RU2703074C1 - Device for road blading operation by motor grader - Google Patents
Device for road blading operation by motor grader Download PDFInfo
- Publication number
- RU2703074C1 RU2703074C1 RU2018147702A RU2018147702A RU2703074C1 RU 2703074 C1 RU2703074 C1 RU 2703074C1 RU 2018147702 A RU2018147702 A RU 2018147702A RU 2018147702 A RU2018147702 A RU 2018147702A RU 2703074 C1 RU2703074 C1 RU 2703074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working body
- controller
- working member
- grader
- roadway
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
- E01C19/12—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials
- E01C19/15—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials for laying-down uncoated stone or similar materials, or for striking-off or spreading same without compacting, e.g. for crushed rock base courses, sand cushions for paving
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
- E02F3/80—Component parts
- E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
- E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
- E02F3/845—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using mechanical sensors to determine the blade position, e.g. inclinometers, gyroscopes, pendulums
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
- G01C21/04—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Architecture (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для возведения дорожного полотна и может быть использовано при строительстве дорог.The invention relates to a device for the construction of the roadway and can be used in the construction of roads.
Известно устройство для профилирования дорожного полотна автогрейдером, в котором автогрейдер оснащен системой mmGPS управления его рабочим органом. Эта система управления, содержащая приемник спутниковой системы навигации, дополнительно оснащена лазерной системой измерения координаты ZРО рабочего органа, обладающей способностью измерять положение рабочего органа с точностью 2мм. Лазерный передатчик формирует лазерную зону высотой 10 м и радиусом 300 м. В результате такого совместного использования спутникового и лазерного оборудования обеспечивается миллиметровая точность высотной отметки рабочего органа. / Системы управления строительной техникой TOPCON. Каталог. Выпуск 3. - 61 с. www.kotek.ru>npload/iblock/cb2/catalog_mc.pdf/A device for profiling a roadway with a grader is known, in which the grader is equipped with a mmGPS control system for its working body. This control system, containing the receiver of the satellite navigation system, is additionally equipped with a laser system for measuring the coordinate Z PO of the working body, which has the ability to measure the position of the working body with an accuracy of 2 mm. The laser transmitter forms a laser zone with a height of 10 m and a radius of 300 m. As a result of such joint use of satellite and laser equipment, millimeter accuracy of the elevation of the working body is ensured. / Control systems for construction equipment TOPCON. Catalog. Issue 3. - 61 p. www.kotek.ru> npload / iblock / cb2 / catalog_mc.pdf /
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства относится то, что в известном устройстве используется лазерная система измерения высотной координаты положения рабочего органа, на работоспособность которой существенное влияние оказывают погодные условия (дождь, туман, солнечная радиация), при которых работает автогрейдер, что делает невозможным получение дорожного полотна с миллиметровым отклонением от проекта при практическом использовании системы.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device include the fact that the known device uses a laser system for measuring the altitude coordinate of the position of the working body, the performance of which is significantly affected by weather conditions (rain, fog, solar radiation), under which a motor grader, which makes it impossible to obtain a roadbed with a millimeter deviation from the project in practical use of the system.
Известно устройство для профилирования дорожного полотна автогрейдером, в котором автогрейдер оснащен системой управления его рабочим органом. Эта система управления содержит приемник спутниковой системы навигации GPS (ГЛОНАСС) и дополнительно оснащен, с целью обеспечения возможности возведения дорожного полотна с требуемой точностью в условиях, где невозможен прием сигналов от спутниковой навигационной системы, инерциальным измерителем, контроллером и органом ручного управления рабочим органом автогрейдера. При этом выделяют две зоны работы автогрейдера: первая предназначена для работы от глобальной спутниковой системы позиционирования, а вторая - для работы от инерциального измерителя. Вторая зона соответствует условиям работы автогрейдера, в которых невозможен прием сигналов спутниковой глобальной навигационной системы. / Патент РФ на изобретение №2572434. Система управления рабочим органом землеройно-транспортной машины. / Коровин В.А., Коровин К.В., // БИ. - 2016. - №1 /. Принято за прототип.A device for profiling a roadway with a grader is known, in which the grader is equipped with a control system for its working body. This control system contains a GPS satellite navigation system (GLONASS) receiver and is additionally equipped, in order to provide the possibility of erecting the roadway with the required accuracy in conditions where it is not possible to receive signals from the satellite navigation system, with an inertial meter, a controller and a manual control body of the grader’s working body. At the same time, two areas of operation of the grader are distinguished: the first is designed to work from a global satellite positioning system, and the second - to work from an inertial meter. The second zone corresponds to the operating conditions of the grader, in which it is impossible to receive signals from the satellite global navigation system. / RF patent for the invention No. 2572434. The control system of the working body of the earth moving machine. / Korovin V.A., Korovin K.V., // BI. - 2016. - No. 1 /. Taken as a prototype.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится большая погрешность измерения положения рабочего органа по координате ZРО при работе автогрейдера в первой зоне, т.е. от комплекта датчиков спутниковой навигационной системы, что делает невозможным получение дорожного полотна с минимальным отклонением от проекта.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include a large error in measuring the position of the working body according to the coordinate Z PO during the operation of the grader in the first zone, i.e. from a set of sensors of the satellite navigation system, which makes it impossible to obtain the roadbed with a minimum deviation from the project.
