[发明专利]一种基于激光梯度自动可调和定位系统的3D摊铺控制算法

说明书

本发明涉及一种基于激光梯度自动可调和定位系统的3D摊铺控制算法，是现有激光发射器的基础上，通过自动测量激光发射器的激光发射方位角，结合定位系统测量3D摊铺机和激光发射器距离，形成自动闭环控制激光发射器的激光发射角度，使得激光发射器的激光自动跟踪激光探测器，实现了3D摊铺机高程信息的自动跟踪计算，本发明3D摊铺控制算法采用单激光闭环自动跟踪算法，实施过程中无需人工干预，操作简便，配套的硬件成本低，便于大面积的推广。

技术领域

本发明属于3D摊铺智能控制技术领域，涉及一种基于激光梯度自动可调和定位系统的3D摊铺控制算法。

背景技术

3D摊铺技术要实现工程化使用，需要解决的难点主要是激光探测器刚性固定在摊铺机熨平板上跟随地面起伏，激光发射器自动跟踪激光探测器的起伏变化实现毫米级高程测量。目前市面上3D摊铺系统高程测量的方案有两种。第一种是激光发射器采用域激光发射器，激光在竖直方向上一个区间内发射，这样激光接收器可以在竖直方向的一个区间内都能接收到激光信号，激光发射范围大，可以实现全方位高程检测，域激光发射器为国外专利技术垄断，使用成本较高；第二种是激光发射器采用自动全站仪跟踪激光探测器，激光发射器发射和接收都集中在一个设备中，但需要使用多台自动全站仪实现全面激光覆盖，每台自动全站仪的单价高达到15万人民币，因此使用此种方案的造价成本也相对较高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于激光梯度自动可调和定位系统的3D摊铺控制算法，其采用单激光闭环控制技术实现激光自动跟踪激光探测器实现3D摊铺系统的高程测量，并且成本低廉。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于激光梯度自动可调和定位系统的3D摊铺控制算法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1：智能主机自动获取激光发射器的坐标数据、激光发射方向的初始方位角和3D摊铺机的坐标数据；

步骤2：智能主机根据获取的摊铺厚度以及松铺系数同时调整激光发射器的高度和激光探测器的相对高程h，使得激光发射器的初始梯度值为0、激光发射角为0、激光探测器的相对高程h为0；

步骤3：智能主机采集激光探测器的相对高程h；

步骤4：智能主机计算测量3D摊铺机的摊铺厚度，并对实际测量的摊铺厚度与设计的摊铺厚度进行对比后调整熨平板液压系统；

步骤5：智能主机预测下一个桩号的高程变化范围是否在激光探测器的探测窗口范围内；如果在，则执行步骤8；如果不在，则执行下一步骤；

步骤6：智能主机计算激光发射器的梯度值β并发送梯度调整指令进行激光发射器的梯度调整，使得激光发射器的激光发射自动跟踪激光探测器以自动适应不同的地形；

步骤7：智能主机将计算的梯度值β通过无线数传发送给激光发射器，激光发射器按照计算的梯度值β自动调整梯度；

步骤8：智能主机读取梯度值β，如果读取的梯度值β和计算的梯度值β相等，则梯度调整成功；如果读取的梯度值β和计算的梯度值β不相等，则执行步骤6。

进一步，所述步骤6中，所述计算梯度值β具体包括：

通过定位系统定位采集激光发射器和激光探测器的坐标数据，获取地面激光发射器和激光探测器之间的距离L，然后通过方位角测量设备测量出激光探测器与激光发射器的激光发射X轴之间的夹角α，则获得距离L在激光发射X轴平面方向上的投影r；则梯度值。

进一步，所述步骤5中，所述预测下一个桩号的高程变化范围，具体为：通过安装在3D摊铺机上的定位系统获取3D摊铺机的坐标数据进行预测。

进一步，所述的步骤8中，梯度调整成功，则继续执行步骤3，智能主机继续循环采集激光探测器的相对高程h，形成闭环控制。