一种用于压路机的障碍物高速智能自动检测系统技术领域
本实用新型涉及一种自动检测系统，尤其涉及一种用于压路机的障碍物高速智能自动检测系统。
背景技术
压路机是道路工程机械设备的一种，用于对各种路面进行压实作业，广泛用于公路修护工程。压路机在作业过程中经常做频繁的前进与后退行驶，在作业行驶中，通常是通过司机的观察来判断是否有障碍物，司机或车前方或后方人员若注意力不集中、来不及刹车或躲避将会造成人员伤害或设备损坏。
目前，一些产品采用超声波回波时间法检测是否有障碍物和障碍物的距离，这些产品有两个局限，一是由于超声波回波时间法的检测速度相对较慢，在压路机作业行走中不能及时检测距离较远的障碍物；二是由于超声波的扩散角较大，在压路机作业行走中容易误检测压路机侧方的人员或物品。同时，现有产品存在检测报警范围不便调整、检测报警边界不便调整、容易误报、不能按照压路机速度自动调整障碍物报警距离等问题。因此有必要研制一种用于检测压路机作业时前进方向上的障碍物（压路机在作业行驶中压路机行驶方向上的人员或物品统称为障碍物）高速智能自动检测系统。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种安装简便、检测可靠性高的用于压路机的障碍物高速智能自动检测系统。
为解决上述问题，本实用新型所述的一种用于压路机的障碍物高速智能自动检测系统，包括设有前滚筒、后滚筒的压路机；所述压路机的前后分别设有护栏，其特征在于：所述压路机上设有压路机行驶速度传感器，其驾驶室内设有检测和报警总控制器，该驾驶室控制台上设有参数设定触摸屏显示器；所述压路机的驾驶室前后顶端分别设有语音报警器Ⅱ、语音报警器Ⅰ；所述前滚筒上方的所述护栏的顶部设有带方向性声光报警器Ⅱ，该护栏前方的所述前滚筒的挡板处设有光电式障碍物距离探测器Ⅱ；所述后滚筒上方的所述护栏的顶部设有带方向性声光报警器Ⅰ，该护栏后方的所述后滚筒的挡板处设有光电式障碍物距离探测器Ⅰ；所述光电式障碍物距离探测器Ⅰ、光电式障碍物距离探测器Ⅱ、压路机行驶速度传感器分别通过电路相连或通过无线通信与所述检测和报警总控制器的输入端相连；所述带方向性声光报警器Ⅰ、带方向性声光报警器Ⅱ、语音报警器Ⅰ、语音报警器Ⅱ分别通过电路相连或通过无线通信与所述检测和报警总控制器的输出端相连；所述参数设定触摸屏显示器通过通讯线缆与所述检测和报警总控制器相连。
所述光电式障碍物距离探测器Ⅰ与所述光电式障碍物距离探测器Ⅱ均包含有2~100个光电式距离检测传感器，该2~100个光电式距离检测传感器均匀分布在一个半圆平面上；所述半圆的直径为1~300毫米。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用光电脉冲测距技术，具有更快的检测速度，能及时检测距离较远的障碍物。
2、本实用新型检测范围为由多个光柱呈半圆形并排分布覆盖了角度为180度的一个立体区域，可以全方位、无盲区的检测压路机在前进方向的障碍物情况。
3、本实用新型可根据压路机作业需求对系统报警参数进行调整，提高检测方法的适用性与灵活性。
4、本实用新型安装简便，检测可靠性高，而且可以长时间使用，可用于自动检测压路机在作业行驶中压路机行驶方向上的人员或物品的距离、并自动根据障碍物距离和障碍物距离的变化情况发出报警信号或自动控制压路机刹车。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的系统结构图。