Сущность группы изобретений заключается в автоматизации процесса профилирования дорожного полотна автогрейдером.The essence of the group of inventions is to automate the process of profiling the roadway with a grader.
Технический результат заключается в повышении точности геометрических параметров возводимого полотна, а также в снижении себестоимости строительства дорожного полотна.The technical result consists in increasing the accuracy of the geometric parameters of the roadbed, as well as in reducing the cost of construction of the roadway.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для профилирования дорожного полотна, состоящем из автогрейдера с ходовым, рулевым устройствами и гидроприводами подъема-опускания и перекоса рабочего органа, оснащенного контроллером, штангой, закрепленной на рабочем органе, на которой смонтирован комплект датчиков спутниковой навигационной системы, определяющий положение средней точки режущей кромки рабочего органа по осям направленным: на восток X, на север Y и вертикально вверх Z в базовой системе координат, формирующей сигналы обратной связи, которые подаются в контроллер, устройством измерения угла поперечного перекоса рабочего органа, сигналы которого подаются в контроллер, задатчиком положения рабочего органа с четырьмя выходными координатами положения средней точки режущей кромки рабочего органа по осям направленным: на восток X, на север Y и вертикально вверх Z и величины угла поперечного перекоса рабочего органа β, формирующим и передающим в контроллер значения этих координат, определенных цифровым проектом дорожного полотна, создаваемого в базовой системе координат, и принятой схемой движения автогрейдера, где все полученные контроллером сигналы после обработки передаются через ходовое и рулевое устройства, а также гидроприводы подъема-опускания и перекоса на рабочий орган автогрейдера, регулируя положение средней точки его режущей кромки и угол поперечного перекоса рабочего органа β, особенность заключается в том, что оно дополнительно снабжено, взаимодействующими между собой, элементами, формирующими альтернативную плоскость, и блоком ультразвуковых, оптических или радиочастотных датчиков альтернативного периодического измерения координаты положения средней точки режущей кромки рабочего органа по оси, направленной вертикально вверх Z, с возможностью передачи сигнала в контроллер, где производится периодическая коррекция сигнала обратной связи по оси, направленной вертикально вверх Z, полученного с помощью спутниковой навигационной системы.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device for profiling the roadway, consisting of a motor grader with running gear, steering devices and hydraulic drives for lifting, lowering and skewing the working body, equipped with a controller, a rod mounted on a working body on which the kit is mounted sensors of the satellite navigation system, which determines the position of the midpoint of the cutting edge of the working body along the axes directed: east X, north Y and vertically px Z in the base coordinate system that forms the feedback signals that are supplied to the controller, by the device for measuring the angle of transverse skew of the working body, the signals of which are fed to the controller, by the positioner of the working body with four output coordinates of the position of the midpoint of the cutting edge of the working body along the axes directed: east X, north Y and vertically up Z and the angle of the transverse skew of the working body β, forming and transmitting to the controller the values of these coordinates defined by digital the project of the roadway created in the basic coordinate system and the adopted grader’s movement scheme, where all the signals received by the controller after processing are transmitted through the running gear and steering device, as well as hydraulic hoist-lowering and skew drives to the grader’s working body, adjusting the position of the midpoint of its cutting edge and the angle of the transverse skew of the working body β, the feature is that it is additionally equipped with elements interacting with each other, forming an alternative plane and a block of ultrasonic, optical or radio frequency sensors of alternative periodic measurement of the coordinate of the position of the midpoint of the cutting edge of the working body along the axis directed vertically up Z, with the possibility of transmitting a signal to the controller, where the feedback signal is periodically corrected along the axis directed vertically up Z, obtained using a satellite navigation system.
