本发明专利技术涉及施工方法技术领域，尤其涉及一种公路路面铣刨施工方法，该方法应用于路面铣刨施工控制系统；该方法包括：获取路面的三维地形图及包含路面标识与结构物的背景图像，并规划参考线；根据预设参数对参考线进行修正，并以设定间隔在修正后的参考线的标定点间插入点，确定初始铣刨轨迹；采用滑动窗口式最小二乘法计算每个插入点的目标铣刨深度及目标铣刨轨迹；铣刨机以目标铣刨轨迹运行，并根据目标铣刨深度对每个窗口对应的子路段进行铣刨。本方法基于路面三维地形图和背景图进行目标铣刨轨迹和深度的规划，显著提高铣刨路面的平整度，施工精度和效率高，减少了人力投入以及现场安全隐患。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及施工方法，尤其是涉及一种公路路面铣刨施工方法。
技术介绍
1、铣刨回铺是提升公路路面技术状况及行车舒适性的重要养护工作内容，传统路面铣刨技术主要为滑靴式铣刨与平衡梁式铣刨，两者更着重于系统找平，均为未装配定位系统的等厚铣刨，不能改变原路面的起伏程度，铣刨后对路面平整度的提升有限。同时，铣刨施工路线、铣刨位置、铣刨深度等均需要通过人工目测桩号、人工放线或人工量测进行。传统路面铣刨存在人工参与度大、自动化程度低、数据采集效率低、安全性不足、控制精准不足等问题。
2、为了在传统施工基础上提升平整度，需事先对路面高程进行人工拟合再进行铣刨。此种方法对路面平整度提升确有一定帮助，不过人工拟合的高程数据来源仍是现场人工测量，误差依然较大；同时，受到等厚铣刨机的功能限制，人工拟合只能帮助技术人员拟定更精确的铣刨深度，并不能对路面平整度进行显著的提升。因此，如何将高程采集、路线平滑和施工控制结合到一起，是迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以显著提升平整度的路面铣刨施工方法。
2、第一方面，本专利技术提供了一种公路路面铣刨施工方法，该方法应用于路面铣刨施工控制系统；该方法包括：
3、获取路面的三维地形图及背景图像；
4、根据三维地形图及背景图像，规划参考线；
5、根据预设参数对参考线进行修正，并以设定间隔在修正后的参考线的标定点间插入点，确定初始铣刨轨迹；</p>6、采用滑动窗口式最小二乘法对初始铣刨轨迹进行线性拟合，确定每个插入点的目标铣刨深度及目标铣刨轨迹；
7、铣刨机以目标铣刨轨迹运行，并根据目标铣刨深度对每个窗口对应的子路段进行铣刨。
8、结合第一方面，获取路面的三维地形图及背景图像的步骤，包括：
9、对路面进行三维扫描处理，得到路面对应的原始点云数据；
10、对原始点云数据进行点云抽稀处理，得到初始点云数据；
11、获取施工路段的整体数据，并基于预设参照物和整体数据输出路面的背景图像；
12、根据初始点云数据构建路面的三维地形图。
13、结合第一方面，背景图像中包括设计标线；根据三维地形图及背景图像，规划参考线的步骤，包括：
14、根据背景图像，判断施工路段中是否存在桥梁段；
15、若是，根据背景图像确定桥梁段的伸缩缝位置；
16、将伸缩缝位置作为隔断点；
17、根据隔断点、第一预设距离对施工路段对应的设计标线进行划分，得到多个标定点；
18、将多个标定点的连线确定为参考线。
19、结合第一方面，根据背景图像，判断施工路段中是否存在桥梁段的步骤之后，还包括：
20、若否，根据第二预设距离对设计标线划分，得到多个标定点；
21、将同一设计标线上所有标定点的连线确定为参考线；
22、结合第一方面，预设参数至少包括铣刨鼓宽度、车道宽度。
23、根据预设参数对参考线进行修正，并以设定间隔在修正后的参考线的标定点间插入点，确定初始铣刨轨迹的步骤，包括：
24、根据铣刨鼓宽度，沿第一方向平移参考线，并以设定间隔在修正后的参考线的标定点间插入点，得到第一参考线；