图2为本实用新型中由6个光电式距离检测传感器构成的光电式障碍物距离探测器图。
图3为本实用新型中由12个光电式距离检测传感器构成的光电式障碍物距离探测器图。
图4为本实用新型的完全功能系统安装侧视图。
图5为本实用新型的完全功能系统检测俯视图。
图6为本实用新型智能报警算法主要流程图。
图中：1—光电式障碍物距离探测器Ⅰ；2—带方向性声光报警器Ⅰ；3—语音报警器Ⅰ；4—检测和报警总控制器；5—参数设定触摸屏显示器；6—压路机行驶速度传感器；7—光电式距离检测传感器；8—光柱；9—压路机；10—前滚筒；11—后滚筒；12—护栏；13—可检测区域；14—报警区域；15—光电式障碍物距离探测器Ⅱ；16—带方向性声光报警器Ⅱ；17—语音报警器Ⅱ。
具体实施方式
如图1、图4所示，一种用于压路机的障碍物高速智能自动检测系统，包括设有前滚筒10、后滚筒11的压路机9。压路机9的前后分别设有护栏12。
压路机9上设有压路机行驶速度传感器6，其驾驶室内设有检测和报警总控制器4，该驾驶室控制台上设有参数设定触摸屏显示器5；压路机9的驾驶室前后顶端分别设有语音报警器Ⅱ17、语音报警器Ⅰ3；前滚筒10上方的护栏12的顶部设有带方向性声光报警器Ⅱ16，该护栏12前方的前滚筒10的挡板处设有光电式障碍物距离探测器Ⅱ15；后滚筒11上方的护栏12的顶部设有带方向性声光报警器Ⅰ2，该护栏12后方的后滚筒11的挡板处设有光电式障碍物距离探测器Ⅰ1。
光电式障碍物距离探测器Ⅰ1、光电式障碍物距离探测器Ⅱ15、压路机行驶速度传感器6分别通过电路相连或通过无线通信与检测和报警总控制器4的输入端相连；带方向性声光报警器Ⅰ2、带方向性声光报警器Ⅱ16、语音报警器Ⅰ3、语音报警器Ⅱ17分别通过电路相连或通过无线通信与检测和报警总控制器4的输出端相连；参数设定触摸屏显示器5通过通讯线缆与检测和报警总控制器4相连。
其中：
光电式障碍物距离探测器Ⅰ1与光电式障碍物距离探测器Ⅱ15均包含有2~100个光电式距离检测传感器7，该2~100个光电式距离检测传感器7均匀分布在一个半圆平面上；半圆的直径为1~300毫米。
光电式障碍物距离探测器Ⅰ1与光电式障碍物距离探测器Ⅱ15采用光电脉冲测距技术检测障碍物的距离，并把检测结果转换为数字通信信号，传递给检测和报警总控制器4。光电式距离检测传感器7发出圆锥形光柱8，多个光柱8呈半圆形并排分布覆盖了角度为180度的一个立体区域，即可检测区域13；区域的高度为单个圆锥形光柱的高度。光电式障碍物距离探测器Ⅰ1与光电式障碍物距离探测器Ⅱ15采用循环扫描方式工作，依次测量出每个光电式距离检测传感器7前障碍物的距离。每个光电式距离检测传感器7检测自身圆锥形光柱8内的障碍物的距离。光电式障碍物距离探测器Ⅰ1与光电式障碍物距离探测器Ⅱ15检测结果是一个“障碍物距离数组”，该数组长度与光电式距离检测传感器7的数量相等。
带方向性声光报警器Ⅰ2与带方向性声光报警器Ⅱ16的作用是接收检测和报警总控制器4的控制信号，根据控制信号发出啸叫报警声音和红色闪光报警，提醒压路机9前进方向上的人员注意。带方向性声光报警器Ⅰ2与带方向性声光报警器Ⅱ16发出的报警声音和光线的强度在压路机9前进方向上最强，在压路机9前进方向的反方向最弱，以避免对压路机9司机的驾驶操作造成影响。