Блок датчиков альтернативного периодического измерения расположен на штанге, закрепленной на рабочем органе, а элементы, формирующие альтернативную плоскость, расположены, например, на струнах, натянутых между опорами, установленными, по крайней мере, на одной из границ профилирования дорожного полотна, определяемых технологией производства работ, на высоте, обеспечивающей безопасное проведение работ.The sensor block of the alternative periodic measurement is located on a rod fixed to the working body, and the elements forming the alternative plane are located, for example, on the strings stretched between the supports installed at least on one of the boundaries of the profiling of the roadway, determined by the technology of work at a height that ensures safe work.
Для достижения более высокой точности геометрических параметров возводимого дорожного полотна, необходимо уменьшить погрешность сигнала ZОС обратной связи в системе автоматического управления положением рабочего органа по координате ZРО, путем дополнительного периодического измерения координаты ZРО одним или несколькими альтернативными датчиками и последующего формирования корректирующего сигнала ZК и использования его при вычислении сигнала обратной связи. Заявленное изобретение позволяет значительно повысить точность геометрических параметров возводимого дорожного полотна при профилировании его автогрейдером за счет повышения точности системы автоматического управления положением по координате ZРО рабочего органа автогрейдера путем дополнительной коррекции сигнала обратной связи этой системы управления, для чего осуществляется дополнительное периодическое измерение положения рабочего органа по координате ZРО с помощью одного или нескольких альтернативных датчиков, которые устанавливаются в зоне работы автогрейдера.To achieve higher accuracy of the geometric parameters of the constructed roadway, it is necessary to reduce the error of the feedback signal Z OS in the automatic control system of the position of the working body according to the coordinate Z PO , by additional periodic measurement of the coordinate Z PO by one or more alternative sensors and the subsequent formation of the correction signal Z K and its use in calculating the feedback signal. The claimed invention allows to significantly increase the accuracy of the geometric parameters of the constructed roadway when profiling it by the grader by increasing the accuracy of the automatic position control system in the coordinate Z PO of the working body of the grader by additional correction of the feedback signal of this control system, for which an additional periodic measurement of the position of the working body by coordinate Z PO using one or more alternative sensors that set are fixed in the area of operation of the grader.
На фиг. 1 изображена структурная схема автоматического профилирования дороги автогрейдером, где приняты следующие обозначения: задатчик положения рабочего органа 1, рабочий орган автогрейдера 2, первое устройство сравнения 3, спутниковая навигационная система 4, первый регулятор 5, ходовое устройство 6, второе устройства сравнения 7, второй регулятор 8, рулевое устройство 9, третье устройство сравнения 10, арифметическое устройство И, третий регулятор 12, гидропривод подъема-опускания рабочего органа 13, четвертое устройство сравнения 14, пятое устройство сравнения 15, блок вычисления Z3 16, блок датчиков альтернативного измерения ZРО 17, задатчик ΔZО 18, задатчик ΔZ1 19, динамический фильтр 20, шестое устройство сравнения 21, датчик β 22, четвертый регулятор 23, гидропривод перекоса рабочего органа 24.In FIG. 1 is a structural diagram of automatic grading of a road by a grader, where the following notation is used: positioner of the working body 1, working body of the
На фиг. 2 изображена упрощенная структурная схема автоматического профилирования дороги автогрейдером, где приняты следующие обозначения: задатчик положения рабочего органа 1, рабочий орган автогрейдера 2, спутниковая навигационная система 4, ходовое устройство 6, рулевое устройство 9, гидропривод подъема-опускания рабочего органа 13, блок датчиков альтернативного измерения ZРО 17, датчик β 22, гидропривод перекоса рабочего органа 24, элемент, формирующий альтернативную плоскость 27, контроллер 28.In FIG. 2 shows a simplified structural diagram of automatic grading of a road by a grader, where the following notation is adopted: positioner of the working body 1, working body of the
