铣刨机越障控制方法和铣刨机与流程

专利2025-11-14  23


本发明属于铣刨机,具体涉及铣刨机越障控制方法和铣刨机。


背景技术:

1、铣刨机是筑路机械领域常见的作业机械之一,主要用于对旧路面进行铣刨切割作业。由于铣刨机的作业环境较为复杂,铣刨机机身庞大且机身前端还设有输料机构,驾驶员的视野受到阻挡,难以及时准确地观察到施工路面上的井盖、桥梁伸缩缝等障碍物,传统的作业方式通常需要多个路面作业人员对铣刨机的作业操作提供辅助引导,劳动强度大,工作效率低,且存在一定的安全隐患。虽然现有技术中提供了一些辅助检测障碍物的避障控制方案,例如通过激光雷达检测识别障碍物并控制车体重新规划路径以避开障碍物,但上述方案的检测识别手段较为简单,并采用重新规划路径绕开或避开障碍物的方式,若应用于铣刨机等大型作业机械会在障碍物附近遗留较大面积未铣刨路面,需要后续人工作业,且重新规划路径的避障方式对正常的铣刨作业流程产生较大影响,作业效率较低,且存在一定的安全隐患,因而上述方案不适于在铣刨机中应用。


技术实现思路

1、有鉴于此,为改善现有技术中所存在的上述问题中的至少一个,本发明提供了一种铣刨机越障控制方法和铣刨机。

2、本发明的第一方面提供一种铣刨机越障控制方法,应用于具有图像采集系统的铣刨机,图像采集系统用于采集铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息和铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息。铣刨机越障控制方法包括:

3、步骤s100:在铣刨机作业过程中,获取铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息,并识别第一图像信息中的障碍物;

4、步骤s200:获取铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息,并根据第二图像信息确定障碍物与铣刨工作装置之间的间距;

5、步骤s300:根据间距控制铣刨工作装置提升以跨越障碍物;

6、其中,在铣刨机的行进方向上,第一路面区域位于第二路面区域的前方。

7、在一种可行的实现方式中,步骤s100:在铣刨机作业过程中,获取铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息,并识别第一图像信息中的障碍物,包括:

8、步骤s110:在铣刨机作业过程中,以预设频率持续获取铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息;

9、步骤s120:对第一图像信息进行预处理,得到预处理图像;

10、步骤s130:通过预设的障碍物检测模型对预处理图像进行检测,以确定障碍物的尺寸信息和第一位置信息;

11、其中,预处理包括畸变校正处理、裁剪处理,障碍物检测模型预设于铣刨机的控制器中。

12、在一种可行的实现方式中,步骤s130:通过预设的障碍物检测模型对预处理图像进行检测,以确定障碍物的尺寸信息和第一位置信息,包括:

13、步骤s131:通过预设的障碍物检测模型对预处理图像进行图像分割处理;

14、步骤s132:提取分割后图像中障碍物的像素特征,以确定障碍物在图像中的像素尺寸信息;

15、步骤s133:预测障碍物对应于障碍物检测模型中每种类型物的概率值,并根据概率值与第一阈值的大小关系确定障碍物的类型;

16、步骤s134:采用非极大值抑制法识别障碍物的iou值,根据iou值以及像素尺寸信息确定障碍物的尺寸信息和第一位置信息;

17、步骤s135:将障碍物标记为目标障碍物,并将目标障碍物的尺寸信息、第一位置信息以及像素特征存储于控制器中;

18、步骤s136:根据目标障碍物的第一位置信息确定目标障碍物与铣刨工作装置之间的第一间距d1,并在间距d1<第一距离阈值d1时,控制铣刨机降低行驶速度;

19、步骤s137:控制铣刨机的警报提示装置持续输出警报提示信息。

20、在一种可行的实现方式中,步骤s200:获取铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息,并根据第二图像信息确定障碍物与铣刨工作装置之间的间距,包括:

21、步骤s210:以预设频率持续第二路面区域的第二图像信息;

22、步骤s220:将第二图像信息与第一图像信息中识别出的目标障碍物进行匹配识别,以确定第二图像信息中是否出现目标障碍物;

23、步骤s230:当第二图像信息中出现目标障碍物时,根据目标障碍物的尺寸信息以及铣刨机的车体结构参数,确定目标障碍物的第二位置信息以及目标障碍物与铣刨工作装置之间的第二间距d2。

24、在一种可行的实现方式中,步骤s220:将第二图像信息与第一图像信息中识别出的目标障碍物进行匹配识别,以确定第二图像信息中是否出现目标障碍物,包括:

25、步骤s221:通过预设的障碍物检测模型检测第二图像信息中的障碍物类型和尺寸信息,并与第一图像信息中识别出的目标障碍物进行类型和尺寸比对,生成第一比对结果;

26、若第一比对结果为不同,则执行步骤s222:保持当前工作状态;

27、若第一比对结果为相同,则执行步骤s223:提取第二图像信息中的障碍物的像素特征,并与目标障碍物的像素特征进行比对,生成第二比对结果;

28、若第二比对结果为不同,则执行步骤s222:保持当前工作状态;

29、若第二比对结果为相同,则执行步骤s224:确定第二图像信息中出现目标障碍物。

30、在一种可行的实现方式中,步骤s300:根据间距控制铣刨工作装置提升以跨越障碍物,包括:

