Автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно Российский патент 2023 года по МПК E01C23/18 

Изобретение относится к автоматизированным установкам, предназначенным для обустройства автомобильных дорог и других поверхностей, в частности нанесения разделительных полос и сложных изображений больших размеров на дорожное полотно.

Известен дорожный принтер, содержащий раму, выполненную с возможностью самостоятельного передвижения, на раме установлены емкость с краской, компрессор, манометр, предназначенный для контроля давления потока краски, форсунка, электромагнитный клапан, предназначенный для регулирования потока краски, ящик с аккумуляторными батареями, шкаф управления, рулевое колесо, на металлоконструкции которого закреплен первый шаговый электродвигатель, на раме дополнительно закреплена металлоконструкция с направляющими, расположенными в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы, на направляющих с возможностью поступательного перемещения слева направо и справа налево установлена подвижная каретка, на которой закреплены выше упомянутая форсунка и второй шаговый электродвигатель (патент РФ №153211, дата приоритета 12.11.2014, дата публикации 10.07.2015, авторы: Климов А.С, Климова О.Л. и др., RU).

Недостатком аналога является низкая его эффективность, обусловленная полуавтоматическим управлением элементами дорожного принтера, так как при нанесении горизонтальной разметки на дорожное полотно необходимо постоянное внимание рабочего персонала за контролем границы между дорожным полотном и обочиной, что приводит к снижению производительности и ухудшению рабочего процесса по нанесению дорожной разметки на полотно.

В качестве прототипа принята установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, содержащая передвижную раму с установленным на ней оборудованием и элементами системы автоматического управления процессом, включающими шкаф управления, загружаемый графическими файлами изображений для нанесения на дорожное полотно, первый шаговый электродвигатель для контроля передвижения рамы, второй шаговый электродвигатель для контроля передвижения каретки с закрепленной на ней форсункой вдоль направляющих, закрепленных на металлоконструкции рамы и расположенных в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы, емкость с краской, компрессор, манометр для контроля давления потока краски, электромагнитный клапан для регулирования потока краски через форсунку, ящик с аккумуляторными батареями, резервный бак с краской, перекачивающий насос, связывающий резервный бак с емкостью, и подсистему автоматического управления, контролирующую уровень заполнения емкости краской, содержащую датчик уровня, установленный в емкости с краской, датчик степени загрязнения направляющих, установленный на корпусе подвижной каретки, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с устройством ввода, и устройство вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, связанное с блоком ППЗУ и с перекачивающим насосом (патент РФ №2627790, дата приоритета 26.05.2016, дата публикации 11.08.2017, авторы: Климов А.С, Климова О.Л. Ченцов С.В., RU, прототип).

Недостатком прототипа является низкая производительность установки из-за длительности рабочего процесса по нанесению горизонтальной разметки на дорожное полотно, что обусловлено низкой эффективностью работы системы для автоматического управления элементами установки из-за недостаточной информативности управления, касающейся контроля границы между дорожным полотном и обочиной, в связи с отсутствием наружной камеры со встроенным модулем анализа видеопотока, формирующей границу между дорожным полотном и обочиной, анализ которой необходим для автоматического режима процесса разметки.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является обеспечение автоматизированной установки для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно более эффективной системой для автоматического управления элементами установки за счет дополнения ее модулем информационной поддержки в виде наружной камеры со встроенным модулем анализа видеопотока с целью формирования границы между дорожным полотном и обочиной, сокращения длительности рабочего процесса по нанесению горизонтальной разметки на дорожное полотно и увеличения производительности автоматизированной установки.

Для решения технической проблемы предложена автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, содержащая передвижную раму с установленным на ней оборудованием и элементами системы автоматического управления процессом, включающими шкаф управления, загружаемый графическими файлами изображений для нанесения на дорожное полотно, первый шаговый электродвигатель для контроля передвижения рамы, установленный на металлоконструкции рулевого колеса, второй шаговый электродвигатель для контроля передвижения каретки с закрепленной на ней форсункой вдоль направляющих, закрепленных на металлоконструкции рамы и расположенных в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы, емкость с краской, компрессор, манометр для контроля давления потока краски, электромагнитный клапан для регулирования потока краски через форсунку, ящик с аккумуляторными батареями, резервный бак с краской, перекачивающий насос, связывающий резервный бак с емкостью, и подсистему автоматического управления, контролирующую уровень заполнения емкости краской, содержащую датчик уровня, установленный в емкости с краской, датчик степени загрязнения направляющих, установленный на корпусе подвижной каретки, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с устройством ввода, и устройство вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, связанное с блоком ППЗУ и с перекачивающим насосом. Новым является то, что установка дополнительно содержит модуль информационной поддержки, представляющий установленную спереди на металлоконструкции рулевого колеса видеокамеру со встроенным модулем анализа видеопотока, формирующую границу между дорожным полотном и обочиной и связанную со шкафом управления, корректирующим направление рулевого колеса, причем шкаф управления дополнительно загружен исходными файлами трассы.