На фиг. 3 изображен один из возможных вариантов расположения датчиков дополнительного периодического альтернативного измерения координаты ZРО рабочего органа автогрейдера (вид спереди), здесь приняты следующие обозначения: базовая система координат ОБ ZБ ХБ YБ дорожного полотна, рабочий орган автогрейдера 2, спутниковая навигационная система 4, гидропривод подъема-опускания рабочего органа 13, блок датчиков альтернативного измерения ZРО 17 альтернативного периодического измерения координаты ZРО, опора 25, струна 26, элемент, формирующий альтернативную плоскость 27.In FIG. Figure 3 shows one of the possible options for the location of sensors for additional periodic alternative measurements of the coordinate Z RO of the working body of the grader (front view), the following notation is used here: the basic coordinate system О B Z B X B Y B of the roadway, working body of the
На фиг. 4 изображен один из возможных вариантов расположения датчиков дополнительного периодического альтернативного измерения координаты ZРО рабочего органа автогрейдера (вид сверху), здесь приняты следующие обозначения: базовая система координат ОБ ZБ ХБ YБ дорожного полотна, рабочий орган автогрейдера 2, спутниковая навигационная система 4, ходовое устройство 6, рулевое устройство 9, блок датчиков альтернативного измерения ZРО 17 альтернативного периодического измерения координаты ZРО, опора 25, струна 26, элемент, формирующий альтернативную плоскость 27.In FIG. 4 depicts one of the possible options for the location of sensors for additional periodic alternative measurement of the coordinate Z RO of the working body of the grader (top view), the following notation is accepted here: the basic coordinate system О B Z B X B Y B of the roadway, working body of the
Примем для компактности описания следующие оси базовой системы координат: ось, направленную на восток обозначим буквой X; ось, направленную на север обозначим буквой Y; ось, направленную вертикально вверх обозначим буквой Z. Угол перекоса рабочего органа обозначим буквой β. Индексы букв X, Y, Z, β обозначают функциональное назначение сигналов либо перемещений по осуществляемым соответствующим осям или углу.For compact descriptions, we accept the following axes of the basic coordinate system: the axis directed to the east is denoted by the letter X; the north-facing axis is denoted by the letter Y; the axis directed vertically up is denoted by the letter Z. The skew angle of the working body is denoted by the letter β. The indices of the letters X, Y, Z, β denote the functional purpose of the signals or movements along the respective axes or angles.
Устройство для профилирования дорожного полотна состоит из автогрейдера, оснащенного ходовым устройством 6, рулевым устройством 9 и гидроприводом подъема-опускания рабочего органа 13 и гидроприводом перекоса рабочего органа 24, комплектом датчиков спутниковой навигационной системы 4, которая измеряет положение средней точки режущей кромки рабочего органа ХРО, YРО, ZРО в базовой системе координат Об Хб Yб Zб и формирует сигналы обратной связи ХОС.С, YОС.С, ZОС.С, используемые в системах управления. Корме того на автогрейдере установлен датчик β 22 измерения угла поперечного перекоса рабочего органа βРО. Задатчик положения рабочего органа 1 с четырьмя выходными координатами ХРО.З, YРО.З, ZРО.З, βРО.З, значения которых определяются цифровым проектом дорожного полотна, создаваемого в базовой системе координат Об Хб Yб Zб, и принятой схемой движения автогрейдера. Для управления автогрейдером имеются четыре устройства сравнения, четыре регулятора для управления ходовым устройством 6, рулевым устройством 9 и гидроприводом подъема-опускания рабочего органа 13 и гидроприводом перекоса рабочего органа 24. Автогрейдер дополнительно снабжен блоком датчиков альтернативного периодического измерения координаты ZРО - блоком датчиков альтернативного измерения ZРО 17, который формирует сигнал ZРО.A. Формирование этого сигнала происходит за счет того, что вдоль рабочей площадки установлены опоры 25 между которыми натянуты струны 26 на которых, в свою очередь, закреплены элементы, формирующие альтернативную плоскость 27. На автогрейдере имеется пятое устройство сравнения 15 для определения разностного сигнала обратной связи по оси, направленной вертикально вверх Z1 = ZРО.С - ZРО.А, шестое устройство сравнения 14 для определения разностного сигнала системы управления по оси, направленной вертикально вверх ZО = ZРО.З - ZРО.С, задатчик ΔZ1 19 и задатчик ΔZО 18 - задатчики для задания допустимого значения разностного сигнала обратной связи по оси, направленной вертикально вверх ΔZ1 и допустимого значения разностного сигнала системы управления по оси, направленной вертикально вверх ΔZО. Эти сигналы поступают в блок вычисления сигнала обобщенной обратной связи Z3 (блок вычисления Z3 16) по уравнениям The device for profiling the roadway consists of a grader equipped with a running
