本发有总的涉及一种用于铺路的沥青滚平机，特别是涉及用于沥青滚平机的一种自动控制系统。 自动化是有效和经济筑路的一个关键性因素，在研制用于沥青滚平机各方面的自动控制系统方面已作了很多努力。例如，本发明的发明人先前曾公开了一种用于沥青滚平同的自动控制方向的装置（日本专利申请，二次出版，H4-32883），和一种用于控制沥青滚平机整平板的操作的装置（日本实用新型申请第H3-34781号）。
自动控制方向的装置（H4-32883）被设计成根据三个光敏元件所发出地信号来检测沥青滚平机（以下简称为滚平机）的运行方向，该三个光敏元件设置在一个滚平机体前面部份侧边上用以探测一条设置在路边的基准线。
整平板是一种用以在道路一个限定区域内整平沥青以便与路的边沿适当地对齐的装置，它被配置在滚平机的边侧部分。整平板要求能根据滚平机相对于基准线的位置伸展或收缩。在一个常规的滚平机中，这个工作是由一个滚平机操作者用手来完成的，该操作者控制着多个液压缸中的流体压力以便根据他对基准线的视觉确认和一个整平板管理人的指示使液压缸向左或向右运动。整平板管理人负责铺路的质量，他可被要求从一边走到另一边监测运行的方向，或者他也可能选择将监控路面宽度的工作分配给几个巡边人员来观察所放下的沥青的边缘，从而使他可以专心致力于维持铺路质量的任务。这种工作条件一般是不够满意的，最后还需用人力来校正路面的宽度以及其它一些劳动量大的校正措施。
对这种常规方法的一个改进是在上述的发明（H3-34781）中达成的，它提供一种探测器，例如一个CCD摄象机来探测基准线，从而由一个整平板控制装置来控制整平板的伸展和收缩。
然而，上述的整平板控制装置存在下述问题。当探测器放置在滚平机的后面部分，且如果路面宽度变窄了，整平板的前缘就突出于道路的外面，造成沥青混合物被卸在基准线的外面。当基准线是以突出地面的路边物为基准时这种类型的设计也是不合适的，因为整平板将会碰上这种物体。
为了滚平机的有效操作，对滚平机进行整体的自动控制是理想的，它能够适合于宽度不断变化的道路。然而，在研制一种用于上述装置的控制系统中，发现可以在滚平机不同位置处放置两套传感器，一套用于方向控制，一套用于整平板控制。但这又造成一个问题，即该系统变得很复杂，控制系统的造价增高。
本发明的目的在于在使用一个具有多个用以整平沥青的整平板的沥青滚平机时提供一个简单和廉价的控制系统与一个沥青滚平机的自动的转向控制相结合用以控制铺路工作。
上述目的是通过在一个沥青滚平机中使用一种用以控制多个整平板的伸展和收缩的机构来达成的，该机构包括：一个安置在一个车辆机件上用以向沥青滚平机的左方或右方伸展或收缩多个整平板以便完成整平工作的整平板控制装置;一个安置在一个整平板侧边区域内用以确定一条相对于一条路边线产生的基准线的位置的探测装置;一个用以根据来自探测装置的输出数据控制整平板控制器的操作的主控制器。
一个整平板上可以设置上述的整平板控制器，它包括在整平板一侧的一个前探测装置和一个后探测装置，根据前、后探测装置可以确定路面是否变宽了，变窄了或是维持在一个恒定的宽度。因此，在所有各种道路宽度的情况中，本发明的整平板控制器总是能够防止整平板的端头部分伸出基准线之外。
上述构形的整平板控制器被结合在一个包括一个本发明的沥青滚平机转向机构的自动控制系统中，从而可以使用比较廉价的控制系统以完成一个有效的铺路作业。自动控制机构包括：一个用以控制具有多个进行整平作业的整平板的沥青滚平机的运行方向的转向装置;一个用以控制多个整平板向沥青滚平机的左方或右方伸展或收缩的整平板控制器;一个安置在一个整平板侧边区域内用以确定一条相对于一条路边线产生的基准线的位置的探测装置;一个用以控制整平板控制器的操作的主控制器;和一个用以按照来自探测装置的输出数据导引沥青滚平机移动的转向装置。