На фиг.1 схематично изображена автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, общий вид; на фиг.2 приведена структурная схема автоматизированной установки для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, снабженной модулем информационной поддержки.

Автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно содержит передвижную раму 1 с платформой, на металлоконструкции которой в передней части установлены рулевое колесо и первый шаговый электродвигатель 2, контролирующий передвижение и угол поворота рамы 1. На задней части металлоконструкции рамы 1 закреплены направляющие 3, расположенные в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы 1. На направляющих 3 установлена подвижная каретка 4 с возможностью поступательного перемещения слева направо и справа налево, на которой закреплены форсунка 5 и второй шаговый электродвигатель 6, контролирующий передвижение каретки 4. На раме 1 с платформой также установлены шкаф управления 7, загружаемый графическими файлами для нанесения изображений на дорожное полотно и исходными файлами трассы, емкость с краской 8, компрессор 9, манометр 10, контролирующий давление потока краски, электромагнитный клапан 11, регулирующий поток краски через форсунку 5, ящик с аккумуляторными батареями 12, осуществляющий электропитание шаговых электродвигателей 2 и 6, перекачивающий насос 13 и резервный бак с краской 14, связанный с емкостью 8 посредством насоса 13. Установка снабжена подсистемой автоматического управления, контролирующей уровень заполнения емкости 8 краской и степень загрязнения направляющих 3. Подсистема автоматического управления выделена на приведенной схеме контуром и содержит датчик уровня 15, установленный в емкости с краской 8, датчик степени загрязнения 16 направляющих 3, установленный на корпусе подвижной каретки 4, связанное с датчиками 15 и 16 устройство ввода 17 для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ) 18, связанный с устройством ввода 17, и устройство вывода 19 для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, связанное с блоком ППЗУ 18 и с перекачивающим насосом 13. Кроме того, на металлоконструкции рулевого колеса спереди установлена видеокамера 20 со встроенным модулем анализа видеопотока, используемая в качестве модуля информационной поддержки.

Автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, снабженная модулем информационной поддержки, работает следующим образом. Оператор загружает в шкаф управления 7 графический файл с требуемым для нанесения на дорожное полотно изображением и исходные файлы трассы. После подачи команды «Старт» видеокамера 20 со встроенным модулем анализа видеопотока формирует границу между дорожным полотном и обочиной, рисуя условную (прогнозируемую) линию на видеопотоке и считывая координаты смещения разметки от края обочины, передает на шкаф управления 7 корректирующее направление движения передвижной рамы 1. Шкаф управления 7 начинает контролировать передвижение рамы 1 вперед, т.е. первый шаговый электродвигатель 2, передвижение каретки 4 влево, вправо вдоль направляющих 3, т.е. второй шаговый электродвигатель 6, включение компрессора 9 и открытие электромагнитного клапана 11 для распыления краски через форсунку 5 из емкости с краской 8. Электропитание шаговых электродвигателей 2 и 6 осуществляется от ящика с аккумуляторными батареями 12. О прекращении заполнения емкости с краской 8 сигнализирует датчик уровня 15, который подает сигнал на устройство ввода 17, преобразующее сигнал из аналогового в цифровой, далее в блок ППЗУ 18. О степени загрязнения направляющих 3 сигнализирует датчик 16, который подает сигнал на устройство ввода 17, преобразующее сигнал из аналогового в цифровой, далее в блок ППЗУ 18. Блок ППЗУ 18 выполняет расчетные операции в соответствии с алгоритмом, а именно сравнивает поступившие цифровые сигналы из устройства ввода 17 с запрограммированными в ППЗУ 18 оптимальными параметрами технологического процесса. При несоответствии оптимальным параметрам технологического процесса блок ППЗУ 18, в свою очередь, через устройство вывода 19, которое преобразует цифровой сигнал в аналоговый, подает сигнал о прекращении или заполнении краской емкости 8 на перекачивающий насос 13 из резервного бака с краской 14. Таким образом, осуществляется непрерывный процесс нанесения сложных графических изображений на дорожное полотно.