Затем сигнал Z3 подается через динамический фильтр 20 в арифметическое устройство 11 для определения сигнала обратной связи ZОС = ZРО.С - ZК. Причем первый выход задатчика положения рабочего органа 1 соединен с прямым входом первого устройства сравнения 3, выход которого посредством первого регулятора 5 соединен с входом ходового устройства 6 автогрейдера, выход спутниковой навигационной системы 4 по сигналу положения средней точки режущей кромки по оси, направленной на восток ХРО.С, полученной с помощью спутниковой навигационной системы 4 соединен с инверсным выходом первого устройства сравнения 3, второй выход задатчика положения рабочего органа 1 соединен с прямым входом второго устройства сравнения 7, выход которого посредством второго регулятора 8 соединен с входом рулевого устройства 9 автогрейдера, выход спутниковой навигационной системы 4 по сигналу положения средней точки режущей кромки по оси, направленной на север YРО.С, полученной с помощью спутниковой навигационной системы соединен с инверсным входом второго устройства сравнения 7, третий выход задатчика положения рабочего органа 1 соединен с прямым входом шестого устройства сравнения 21 и с прямым входом третьего устройства сравнения 10, выход третьего устройства сравнения 10 соединен посредством третьего регулятора 12 с входом гидропривода подъема-опускания рабочего органа 13, выход спутниковой навигационной системы 4 по сигналу положения средней точки режущей кромки по оси, направленной вертикально вверх ZРО.С, полученной с помощью спутниковой навигационной системы соединен с прямым входом пятого устройства сравнения 15, с инверсным входом шестого устройства сравнения 21, с входом арифметического устройства 11, выход арифметического устройства 11 соединен с инверсным входом третьего устройства сравнения 10, четвертый выход задатчика положения рабочего органа 1 соединен с прямым входом четвертого устройства сравнения 14, выход которого посредством четвертого регулятора 23 соединен с входом гидропривода перекоса рабочего органа 24, выход датчика β 22 угла перекоса рабочего органа соединен с инверсным входом четвертого устройства сравнения 14, выход блока датчиков альтернативного измерения ZРО 17 соединен с инверсным входом пятого устройства сравнения 15, выход шестого устройства сравнения 21 соединен с первым входом блока вычисления Z3 16, выход задатчик ΔZ1 19 соединен с вторым входом блока вычисления Z3 16 связи, выход пятого устройства сравнения 15 соединен с третьим входом блока вычисления Z3 16, вход задатчика ΔZО 18 соединен с четвертым входом блока вычисления Z3 16, выход блока вычисления Z3 16 соединен посредством динамического фильтра 20 с вторым входом арифметического устройства 11.Then the signal Z 3 is fed through the
Работа автогрейдера происходит следующим образом.The work of the grader is as follows.
В соответствии с технологическим заданием профилирования дороги автогрейдером с требуемыми значениями точности геометрических параметров по координатам X, Y и Z, заданных проектом дорожного полотна и принятой схемой движения автогрейдера, формируется с помощью блока задатчика положения рабочего органа 1 вектор задающих сигналов многомерной системы управления положением ХРО, YРО, ZРО средней точки режущей кромки и углом βРО рабочего органа автогрейдера 2 при его движении. Значениями элемента вектора задаются требуемые величины координаторе, YРО, ZРО, ZРО положения средней точки режущей кромки и угла βРО поперечного перекоса рабочего органа в базовой системе координат OБZБXБYБ при профилировании дорожного полотна. Далее требуемое значение координаты ХРО.З в первом устройстве сравнения 3 сравнивается с сигналом обратной связи XРО.С спутниковой навигационной системы 4, приемник которой закреплен на автогрейдере, затем вычисленное значение ΔХРО = ХРО.З - ХРО.С поступает на первый регулятор 5 координаты ХРо, с которого сигнал подается на ходовое устройство 6 автогрейдера, в результате чего обеспечивается автоматическое управление положением средней точки режущей кромки рабочего органа по координате ХРО. Требуемое значение координаты YРО.З, сформированное в блоке задатчика 1, сравнивается во втором устройстве сравнения 7 с сигналом обратной связи YРО.С спутниковой навигационной системы 4, приемник которой закреплен на автогрейдере, затем вычисленное значение ΔYРО = YРО.З - YРО.С поступает на второй регулятор 8 координаты YРО, с которого сигнал подается на рулевое устройство 9 автогрейдера. В результате чего обеспечивается автоматическое управление положением средней точки режущей кромки рабочего органа по координате YРО.In accordance with the technological task of profiling the road with a grader with the required values of the accuracy of the geometric parameters at the X, Y and Z coordinates given by the design of the roadway and the accepted scheme of movement of the grader, a vector is formed using the unit for setting the position of the working body 1 of the reference signals of the multidimensional control system for the position of X PO , Y PO , Z PO of the midpoint of the cutting edge and angle β PO of the working body of the