整平板上可以设置上述的整平板控制器，这种控制器包括装在整平板侧边上的一个前探测装置和一个后探测装置用以产生一个沿着路边的基准线的图象，所形成的图象被用作为一个控制指导以确定沥青滚平机相对于基准线的偏离量。探测装置与整平板控制器相互电气连接以便使整平板相对于基准线的位置得到自动的伸展或收缩调整。
本发明的用于使沥青滚平机转向的自动控制机构与上面所述的整平板控制器相结合就可进行有效和低成平的铺路作业。
图1是一幅示意平面图显示出一个沥青滚平机的主要部件的布局;
图2显示车辆机件的转角与偏离角之间的关系;
图3显示转向角与偏离角之间的关系;
图4说明转向的纠正操作;
图5是一幅示意图说明整平板和整平板控制装置之间的关系;
图6是本发明控制装置布局的一个例子;
图7是生成的图象显示的一个例子;
图8是一幅显示出控制装置和探测装置的相互关系的方块图;
图9是一幅示意图说明整平板伸展和收缩的控制操作;
图10是方向控制操作的流程图;
图11是一幅示意图显示另一探测装置的布局;
图12是一幅示意图显示又一探测装置的布局。
以下将对本发明的较佳实施例参照图1至8予以说明。
在这些附图中，标号1指的是一个沥青滚平机（下文中简称滚平机）。滚平机1上配置有一个车辆机件2，在其前面部份有一个料斗3，而在其后面部分有一个螺旋件5，螺旋件的作用是将从料斗3由一个进料器4送来的沥青混合物散发到滚平机1的左方和右方上。滚平机1上还配置有一对左、右的整平板6用以整平由螺旋件5散发出的沥青。车辆机件2上配置有一对前轮2a（参看图2）和一对后轮2b，利用转向装置10（参见图8）使前轮2a绕着一个转向主销2c向左或右转动就能改变其运行方向。一个坐在设置在车辆机件2上的驾驶座位7上的操作者常握着滚平机的操作。
该对整平板6设置成使其中一个整平板稍前于另一个，而且可以由一个整平板控制器8将其独立于另一个予以控制使整平板6向左或向右伸展。在整平板控制装置8的每一个液压控制管路中有一个电磁开关阀（称作EM-开关阀）9，如图8中所示，用于改变整平板控制装置8移动的方向。每个整平板6上都设置有一个端板6a。车辆机件2由一个液压马达12所驱动，马达12的速度由一个比例阀11加以变动（参看图8），该速度由一个移动速度探测器13所监控。滚平机1的这种结构是人们所熟悉的。
在每个端板6a的侧表面上沿着一条平行于车辆机件2纵向中心线的线上安装有一个与一个后探测装置15分开安置的前探测装置14。探测装置14、15分别由一个半导体激光发射器16（参看图6）和一个CCD摄象机17组成。激光发射器16发射出一条狭长切口形的激光光束，该光束照亮了一条由沿着铺路路边的一些固定物体，例如边右，组成的基准线（平面）A，而摄象机17录下了通过照亮沿着基准线A的固定物体的方式所产生的一条被照亮的线B，并将图象B显示在显示装置17a（参看图7）的屏幕上。图7中显示一个例子，其中显示整平板6处于相对于基准线A的正确位置的情况，在这情况中，图象B相对于一条垂线是对称的，并位于屏幕的水平中心。
滚平机的运行方向可以根据来自一对图8中所示的转向角传感器20a，20b的输出信号调整车辆机件2的转向角α和β（参看图2）来加以改变，传感器20a，20b对绕着转向主销2c转动的一对前轮2a的旋转角度进行监控。
当整平板6的位置没有与基准线A相重合，则可以通过根据来自一个位移传感器18（参看图5）的信号调整整平板6的控制器8的方式进行调节，该位移传感器由设置在整平板6上与一个编码器相结合操作的线性电位器之类的装置组成。表示整平板6的伸展和收缩的整平板的位移显示在一个显示装置19（参看图8）的屏幕上。显示装置17a，19安装在操作人员座位7附近的一个方便位置处。
