一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法与流程

本发明涉及路面施工建造，尤其涉及一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法。

背景技术：

1、无人驾驶施工已经成为了路面施工领域重要的发展方向。在无人驾驶施工过程中，在摊铺区域边缘位置需要进行贴边作业，这也是无人驾驶控制的困难环节。贴边作业既需要保证压路机的作业轮与摊铺边缘尽可能接近以保证压实质量，又要避免作业轮碾压至路沿石或边缘外侧损毁施工设施。

2、传统以人工为主的贴边碾压模式，可通过目测对作业轮位置进行随时调整，但无人驾驶场景下，目前的感知设备和控制方法难以达到人工观测的精度和灵活程度，因此大多仅依赖于设计文件中的边缘坐标进行控制。但由于控制器的精度限制、定位感知器的误差限制，甚至摊铺机摊铺区域与设计区域的误差，会导致此类控制方式难以真实贴合实际施工状况，无法精准、灵活实现无人驾驶贴边碾压作业。

3、另外，现有技术中多依赖于实时的贴边状态检测来实现压路机的实时控制，但此类方法对贴边传感器的精度、压实控制的准确性要求极高，且需要对每一台自动驾驶压路机进行大量标定测试，较难规模化推广应用。

4、因此，亟待设计一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，解决上述现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或者改进需求，本发明提供了一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其目的在于实现多工区连续贴边作业，提高了贴边作业控制的可靠性和稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，所述方法包括以下步骤：

4、步骤s1：获取无人驾驶压路机待压实区域的设计文件，提取压实边界的坐标信息，构建需贴边作业的边缘坐标向量；

5、步骤s2：根据所述压实边界坐标信息，将待压实区域沿压实方向划分为1~n个压实工区，并将边缘坐标向量拆分为~个坐标向量；

6、步骤s3：获取摊铺机已摊铺区域的中心点坐标信息，根据摊铺宽度计算需贴边作业一侧摊铺边缘坐标向量，并根据压实工区的起终点进行匹配，拆分为坐标向量~；

7、步骤s4：无人驾驶压路机驶入第1个工区并执行贴边作业时，计算与的平均偏差，确定阈值，通过比对平均偏差和阈值准则确定第1个工区内贴边控制的目标边缘坐标向量进行循迹行进，所述无人驾驶压路机贴边作业的循迹行进采用基于预瞄点的pid控制，贴边作业过程中，通过贴边检测传感器实时计算碾压轮边缘与摊铺边界的距离，形成第1工区的距离向量；

8、步骤s5：无人驾驶压路机完成第1工区作业并即将进入第2工区作业时，根据步骤s4中的准则确定第2工区的目标边缘坐标向量，随后根据步骤s4中计算的距离向量进行相反方向的偏移，形成更新后的边缘坐标向量，无人驾驶压路机根据边缘坐标向量执行第2工区的贴边作业；

9、步骤s6：无人驾驶压路机完成第2~n-1工区作业并即将进入第3~n工区作业时，根据步骤s5计算边缘坐标向量，并执行贴边作业。

10、作为本申请的一实施例，所述步骤s1中边缘坐标向量为一系列离散的坐标点，坐标点间隔为0.1m~1m。

11、作为本申请的一实施例，所述步骤s2中压实工区为矩形，长度为20~40m，相邻压实工区在长度方向上有重叠区，所述重叠区长度为2~10m。

12、作为本申请的一实施例，所述步骤s3中摊铺机已摊铺区域的中心点坐标信息通过安装在摊铺机上的定位模块连续获取，测量摊铺机中心点距离待贴边作业方向上熨平板边缘的长度，根据中心点坐标进行平移计算摊铺边缘坐标向量。

13、作为本申请的一实施例，所述步骤s4中通过比对平均偏差和阈值准则确定第1个工区内贴边控制的目标边缘坐标向量进行循迹行进具体包括：

14、若，以作为目标边缘坐标向量；

15、若，以作为目标边缘坐标向量。

16、作为本申请的一实施例，所述与的平均偏差的计算方法采用曼哈顿距离、切比雪夫距离、欧式距离中的一种。

17、作为本申请的一实施例，所述步骤s4中用于实时计算碾压轮边缘与摊铺边界的距离的贴边检测传感器采用图像、激光雷达、激光测距传感器中的一种。

18、作为本申请的一实施例，所述步骤s5中目标边缘坐标向量在根据距离向量进行相反方向的偏移计算时，先对目标边缘坐标向量和距离向量进行对齐，并将距离向量进行重采样使得其维度与目标边缘坐标向量一致。

19、本发明的有益效果为：

20、1、本发明结合了设计文件数据、实时摊铺的坐标数据以及压路机贴边检测数据，通过多源数据交叉比对和融合校准的方法，实现多工区连续贴边作业，提高了贴边作业控制的可靠性；相较传统仅依赖于车端贴边检测器的控制方法，误差控制更容易、更可靠；

21、2、本发明通过根据压实边界坐标信息，将待压实区域沿压实方向划分为1~n个压实工区，契合现有无人驾驶压实的“多工区”作业模式，以当前工区作业的误差状况作为下一工区作业的调控参数，可以实现贴边控制模型的及时修正，增加了可靠性，提高了无人驾驶压路机贴边碾压的精确性；

22、3、本发明通过提供多种平均偏差计算方法，在不同的作业场景下，可以对比选用最合适的偏差计算模型，以提高无人驾驶压路机贴边控制的稳定性。

技术特征：

1.一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s1中边缘坐标向量为一系列离散的坐标点，坐标点间隔为0.1m~1m。

3.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s2中压实工区为矩形，长度为20~40m，相邻压实工区在长度方向上有重叠区，所述重叠区长度为2~10m。

4.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s3中摊铺机已摊铺区域的中心点坐标信息通过安装在摊铺机上的定位模块连续获取，测量摊铺机中心点距离待贴边作业方向上熨平板边缘的长度，根据中心点坐标进行平移计算摊铺边缘坐标向量。

5.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s4中通过比对平均偏差和阈值准则确定第1个工区内贴边控制的目标边缘坐标向量进行循迹行进具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述与的平均偏差的计算方法采用曼哈顿距离、切比雪夫距离、欧式距离中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s4中用于实时计算碾压轮边缘与摊铺边界的距离的贴边检测传感器采用图像、激光雷达、激光测距传感器中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，其特征在于，所述步骤s5中目标边缘坐标向量在根据距离向量进行相反方向的偏移计算时，先对目标边缘坐标向量和距离向量进行对齐，并将距离向量进行重采样使得其维度与目标边缘坐标向量一致。

技术总结
本发明公开了一种无人驾驶压路机贴边作业控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：构建需贴边作业的边缘坐标向量；步骤S2：将边缘坐标向量拆分为~个坐标向量；步骤S3：根据摊铺宽度计算需贴边作业一侧摊铺边缘坐标向量，拆分为坐标向量~；步骤S4：计算与的平均偏差，确定阈值，通过贴边检测传感器实时计算碾压轮边缘与摊铺边界的距离，形成第1工区的距离向量；步骤S5：确定第2工区的目标边缘坐标向量，随后根据距离向量进行相反方向的偏移，形成更新后的边缘坐标向量；步骤S6：计算边缘坐标向量，并执行贴边作业。本发明通过上述方法实现多工区连续贴边作业，提高了贴边作业控制的可靠性。

技术研发人员：向晖,胡洁,关宏涛,吴浩,符颖丽,张金龙,夏达东,丁云贺,张宝华
受保护的技术使用者：中建三局集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23