Требуемое значение координаты ZРО.З, сформированное в блоке задатчика положения рабочего органа 1, сравнивается в третьем устройстве сравнения 10 сигналом ZОС, вычисленным в арифметическом устройстве 11, далее вычисленное значение ΔZРО = ZРО.З - ZРО.С поступает на третий регулятор 12 координаты ZРО, с которого сигнал подается на гидропривод подъема-опускания рабочего органа 13 автогрейдера, в результате чего обеспечивается автоматическое управление положением ZРО средней точки режущей кромки.The required value of the coordinate Z PO.Z generated in the block of the positioner of the working body 1 is compared in the
Сигнал ZРО.С о положении рабочего органа, измеряемый спутниковой навигационной системой 4, приемник которой закреплен на автогрейдере, подается на первый вход арифметического устройства 11, на инверсный вход четвертого устройства сравнения 14 и на прямой вход пятого устройство сравнения 15. На прямой вход четвертого устройства сравнения подается требуемое значение координаты ZРО.З, сформированное в задатчике положения рабочего органа 1, затем вычисленный в этом устройстве сравнения сигнал ZО = ZРО.З - ZРО.С подается на первый вход блока вычисления 16. На инверсный вход пятого устройства сравнения 15 подается сигнал ZРО.А с выхода блока датчиков альтернативного измерения ZРО 17 положения рабочего органа. Далее сигнал Z1 с выхода пятого устройство сравнения 15 подается на второй вход блока вычисления ZЗ 16, на третий вход этого блока вычисления ZЗ поступает сигнал с задатчика ΔZО 18, а на четвертый вход блока вычисления Z3 16 подается сигнал с задатчика ΔZ1 19. Выходной сигнал Z3 блока вычисления Z3 16 вычисляется по формулам: далее сигнал ZЗ подается на вход динамического фильтра 20, где формируется сигнал ZК, поступающий далее на второй вход арифметического устройства 11.The signal Z RO.C about the position of the working body, measured by the
Требуемое значение угла βРО.З поперечного перекоса рабочего органа, сформированное в блоке задатчика положения рабочего органа 1, сравнивается в шестом устройстве сравнения 21 с сигналом обратной связи βРО.С, измеряемым датчик β 22. Далее сигнал ΔβРО = βРО.З - βРО.С, вычисленный в этом устройстве сравнения, поступает на вход четвертого регулятора 23, с которого сигнал подается на вход гидропривода перекоса рабочего органа 24, в результате чего обеспечивается автоматическое управление поперечного перекоса рабочего органа по углу βРО.The required value of the angle β PO.Z of the transverse bias of the working body, formed in the block of the positioner of the position of the working body 1, is compared in the
При осуществлении изобретения блок задатчика положения рабочего органа 1, третье устройство сравнения 10, четвертое устройство сравнения 14, пятое устройство сравнения 15, шестое устройство сравнения 21, арифметическое устройство 11, задатчик ΔZО 18, задатчик ΔZ1 19, блок вычисления Z3 16, динамический фильтр 20, третий регулятор 12, четвертый регулятор 23 могут быть реализованы, например, на универсальном программируемом контроллере SIMATIC S7-300 /Simatic. Комплекты для комплексной автоматизации. Каталог ST70-2105. Каталог продукции SIEMENS, СПБ:, 2005/.В качестве спутниковой навигационной системы может быть использована, например, система TOPSON 3D ГНСС /Система TOPSON 3D ГНСС для автогрейдеров www.gsi.ru/art.php?id=600.When carrying out the invention, the unit for setting the position of the working body 1, the
Первый регулятора 5 и второй регулятора 8 может заменить, например, машинист автогрейдера, который, наблюдая на мониторе программируемого контроллера, например, SIMATIC S7-300, значения ΔХРО и ΔYРО, формирует воздействия на ходовое и рулевое устройства автогрейдера с помощью, например, джойстика.The first controller 5 and the