探测装置14，15电气连接在一个图象处理单元21上。图象处理单元21，移动速度探测器13，位移传感器18，EM-开关阀9，比例阀11，显示装置17a，19，转向装置10，转向角传感器20a，20b和一个报警装置22全部电气连接在主控制器23上。
包括各种微机的主控制器23完成下列功能：
（a）通过以比例阀11控制液压马达12的操作的方式控制车辆机件2的行驶使其以适当的速度运行。
（b）通过EM-开关阀9控制整平板控制器8以便使整平板6伸展或收缩至一个适当位置。
（c）根据来自探测装置14，15的输出信号判断道路的路宽是逐渐变宽还是变窄。
（d）当路面宽度逐渐变宽时，选择后探测装置15并根据来自后探测装置15的输出信号控制整平板6的整平操作。
（e）当路面宽度逐渐变窄时，选择前探测装置14并根据来自前探测装置14的输出信号控制整平板6的整平操作。
（f）当路面宽度维持不变时，选择后探测装置15并根据来自后探测装置15的输出信号控制整平板6的整平操作。
（g）当整平板6不能跟上路面宽度的变化时降低车辆机件2的速度，而当车辆的最低速度仍不能使整平板6适应路面宽度的变化时就使车辆机件2停下来。
（h）完成下列方程式（1），（2）和（3）的计算工作。
R＝L/（sinβ）+d＝｛K2+（2KL/tanα）+（L/tanα）2｝1/2+d …（1）
r＝[｛（R-d）cosβ-（m+K/2）｝2+e2]1/2…（2）
i＝r-｛（R-d）cosβ-（m+K/2）｝ …（3）
其中R：外前轮2a的转弯半径（图2中右方）
L：前轮2a与后轮2b之间的距离
K：转向主销2c的轴线之间的距离
d：转向主销2c和轮与地面接触的中心点之间的距离
α：内轮转向角
β：外轮转向角
r：探测装置14的旋转半径
m：车辆机件2的纵向中心线和探测装置14之间的距离
l：后轮轴心的纵向中心线与探测装置14之间的距离
i：探测装置14在转向时的偏斜量
偏斜量i是根据Ackermann-Jantaud旋转定律来确定的，该定律指出当一个车辆2转弯时，车辆2是绕着前轮2a轴向中心线的延长线与后轮2b轴心的延长线的交点转弯的。
（i）还有，主控制器23担任一列方程式（4）和（5）的计算工作。
它作出下列方程式的计算工作。
θ＝tan-1（m1-m0）/vt …（4）
h≈S-m·sin（90°-θ）-L·cos（90°-θ）-d …（5）
其中：θ：车辆机件2的中心线相对于基准线A偏离角
V：车辆机件2的行驶速度
t：时间
m0：整平板6的初始位置
m1：整平板6在时间t之后的位置
S：基准线A与前轮2a的限制线之间的距离
h：外前轮2a相对于距离S的多余距离
（j）根据从方程式（1）至（5）得出的计算结果，通过输入一些参数，例如，整平板6的位移△m（＝m1-m0）的变化和偏离角θ，和输出转向角β的方式对转向装置10进行数控，使整平板6的位移变化量为△m＝0和偏斜角θ＝0。
一种控制方式可以是一个左侧方式，在其中基准线A是在车辆机件2的左边，或者是一个右侧方式，在其中基准线A是在车辆机件2右边;以及一个中间方式，在其中整平板6在右面或左面的伸展或收缩量都是相同的。
下一步，将对本发明的沥青滚平机自动控制机构的操作予以说明如下。
图9显示出一个只有整平板6的位移自动控制的基本例子。所示的位置（a）是道路D的路宽没有变化的一个例子。在控制器23的显示屏幕显示出一个从与图7中所示的相同的前、后探测装置14、15来的输出图象。从此图象中，控制器23判断出道路尺寸没有变化，并选择后探测装置15来完成整平工作。在这例子中，由于道路宽度没有变化，整平板6不需要移动，整平板6现有的位置也就维持不变。