语音报警器Ⅰ3与语音报警器Ⅱ17的作用是在压路机9倒向行驶过程中，接收检测和报警总控制器4的控制信号，根据控制信号发出“倒车请注意”语音提示，具体部件可采用通用语音报警器。
检测和报警总控制器4是一个计算机系统，可以采用通用的可编程控制器或通用的嵌入式控制器或通用计算机。检测和报警总控制器4接收压路机行驶速度传感器6发送的压路机9速度信号、光电式障碍物距离探测器Ⅰ1与光电式障碍物距离探测器Ⅱ15发送的障碍物距离信号，并不断反复循环运行，经智能报警算法（如图6所示），最后根据智能报警算法运行计算结果发出是否刹车信号，刹车信号是一个干接点开关，通常情况下是闭合的。
参数设定触摸屏显示器5提供了一个人工调整系统工作参数、报警参数的显示和输入界面，具体部件可采用通用的工业触摸屏。
压路机行驶速度传感器6用于检测压路机行驶速度和方向，具体部件可采用通用旋转编码器、转速仪、测速仪等通用传感器或仪器。
如图2所示，为含有6个光电式距离检测传感器7的光电式障碍物距离探测器Ⅰ1或光电式障碍物距离探测器Ⅱ15的示意图，其中每30度排列一个光电式距离检测传感器7，通过光电式距离检测传感器7发出圆锥形光柱8进行检测。
如图3所示，为含有12个光电式距离检测传感器7的光电式障碍物距离探测器Ⅰ1或光电式障碍物距离探测器Ⅱ15的示意图，其中每15度排列一个光电式距离检测传感器7，通过光电式距离检测传感器7发出圆锥形光柱8进行检测。
如图5所示，为本实用新型完全功能系统检测俯视图，其中可检测区域13为一个呈半圆形分布区域，报警区域14可自行设定，一般为沿滚轮方向的矩形区域。当有障碍物在报警区域14内出障碍物存在的时间超过设定的“时限”，则触发刹车信号。
使用时，本实用新型报警参数可随时调整。根据压路机9作业需求，参数“报警时间”、“时限”、“修正系数”数组可通过参数设定触摸屏显示器5随时调整。“报警时间”和“时限”的取值范围在0.1秒~10秒之间，“修正系数数组”中元素的取值范围在0~10之间；“修正系数数组”中元素的特征在于对应于压路机9前进方向车轮正方向靠中间的数值大于靠边缘的数值。
本实用新型工作时发出刹车信号的规则是：压路机9前进方向车轮正方向范围内的障碍物距压路机9前进方向车轮正方向的距离小于压路机9的行驶速度乘以设定的“报警时间”乘以设定的“修正系数”，且障碍物存在的时间超过设定的“时限”；同时，存在时间小于设定“时限”的障碍物不会触发刹车信号的发出。
压路机9前进方向车轮正方向范围内的障碍物距压路机9前进方向车轮正方向的距离为光电式障碍物距离探测器Ⅰ1或光电式障碍物距离探测器Ⅱ15测量的“障碍物距离”数值乘以“障碍物和压路机9前进方向车轮前边沿的夹角”的正弦函数值。
“障碍物和压路机9前进方向车轮前边沿的夹角”以光电式障碍物距离探测器Ⅰ1或光电式障碍物距离探测器Ⅱ15为顶点，以压路机9前进方向车轮前边沿为一边，以通过光电式障碍物距离探测器Ⅰ1或光电式障碍物距离探测器Ⅱ15和障碍物的直线为另外一边构成。
本实用新型检测到障碍物时，报警信号的发出条件与压路机9速度具有相关性：当压路机9的速度越高时，刹车信号发出时的障碍物的距离越大；当压路机9速度越低时，障碍物的距离越小。
本实用新型检测到障碍物时，报警信号的发出条件与障碍物及压路机9的相对位置具有相关性：处于压路机9前进方向靠中间位置的障碍物报警距离较长，靠边缘位置障碍物报警距离较短。