При этом видеокамера с указанным модулем анализирует границу между дорожным полотном и обочиной, рисует условную (прогнозируемую) линию на видеопотоке и считывает ее координаты. На основе расстояния смещения разметки от края обочины (от прогнозируемой линии) шкаф управления корректирует направление рулевого колеса с помощью математического аппарата, вычисляя угол поворота.

Предлагается также загружать исходные файлы с трассой в шкаф управления, но осуществлять корректировку координат за счет видеоряда, а если на загружаемых координатах машинное зрение не увидит линию разграничения обочины и дорожного полотна, устройство принудительно останавливается и подает сигнал оператору, который может подключится к видеоряду и с помощью дистанционного управления по связи интернет в ручную вывести устройство разметки на необходимую траекторию, после этого переключить разметку в автоматический режим.

Таким образом, преимущество заявляемого технического решения заключается в обеспечении автоматизированной установки для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно более эффективной системой для автоматического управления элементами установки за счет дополнения ее видеокамерой со встроенным модулем анализа видеопотока с целью формирования границы между дорожным полотном и обочиной, сокращения длительности рабочего процесса по нанесению горизонтальной разметки на дорожное полотно и увеличения производительности автоматизированной установки, способной работать на дальние расстояния.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в обеспечении контроля границы между дорожным полотном и обочиной.

Изобретение относится к автоматизированным установкам, предназначенным для обустройства автомобильных дорог. Технический результат - обеспечение контроля границы между дорожным полотном и обочиной. Установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно содержит передвижную раму с установленным на ней оборудованием и элементами системы автоматического управления процессом, включающими шкаф управления, загружаемый графическими файлами изображений для нанесения на дорожное полотно, первый шаговый электродвигатель для контроля передвижения рамы, установленный на металлоконструкции рулевого колеса, второй шаговый электродвигатель для контроля передвижения каретки с закрепленной на ней форсункой вдоль направляющих, закрепленных на металлоконструкции рамы и расположенных в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы, емкость с краской, компрессор, манометр для контроля давления потока краски, электромагнитный клапан для регулирования потока краски через форсунку, ящик с аккумуляторными батареями, резервный бак с краской, перекачивающий насос, связывающий резервный бак с емкостью, и подсистему автоматического управления, контролирующую уровень заполнения емкости краской, содержащую датчик уровня, установленный в емкости с краской, датчик степени загрязнения направляющих, установленный на корпусе подвижной каретки , связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства ( ППЗУ), связанный с устройством ввода , и устройство вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, связанное с блоком ППЗУ и с перекачивающим насосом. Установка дополнительно содержит модуль информационной поддержки, представляющий собой установленную спереди на металлоконструкции рулевого колеса видеокамеру со встроенным модулем анализа видеопотока, формирующую границу между дорожным полотном и обочиной и связанную со шкафом управления, корректирующим направление рулевого колеса, причем шкаф управления дополнительно загружен исходными файлами трассы. 2 ил.

Автоматизированная установка для беспрерывного нанесения графических изображений на дорожное полотно, содержащая передвижную раму с установленным на ней оборудованием и элементами системы автоматического управления процессом, включающими шкаф управления, загружаемый графическими файлами изображений для нанесения на дорожное полотно, первый шаговый электродвигатель для контроля передвижения рамы, установленный на металлоконструкции рулевого колеса, второй шаговый электродвигатель для контроля передвижения каретки с закрепленной на ней форсункой вдоль направляющих, закрепленных на металлоконструкции рамы и расположенных в поперечном направлении по отношению к продольной оси рамы, емкость с краской, компрессор, манометр для контроля давления потока краски, электромагнитный клапан для регулирования потока краски через форсунку, ящик с аккумуляторными батареями, резервный бак с краской, перекачивающий насос, связывающий резервный бак с емкостью, и подсистему автоматического управления, контролирующую уровень заполнения емкости краской, содержащую датчик уровня, установленный в емкости с краской, датчик степени загрязнения направляющих, установленный на корпусе подвижной каретки, связанное с датчиками устройство ввода для преобразования аналогового сигнала в цифровой, блок перепрограммируемого постоянно запоминающего устройства (ППЗУ), связанный с устройством ввода, и устройство вывода для преобразования цифрового сигнала в аналоговый, связанное с блоком ППЗУ и с перекачивающим насосом, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модуль информационной поддержки, представляющий собой установленную спереди на металлоконструкции рулевого колеса видеокамеру со встроенным модулем анализа видеопотока, формирующую границу между дорожным полотном и обочиной и связанную со шкафом управления, корректирующим направление рулевого колеса, причем шкаф управления дополнительно загружен исходными файлами трассы.