В качестве блока датчиков альтернативного измерения ZРО 17 может быть применен, например, ультразвуковой датчик, расположенный на автогрейдере в точке, координату ZРО которой измеряют спутниковая навигационная система, и несколько элементов, формирующих альтернативную плоскость 27, каждый из которых закреплен выше автогрейдера на струнах 26 опор 25, расположенных вдоль трассы рабочей зоны автогрейдера. Опоры 25 закреплены в реперных точках строящегося дорожного полотна. Точность измерения координаты ZРО ультразвуковым датчиком, например, ультразвуковой дальномер типа: SKILL 0520 или КРАТОН ДУ-01 / Промышленные ультразвуковые дальномеры https://market.yandex.ru (дата обращения: 21.03.2018г.). / составляет ±3 мм при диапазоне измерения 0.6-15 м, что существенно превышает точность измерения по координате Z спутниковой навигационной системы, поэтому сигнал ZРО.А с выхода блока датчиков альтернативного измерения ZРО 17 используется для формирования корректирующего сигнала ZК, используемого в цепи обратной связи системы автоматического управления положения рабочего органа по координате ZРО.As an alternative measurement sensor unit Z PO 17, for example, an ultrasonic sensor located on the motor grader at a point whose coordinate Z PO is measured by a satellite navigation system and several elements forming an
В качестве динамического фильтра 20, необходимость которого обусловлена исключением скачкообразного изменения сигнала ZК и тем самым предотвращением резкого изменения положения рабочего органа по координате ZРО, используется, например, апериодическое звено. Использования сигналов ΔZО и ΔZ1, формируемых задатчиком ΔZО 18 и задатчиком ΔZ1 19, в блоке вычисления Z3 16 вычисления ZЗ необходимо для исключения ложного срабатывания процесса формирования сигнала ZК.As a
При профилировании дороги автогрейдером, оснащенным спутниковой навигационной системой, имеет место существенная нестационарность значений выходных сигналов этой системы, измеряющей координаты ХРО, YРО, ZРО средней точки режущей кромки рабочего органа. Наиболее существенно это проявляется по координате ZРО, где погрешность измерения составляет 20-50 мм. Этот фактор не позволяет обеспечить профилирование дороги с требуемой точностью геометрических параметров. Путем применения многомерной системы автоматического управления профилирования дороги автогрейдером, оснащенным спутниковой навигационной системой, блоком датчиков альтернативного периодического измерения координаты ZРО рабочего органа, блока вычисления сигнала ZК и динамического фильтра, с помощью которых выполняется коррекция сигнала обратной связи в системе управления положением рабочего органа по координате ZРО становится возможным обеспечить требуемые показатели точности геометрических параметров дорожного полотна при минимальном расходе энергоресурсов.When profiling a road with a grader equipped with a satellite navigation system, there is a significant non-stationary state of the output signals of this system, which measures the coordinates of X RO , Y RO , Z RO of the midpoint of the cutting edge of the working body. This is most significantly manifested in the coordinate Z PO , where the measurement error is 20–50 mm. This factor does not allow for profiling the road with the required accuracy of geometric parameters. By applying a multidimensional automatic control system for profiling the road with a grader equipped with a satellite navigation system, an alternative periodic sensor unit for measuring the coordinates of the PO coordinates of the working body, the signal calculation unit Z K and the dynamic filter, with the help of which the feedback signal is corrected in the working body position control system by Z coordinate PO it becomes possible to ensure the required accuracy indicators geometric parameters of the roadway at m minimality of energy consumption.
Заявленное устройство позволяет автоматически обеспечить требуемое значение точности геометрических параметров дорожного полотна в процессе его профилирования при нестационарности значения координаты ZРО.С, измеряемой спутниковой навигационной системой. Поскольку точность измерения этой координаты комплектом датчиков спутниковой навигационной системы соответствует 20-30 мм и может достигать, как показали экспериментальные исследования, выполненные с участием авторов настоящей заявки на изобретение, 40-50 мм, что делает невозможным получение дорожного полотна с минимальными отклонениями от проекта, составляющими 2-3 мм.The claimed device allows you to automatically provide the required accuracy of the geometric parameters of the roadway in the process of profiling with non-stationary values of the coordinate Z PO.C , measured by the satellite navigation system. Since the accuracy of measuring this coordinate with a set of sensors of the satellite navigation system corresponds to 20-30 mm and can reach, as shown by experimental studies with the participation of the authors of this application for an invention, 40-50 mm, which makes it impossible to obtain a roadway with minimal deviations from the project, components of 2-3 mm.