假设滚平机1到达一个位置（b），这是道路展宽的起始区域，前探测装置14探测出基准线A已向外移动，但是由于控制是由选出的后探测装置15执行的，因此整平板没有改变位置，仍旧以原有状态前进。当后探测装置15到达道路展宽的起始位置时，这个探测装置15也探测出基准线A已越出其界线之外。在此时，控制器23发出一个命令信号给EM-开关阀9以便操动整平板控制装置8使其跟上基准线A，如所示的在位置（c）中。
过了一段时间之后，路面宽度的变化停止了，而整平板6仍维持在伸展位置上。控制方法基本上仍与在位置（a）时相同。当铺路工作进行到位置（d）时，前探测装置14探测出基准线A已向内移动，而控制器察觉道路宽度已变窄，并在这次选择了前探测装置14。结果是对整平工作的控制行动现在从后探测装置15转移给前探测装置14。控制器23现在发出一个命令信号给操作整平板6的EM-开关阀9以便使整平板控制装置8以与先前例子相反的方向操动。这显示在位置（e）中，在这位置整平板6现在处于收缩的位置。
当道路宽度变窄停止，道路宽度呈一稳定的尺寸时，控制器23再一次选择了后探测装置15而控制方法与在位置（a）时相同。这示出在位置（f）中。
有时也有这种情况，车辆机件2的速度对于基准线A的变化率是太快了。这种情况有两种类型。一种是当控制工作是由后探测装置15进行，而基准线A继续追随一个向外的方向，尽管整平板6是伸展的。另一种类型是当控制工作是由前探测装置14进行，而基准线A继续追随一个向内的方向，尽管整平板6是收缩着的。在这种情况中，控制器23发出一个命令信号给比例阀11使其通过降低液压马达12的旋转速度来减小车辆机件2的速度。如果这一步骤仍旧不足以使整平板6的位移能跟上路面宽度的变化，车辆机件2就被暂时地停下来，并在对控制参数做了一次完全的调整后再重新开动。
当有必要做一次紧急调整时，例如车辆机件2速度的改变和停止行驶，控制器23就可开动报警装置22。操作者可以从显示装置17a、19中的显示和从由报警装置22发出的这种报警信号中估计出铺路的情况。
图2至4说明了转向控制的几个例子。急剧和快速的方向转变从安全铺路以及从铺路作业的安全观点来看都是不可取的。因此，转向的量应当限于下述三种情况。
（ⅰ）转向角度受到限制，通过将△m值（整平板6相对于基准线A的位移值）限制在整平板控制装置8的伸展上下限之内的方式使整平板6伸出铺路面之外的突出部分不超出（±20mm）的上下限度。
（ⅱ）通过限定前轮2a的可容许的外界限的方式使旋转半径和转向角受到限制，因而使过量距离被限制在上下限（±20mm）之内。
（ⅲ）当计算出的数值超出如上所述可容许的输入参数的范围之外时就给操作者发出报警信号。
控制装置可以放置在自动方式状态下，在这例子中，操作者选择控制方式（左侧方式，右侧方式或中心方式）。整平板控制装置8在基准线A上进行操作以确定一个基准值，而整平板6的汽缸的冲程数值被输入到控制器23中。交叉点0是通过以冲程数值代替距基准线A的距离来限定的。操作者还从自动控制或人工控制操作方式之间的选择中选出自动方式。还有探测方式也被确定为两个探测装置14，15（包括左侧和右侧装置总数为四个）。
图10显示出在由控制器23（下文中以“它”来代替）执行的自动操作方式中所包含的各步骤的举例。首先，在步骤S1中，它确定滚平机1是在行驶中还是未行驶。如果滚平机1在行驶，决定就是“是”，于是它进入至步骤S2。在步骤S2中，它确定滚平机1是否处在自动方式或是人工方式。如果滚平机是处于自动方式（是），那未它进入至步骤S3，然后它检查是否有两个用于探测装置14，15的装置。如果是“是”，它进入至步骤S4，于是它检查偏离角θ是否小于可允许的数值。如果偏离角θ大于可允许的数值（由“否”指出），它就进入至步骤S5。在步骤S5中，它为前轮2a计算出转向角α，β，并将数值输入至步骤S6的转向装置10中。进入至步骤S7后，它操作转向装置10一直等到车辆机件2的纵向中心线（或连接探测装置14，15的线）与基准线A平行时为止。当步骤S7的结果为“是”时，它就进入步骤S9。
