基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统技术方案

本发明专利技术公开了基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，包括智能压路机、填料组别图像识别装置、含水率实时检测装置、中控主机和云端控制系统；其中填料组别图像识别装置安装在智能压路机的车架顶部，并与云端控制系统无线通讯，通过分析实现填料粒径图像识别；含水率实时检测装置安装在智能压路机的碾压轮上，实现对不同填料土体含水率的随车自动检测，并通过蓝牙无线通讯方式将信号发送至中控主机。本发明专利技术结合无人驾驶、路径规划、连续压实检测、图像识别、含水率检测、卫星定位等技术从原材料检测、碾压过程控制与动态调整、到压实程度检测，最后成型的是材料、压实质量都合格的路基，实现对路基的自动化、智能化压实。

Subgrade Intelligent Compaction System Based on Unmanned Driver and Information Detection Technology

The invention discloses an intelligent compaction system for roadbed based on unmanned driving and information detection technology, including an intelligent roller, an image recognition device for filling groups, a real-time moisture content detection device, a central control host and a cloud control system, in which the image recognition device for filling groups is installed on the top of the frame of the intelligent roller and communicates with the cloud control system wirelessly, through analysis and implementation. Image recognition of filling particle size; real-time moisture content detection device is installed on the roller of intelligent roller, which can automatically detect the moisture content of different filling soil on-board, and send the signal to the central control host through Bluetooth wireless communication. The invention combines unmanned driving, path planning, continuous compaction detection, image recognition, moisture content detection, satellite positioning and other technologies from raw material detection, rolling process control and dynamic adjustment, to compaction degree detection, and finally forms a subgrade with qualified material and compaction quality to realize automatic and intelligent compaction of subgrade.