С применением заявленного устройства стабилизируется процесс профилирования дороги, в результате чего повышается ее качество.Using the claimed device, the process of profiling the road is stabilized, as a result of which its quality is improved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018147702A RU2703074C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Device for road blading operation by motor grader |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018147702A RU2703074C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Device for road blading operation by motor grader |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2703074C1 true RU2703074C1 (en) | 2019-10-15 |
Family
ID=68280362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018147702A RU2703074C1 (en) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | Device for road blading operation by motor grader |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2703074C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101117809A (en) * | 2007-09-05 | 2008-02-06 | 天津工程机械研究院 | Leveler intelligent leveling system and its method |
US20110118083A1 (en) * | 2008-08-07 | 2011-05-19 | Komatsu Ltd. | Motor grader |
RU2469151C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Paleev's method of defining motor grader blade cutting edge position |
RU2478757C2 (en) * | 2011-06-10 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Method to detect position of cutting edge of motor grader blade |
RU2566153C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Device for location of machine working member |
RU2572434C1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Earthmover working tool control system |
-
2018
- 2018-12-28 RU RU2018147702A patent/RU2703074C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101117809A (en) * | 2007-09-05 | 2008-02-06 | 天津工程机械研究院 | Leveler intelligent leveling system and its method |
US20110118083A1 (en) * | 2008-08-07 | 2011-05-19 | Komatsu Ltd. | Motor grader |
RU2469151C1 (en) * | 2011-06-10 | 2012-12-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Paleev's method of defining motor grader blade cutting edge position |
RU2478757C2 (en) * | 2011-06-10 | 2013-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" | Method to detect position of cutting edge of motor grader blade |
RU2572434C1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Earthmover working tool control system |
RU2566153C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Device for location of machine working member |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2600070C (en) | Method and system for controlling a construction machine | |
CA2791064C (en) | An apparatus and a method for height control for a dozer blade | |
US8594879B2 (en) | GNSS guidance and machine control | |
US6112145A (en) | Method and apparatus for controlling the spatial orientation of the blade on an earthmoving machine | |
JP3818721B2 (en) | Method and system for determining the relationship between a laser plane and an external coordinate system | |
EP2432943B1 (en) | Semiautomatic control of earthmoving machine based on attitude measurement | |
US6655465B2 (en) | Blade control apparatuses and methods for an earth-moving machine | |
US20150240453A1 (en) | Adaptive Control System and Method for Machine Implements | |
US5078215A (en) | Method and apparatus for controlling the slope of a blade on a motorgrader | |
KR101879247B1 (en) | The Working Path Setting Method for Automatic Driving Agricultural Machine | |
CN109958036B (en) | Self-propelled construction machine and method for controlling a self-propelled construction machine | |
US20080087447A1 (en) | Control and method of control for an earthmoving system | |
KR101892472B1 (en) | Tripod for measurement with auto leveling adjustable type, and control system thereof | |
US11555278B2 (en) | Autowidth input for paving operations | |
US20160060845A1 (en) | Implement position control system having automatic calibration | |
RU2703074C1 (en) | Device for road blading operation by motor grader | |
CN104196542A (en) | Tunnel pre-slot-cutting machine and guidance system thereof | |
RU2707614C1 (en) | Road profiling method for motor grader | |
RU2469151C1 (en) | Paleev's method of defining motor grader blade cutting edge position | |
JP6878051B2 (en) | How to get the position correction amount of the soil removal plate | |
RU2478757C2 (en) | Method to detect position of cutting edge of motor grader blade | |
JPS5921836A (en) | Finishing work of ground to given shape | |
RU2566153C1 (en) | Device for location of machine working member | |
RU148820U1 (en) | MACHINE FOR CLEANING | |
Lopaukh | APPLICATION OF THREE-DIMENSIONAL (3D) MODELS IN ROAD CONSTRUCTION |