铲斗内土方满载情况的图片并发送至所述控制器(3)；
所述平地机(1)通过测量未工作时实际地面高度从而确认工作后的作业面高度、并在车载电脑上绘制作业区域的数字高程模型；
所述控制器(3)根据所述数字高程模型以及所述铲斗内土方满载情况，对所述铲斗的升降和推土板进退进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种自动化平地机控制***，其特征在于，所述控制器(3)包括神经网络分析处理模块(31)和存储模块(32)；
所述存储模块(32)保存有已标注不同满载程度的比对图片，所述神经网络分析处理模块(31)用于将所述铲斗内土方满载情况的图片与所述比对图片进行比较分析，从而对所述铲斗内土方满载情况进行评分。
3.根据权利要求2所述的一种自动化平地机控制***，其特征在于，所述比对图片包括不同区域、不同土质、不同湿度的土量在铲斗内不同满载程度的照片。
4.根据权利要求2所述的一种自动化平地机控制***，其特征在于，所述神经网络分析处理模块(31)的评分规则如下表所示：
Figure FDA0002391817960000011
评分规则：根据所述铲斗中的土量占铲斗空间的比例对所述铲斗中土量的满载程度进行评分。
5.根据权利要求1所述的一种自动化平地机控制***，其特征在于，所述平地机(1)为卫星平地机。
6.一种自动化平地机控制***的平地方法，所述方法基于权利要求1-5任一项所述自动化平地机控制***，所述平地方法包括以下步骤：
S1：平地机通过测量未工作时实际地面高度b，获得作业面高度a，并在车载电脑中绘出作业区域的数字高程模型；
S2：摄像头拍摄铲斗的满载情况的图片，并将图片发送至控制器；
S3：神经网络分析处理模块将铲斗内土方满载情况的图片与存储模块内保存的比对图片进行比较分析，从而对铲斗内土方满载程度进行评分；
S4：当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度小于8级时，进入S5；
当实际地面高度b高于作业面高度a时，且满载程度大于等于8级时，进入S6；
当实际地面高度b低于作业面高度a时，否则进入S7；
S5：控制器控制铲斗高度为b-3或b-5高度，推土板收缩，铲斗装入更多的土量；
S6：控制器控制铲斗高度抬升到b高度，使得铲斗不再铲土，平地机吃土量不再增加；
S7：控制器控制铲斗保持在作业面高度a作业，根据实际地面高度b和铲斗满载程度，对推土板进行外推，铲斗内的土被推出使实际地面高度达到作业面高度。
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