【技术实现步骤摘要】
基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统
本专利技术涉及建筑施工
，更具体的说是涉及基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统。
技术介绍
路基是铁路的基础，关系到铁路的安全、高效运行。路基是轨道结构的基础，随着列车运行速度的提高，特别是高速铁路的应用，要求路基结构要为上部结构提供更加平顺而稳定的支承。路基填筑工程的压实质量是决定其结构性能好坏的根本，路基压实质量包括压实程度、压实均匀性和压实稳定性等三方面的内容。压实程度就是路基的碾压程度；压实均匀性是指路基面力学性能的均匀分布程度；压实稳定性是路基面力学性能的稳定程度。目前，对于高速铁路路基的压实作业过程中，大部分的工序还是需要人工干预的，无法实现智能自动运行，通过作业人员驾驶操控压路机进行进行路基碾压，对于路基填筑工程压实质量的检测与控制，采用常规的“点式”抽样检测方法，即在每层完成碾压后，随机选点，抽样检测。采用常规的“点式”抽样检测方法，其无法实时记录和检查现场压实情况，而且工作效率低。因此，如何提供一种实时检测碾压质量的基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，以解决上述
技术介绍
部分所提到的问题，研发了适合于路基碾压工作的无人驾驶系统；结合路径规划和连续压实检测技术，实现对不合格区域的自动补压。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，包括智能压路机，其特征在于，还包括安装在所述智能压路机上的填料组别图像识别装置、含水率实时检测装置、中控主机和云端控制系统；其中所述填料组别图像识别装置安装在所述智能压路机的车架顶部，并与所述云端控制系统无线通讯，采集并无线传输RGB图像和深度图像，通过分析实现填料粒径图像识别；所述含水率实时检测装置安装在所述智能压路机的碾压轮上，实现对不同填料土体含水率的随车自动检测，并通过蓝牙无线通讯方式将信号发送至所述中控主机；安装在所述智能压路机上的所述中控主机与所述含水率实时检测装置、所述智能压路机进行无线通讯，并通过无线传输方式与所述云端控制系统进行通讯，所述中控主机调整智能压路机的振频、振幅、行驶路线；所述云端控制系统对所述智能压路机进行驾驶路径和工作参数的规划；所述填料组别图像识别装置为设置RGB-D摄像机的平板电脑，所述RGB-D摄像机采集RGB图像和深度图像，所述平板电脑对所述RGB-D摄像机采集的图像信息进行处理，然后发送到所述云端控制系统；所述云端控制系统结合含水率、RGB图像和深度图像信息，得到连续压实检测结果、实时含水率检测结果、填料粒径图像识别结果，并通过智能调频调幅模型计算，调整智能压路机参数，实现无人驾驶路径规划、连续压实检测、以及智能调频调幅，所述云端控制系统根据连续压实检测结果，规划智能压路机碾压路径对碾压不合格的区域进行自动补压，从原材料检测、碾压过程控制、到压实程度检测、根据检测结果进行补压，实现材料、碾压都合格的路基碾压。通过RGB-D摄像机采集RGB图像和深度图像；深度图像(depthimage)也被称为距离影像，是指将从图像采集器到场景中各点的距离(深度)作为像素值的图像，它直接反映了景物可见表面的几何形状，并记录了场景的三维信息；根据RGB图像进行边缘检测与场景分割，实现初步目标物边缘的检测，获得边缘检测结果R1；根据深度(Depth)图像进行场景结构信息提取，同时，根据场景结构信息，进行目标物边缘检测，获得边缘检测结果R2；融合边缘检测结果R1和R2的结果，实现石块和泥土的边缘分割，并对边缘图像进行二值化；对二值化后的边缘图像，利用最小外接圆检测，实现封闭目标的最小外接圆检测；根据最小外接圆，计算最大直径，实现对石块最大径长的检测；根据设置的小于阈值和大于阈值，比较最小外接圆检测的最大径长，实现预警；所述含水率实时检测装置包括：检测电极、数据采集与分析处理装置和锂电池电源，所述检测电极和所述数据采集与分析处理装置均与所述锂电池电源电性连接；所述数据采集与分析处理装置内设置有无线收发装置；所述检测电极安装在所述碾压轮开设的安装孔内，将所述检测电极安装在所述安装孔内，下方垫上弹簧垫片，用螺钉经所述弹簧垫片进行固定，使所述检测电极遇到硬物时能够进行缓冲；通过模型试验建立电阻率、含水率、压实度的耦合关系，从而得到含水率信息和压实度信息；通过室内试验基于电阻率测试原理确定合理的检测电极布置形式，完成现场测试安装方案及采集发射；室内标定试验，采用碾轮电极设计，通过室内模型试验建立电阻率、含水率、压实度的耦合关系。优选的，在上述基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统中，所述智能压路机的车架四周安装有用于障碍物探测及防撞的激光雷达和毫米波雷达，并且所述激光雷达和毫米波雷达均与所述中控主机电性连接，将探测信息发送到所述中控主机。优选的，在上述基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统中，所述智能压路机的车顶安装有与所述中控主机电性连接的三色警示灯；绿灯亮起代表处于自动模式，黄灯代表通讯故障，红灯代表设备故障。优选的，在上述基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统中，所述智能压路机的车架上安装有与所述中控主机电性连接的急停开关。优选的，在上述基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统中，通过GPS对智能压路机进行卫星定位。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，云端控制系统根据工艺参数要求规划碾压路径，将规划好的路径无线通讯给压路机上的中控机，控制智能压路机的方向盘、档位、油门、刹车机构协同工作，对路基进行自动碾压；在碾压过程中，进行连续压实检测动态检测，实时调整碾压路径和振幅、振频等参数，对合格区域终止碾压以防止过压，对不合格区域进行自动补压。本专利技术结合无人驾驶、路径规划、连续压实检测、图像识别、含水率检测、卫星定位等技术从原材料检测、碾压过程控制与动态调整、到压实程度检测，最后成型的是材料、压实质量都合格的路基，实现对路基的自动化、智能化压实。云端控制系统对智能压路机规划碾压路径，形成适合于铁路的无人驾驶压路机工艺；根据连续压实检测结果，对碾压不合格的区域进行自动补压。本专利技术结合路径规划和连续压实检测技术从原材料检测、碾压过程控制、到压实程度检测、根据检测结果进行补压，最后成型的是材料、碾压都合格的路基，实现对路基的智能化压实。通过简单的机械测量与调整、控制器分析之后，能够实现压路机的无人驾驶功能，并且能够根据中控主机能够控制压路机按照制定的线路规划文件，严格按照规定的施工参数进行施工，实现压路机行驶路径、碾压遍数及速度的控制，实现对障碍物及临边环境的自动识别，保证工程施工质量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为智能压路机结构示意图；图2附图为检测电极与碾压轮的安装示意图；图3附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，包括智能压路机，其特征在于，还包括安装在所述智能压路机上的填料组别图像识别装置、含水率实时检测装置、中控主机和云端控制系统；其中所述填料组别图像识别装置安装在所述智能压路机的车架顶部，并与所述云端控制系统无线通讯，采集并无线传输RGB图像和深度图像，通过分析实现填料粒径图像识别；所述含水率实时检测装置安装在所述智能压路机的碾压轮上，实现对不同填料土体含水率的随车自动检测，并通过蓝牙无线通讯方式将信号发送至所述中控主机；安装在所述智能压路机上的所述中控主机与所述含水率实时检测装置、所述智能压路机进行无线通讯，并通过无线传输方式与所述云端控制系统进行通讯，所述中控主机调整智能压路机的振频、振幅、行驶路线；所述云端控制系统对所述智能压路机进行驾驶路径和工作参数的规划；所述填料组别图像识别装置为设置RGB‑D摄像机的平板电脑，所述RGB‑D摄像机采集RGB图像和深度图像，所述平板电脑对所述RGB‑D摄像机采集的图像信息进行处理，然后发送到所述云端控制系统；所述含水率实时检测装置包括：检测电极、数据采集与分析处理装置和锂电池电源，所述检测电极和所述数据采集与分析处理装置均与所述锂电池电源电性连接；所述数据采集与分析处理装置内设置有无线收发装置；所述检测电极安装在所述碾压轮开设的安装孔内，将所述检测电极安装在所述安装孔内，下方垫上弹簧垫片，用螺钉经所述弹簧垫片进行固定，使所述检测电极遇到硬物时能够进行缓冲；通过模型试验建立电阻率、含水率、压实度的耦合关系，从而得到含水率信息和压实度信息；所述云端控制系统结合含水率、RGB图像和深度图像信息，得到连续压实检测结果、实时含水率检测结果、填料粒径图像识别结果，并通过智能调频调幅模型计算，调整智能压路机参数，实现无人驾驶路径规划、连续压实检测、以及智能调频调幅，所述云端控制系统根据连续压实检测结果，规划智能压路机碾压路径对碾压不合格的区域进行自动补压，从原材料检测、碾压过程控制、到压实程度检测、根据检测结果进行补压，实现材料、碾压都合格的路基碾压。...