回至步骤S4，如果结果是“是”，它就进入至步骤S8，于是它检查位移值△m是否小于可允许的数值，如果结果是“否”，它就进入至步骤S9。在步骤S9中，它计算转向角，使连接探测装置14，15的线平行于基准线A，并将此数值输出至步骤S10中的整平板控制装置8，然后它进入至步骤S11。在步骤S11中，它操动整平板控制装置8一直等到获得计算出的数值为止，当结果是“是”时，转向角就成为0，于是操作宣告完成。
当铺路工作由两个滚平机1来完成时，前面一辆滚平机1的边线一般被随后的滚平机1用作为基准线A。在这种情况下，随后的滚平机1的内部后探测装置15失去效用，因为基准线A被随后滚平机1的铺路所消除而消失。于是随后滚平机1就只剩下前探测装置14了。在这里，在步骤S3中，探测方式就成为只有用一个探测装置14的探测方式了。这个方式在步骤S3中结果是“否”，它就导致另一个独立的操作方式（前传感器转向）。
对整平板6的移位动作和对前轮2a的自动控制通常是一起进行的。因此，在图9中的位置（c）时，这是道路D的路宽加大的情况，转向就朝右，而在位置（e）时，这是道路D的路宽逐渐变窄的情况，转向就朝左，在图9中选择了左侧方式，在这情况下，在右侧的基准线A（图9中未示出）对转向工作无帮助，而是用于对右侧整平板6的伸展或收缩进行控制。按照中心方式的操作是通过设定一个假设的基准线来进行的，从而使左和右位移数值始终彼此相等。
图11显示出本发明探测装置14，15的系统的另一个实施例。在这系统中，显示装置30a的屏幕上形成有一系列的（潜伏）检验点30b。检验点30b的位置可以任意地确定在屏幕的任何地方。该系统设计成通过当基准线A重合在其中一个检验点30b上时就产生一个信号的方式使操作员警惕。当在屏幕上选择好检验点30b的位置时，没有必要让检验点30b继续在显示装置30a的屏幕上显示，因此对寻常的图象显示观看不会造成干扰。操作这一系统时，基准线A由CCD摄象机30预先录下，而基准线A的图象Aa显示在显示装置30a的屏幕上。控制器23检验基准线A是否位于相对于规定的检验点30b的正确位置上，如果它是位于正确位置上，控制器23就容许这操作继续进行。
图12显示出探装置14，15的系统的又一个实施例。在此系统中，探测装置14，15包括设置在与端板相连的块体41的一个左的和一个右的探测传感器件42，43，例如超声换能器或激光光电探测器。探测传感器42，43测量出从端板至道路D路面的距离RO，然后将这基准数据输入至控制器23内。在这一系统操作期间，如果现时测出的距离R低于基准距离RO，该系统就决定滚平机1已经行驶到形成基准线A的凸起的基准物体上，于是发出命令让整平板6朝着相反方向移动。
图11，12中所示系统的结构的其它细节与第一个实施例中的相同。除了边石外，能够用来形成基准线A的其它基准物体有：沟边，成形框架，铺成的路以及画在路上的彩色线条。后者物体不具有高度，因而不能为图6中所示的探测装置14，15所探测到，然而，它们可以被图6和11中所示的探测装置14，15探测到。对于彩色线条，就不需要使用激光，使用简单的黑白显示以提供二进制信息显示就有可能检验滚平机相对于白色基准线A对齐的准确性。
还应当注意的是在筑路框架内对齐的准确性应当用纬度来限定，而这种操作可以有效地由一种“模糊的”控制方法来执行。