31、步骤s310:当第二间距d2<第二距离阈值d2时,控制铣刨工作装置提升至目标高度,并采用融合计算铣刨工作装置在行进方向上的提升状态移动距离;其中,目标高度大于目标障碍物的高度尺寸,且目标高度与目标障碍物的高度尺寸之间保持预设高差;

32、步骤s320:根据铣刨工作装置的结构参数和提升状态移动距离,确定铣刨工作装置是否已跨越目标障碍物;

33、步骤s330:当铣刨工作装置已跨越目标障碍物时,控制铣刨工作装置下降并恢复至初始铣刨深度;

34、步骤s340:控制铣刨机恢复至正常作业的行驶速度;

35、步骤s350:控制警报提示装置停止输出警报提示信息。

36、在一种可行的实现方式中,步骤s310:当第二间距d2<第二距离阈值d2时,控制铣刨工作装置提升至目标高度,并采用融合算法计算铣刨工作装置在行进方向上的提升状态移动距离,包括:

37、步骤s311:当第二间距d2<第二距离阈值d2时,控制铣刨工作装置由初始铣刨深度提升至目标高度,并将初始铣刨深度数据存储于控制器中;

38、步骤s312:采用基于卡尔曼滤波的算法模型,在每个预设周期内根据铣刨机的里程计数据预测下一预设周期内铣刨工作装置的位置信息和移动速度信息;其中,选取位置和速度作为卡尔曼状态变量;

39、步骤s313:根据第一图像信息中铣刨机的位置变化量和速度信息,对里程计数据的累计误差进行修正;

40、步骤s314:对修正后的铣刨工作装置的位置信息和移动速度信息的均值和协方差进行更新;

41、步骤s315:根据更新后的铣刨工作装置的位置信息和移动速度信息,计算得到提升状态移动距离。

42、在一种可行的实现方式中,步骤s320:根据铣刨工作装置的结构参数和提升状态移动距离,确定铣刨工作装置是否已跨越目标障碍物,包括:

43、步骤s321:计算在行进方向上铣刨工作装置的尺寸与目标障碍物的长度尺寸以及前后预设间隙量之和,记为参照长度尺寸;

44、步骤s322:判断提升状态移动距离是否大于参照长度尺寸,生成判断结果;

45、若判断结果为是,则执行步骤s323:确定铣刨工作装置已跨越目标障碍物;

46、若判断结果为否,再次执行步骤s321。

47、本发明的第二方面技术方案还提供了一种铣刨机,包括:铣刨机车体;铣刨工作装置,连接于铣刨机车体的底部,铣刨工作装置能够相对于铣刨机车体进行升降运动;图像采集系统,设于铣刨机车体上,用于采集铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息以及铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息;控制器,设于铣刨机车体上,并与铣刨机车体、铣刨工作装置以及图像采集系统通信连接,控制器根据第一图像信息和第二图像信息识别障碍物,并控制铣刨工作装置跨越障碍物,以执行上述第一方面任一项中的铣刨机越障控制方法。

48、在一种可行的实现方式中,图像采集系统包括:第一图像采集器,设于铣刨机车体的前端,并位于铣刨机车体的横向侧方,用于采集铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息;第二图像采集器,设于铣刨机车体的底部,并在行进方向上间隔设于第一图像采集器的后方,用于采集铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息。

49、本发明的第三方面技术方案还提供了一种电子设备,包括处理器和存储器,其中,存储器中存储有适于在处理器中运行的计算机程序。当处理器运行存储器中的计算机程序时,能够实现上述第一方面任一项中的铣刨机越障控制方法。

50、本发明的第四方面技术方案还提供了一种可读存储介质,可读存储介质中存储有计算机程序,当该计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一项中的铣刨机越障控制方法。

51、本发明的上述技术方案的有益效果:

52、能够利用图像采集系统所获取的第一图像信息和第二图像信息之间的协同和比对操作,根据第一图像信息识别障碍物的相关信息以起预警作用,之后根据第二图像信息进一步具体确定障碍物以及障碍物与铣刨工作装置之间的间距,进而控制铣刨工作装置进行相应的越障操作,克服了单独检测的盲区问题,大幅提高了障碍物识别的准确性,也提高了对铣刨工作装置越障操作控制的准确性,无需改变铣刨机的行进路线,有利于提高施工作业效率和安全性。


技术特征:

1.一种铣刨机越障控制方法,应用于具有图像采集系统的铣刨机,其特征在于,所述图像采集系统用于采集铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息和铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息;

2.根据权利要求1所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

6.根据权利要求4所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

8.根据权利要求6所述的铣刨机越障控制方法,其特征在于,

9.一种铣刨机,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的铣刨机,其特征在于,


技术总结
本发明属于铣刨机技术领域,具体涉及铣刨机越障控制方法和铣刨机。铣刨机越障控制方法包括:在铣刨机作业过程中,获取铣刨机车体前方第一路面区域的第一图像信息,并识别第一图像信息中的障碍物;获取铣刨工作装置前方第二路面区域的第二图像信息,并根据第二图像信息确定障碍物与铣刨工作装置之间的间距;根据间距控制铣刨工作装置提升以跨越障碍物。本发明能够根据第一图像信息识别障碍物的相关信息以起预警作用,并根据第二图像信息具体确定障碍物与铣刨工作装置之间的间距,控制铣刨工作装置进行越障操作,实现多相机协同操作,大幅提高了障碍物识别和越障操作控制的准确性,无需改变铣刨机的行进路线,有利于提高施工作业效率和安全性。

技术研发人员:连武卿,许雪峰,任志国
受保护的技术使用者:湖南三一中益机械有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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