【技术特征摘要】
1.基于无人驾驶及信息化检测技术的路基智能压实系统，包括智能压路机，其特征在于，还包括安装在所述智能压路机上的填料组别图像识别装置、含水率实时检测装置、中控主机和云端控制系统；其中所述填料组别图像识别装置安装在所述智能压路机的车架顶部，并与所述云端控制系统无线通讯，采集并无线传输RGB图像和深度图像，通过分析实现填料粒径图像识别；所述含水率实时检测装置安装在所述智能压路机的碾压轮上，实现对不同填料土体含水率的随车自动检测，并通过蓝牙无线通讯方式将信号发送至所述中控主机；安装在所述智能压路机上的所述中控主机与所述含水率实时检测装置、所述智能压路机进行无线通讯，并通过无线传输方式与所述云端控制系统进行通讯，所述中控主机调整智能压路机的振频、振幅、行驶路线；所述云端控制系统对所述智能压路机进行驾驶路径和工作参数的规划；所述填料组别图像识别装置为设置RGB-D摄像机的平板电脑，所述RGB-D摄像机采集RGB图像和深度图像，所述平板电脑对所述RGB-D摄像机采集的图像信息进行处理，然后发送到所述云端控制系统；所述含水率实时检测装置包括：检测电极、数据采集与分析处理装置和锂电池电源，所述检测电极和所述数据采集与分析处理装置均与所述锂电池电源电性连接；所述数据采集与分析处理装置内设置有无线收发装置；所述检测电极安装在所述碾压轮开设的安装孔内，将所述检测电极安装在所述安装孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶阳升，蔡德钩，朱宏伟，陈锋，张千里，姚建平，董亮，闫鑫，刘星，吴江彪，李超，张君秀，陈汇远，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁道科学研究院集团有限公司，中国铁路总公司，
类型：发明
国别省市：北京,11