25、根据车道宽度与铣刨鼓宽度的差值，沿第一方向平移第一参考线，直至获得覆盖整体路面的初始铣刨轨迹；
26、其中，第一方向为与施工路段延伸方向垂直的方向，且该第一方向与施工路段延伸方向在同一水平面内。
27、结合第一方面，所述采用滑动窗口式最小二乘法对所述初始铣刨轨迹进行线性拟合，确定每个插入点的目标铣刨深度及目标铣刨轨迹的步骤，包括：
28、基于施工路段的养护设计方案、沥青层铺装厚度及起伏点厚度，确定初始铣刨深度；
29、基于初始铣刨深度，将初始铣刨轨迹沿第二方向平移，得到当前铣刨轨迹；第二方向为初始铣刨轨迹中各插入点法线垂直方向；
30、采用滑动窗口式最小二乘法对当前铣刨轨迹进行线性拟合，得到多个拟合线段；其中，多个拟合线段与多个窗口一一对应；
31、针对每个拟合线段，获取拟合线段窗口中点对应的当前铣刨深度；
32、将当前铣刨深度作为窗口每个插入点的目标铣刨深度；
33、基于全部的目标铣刨深度以及当前铣刨轨迹，确定施工路段的目标铣刨轨迹。
34、结合第一方面，采用滑动窗口式最小二乘法对当前铣刨轨迹进行线性拟合，得到多个拟合线段的步骤，包括：
35、基于预设步长和预设窗口长度对当前铣刨轨迹进行划分，得到多个窗口；
36、针对每个窗口，采用最小二乘法对窗口进行线性拟合，得到窗口对应的拟合线段。
37、结合第一方面，针对每个窗口，采用最小二乘法对窗口进行直线拟合，得到窗口对应的拟合线段的步骤，包括：
38、以如下算式计算：
39、
40、其中，坐标轴x轴为当前铣刨轨迹在水平方向的投影，坐标轴y轴为窗口起点垂直于水平面的直线，aj和bj分别为参数，xi为第j个窗口的第i个参考点的横坐标，即窗口内第i个参考点到窗口起点的铣刨轨迹在水平方向的投影长度，yi为第j个窗口的第i个参考点的纵坐标，即第i个参考点的高程值，aj为第j个窗口内拟合直线斜率，bj为第j个窗口内拟合直线截距，l为预设窗口长度，s为预设步长。
41、结合第一方面，基于全部的目标铣刨深度以及当前铣刨轨迹，确定施工路段的目标铣刨轨迹的步骤之后，还包括：
42、获取铣刨机以目标铣刨轨迹及目标铣刨深度运行的模拟结果；
43、根据模拟结果判断是否满足预设铣刨平整度要求；
44、若否，修正目标铣刨深度直至对获得满足预设铣刨平整度要求的模拟结果。
45、结合第一方面，铣刨机以目标铣刨轨迹运行，并根据目标铣刨深度对每个窗口对应的子路段进行铣刨的步骤，包括：
46、获取施工过程中实际铣刨深度；
47、将施工过程中实际铣刨深度与设计铣刨深度进行比较，得到比较结果并以此为依据调整铣刨鼓位置；
48、获取施工结束后的当前路面平整度；
49、将当前路面平整度与初始路面平整度进行比较，获得比较结果；
50、将比较结果保存。
51、本专利技术实施例带来了以下有益效果：本申请提供的公路路面铣刨施工方法，基于施工路段的三维地形图及背景图像规划参考线，根据预设参数对参考线进行修正以确定初始铣刨轨迹，并采用滑动窗口式最小二乘法计算初始铣刨轨迹钟每个插入点的目标铣刨深度及目标铣刨轨迹，之后铣刨机基于已确定的目标铣刨轨迹和目标铣刨深度进行施工，目标铣刨轨迹和目标深度基于三维地形图和背景图进行规划充分考虑施工路段的地形，从而提高铣刨处理后路面的平整度，同时，本方法施工精度和效率高，减少了人力投入本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种公路路面铣刨施工方法，其特征在于，所述方法应用于路面铣刨施工控制系统；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取路面的三维地形图及背景图像的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背景图像中包括路面原始标线与各种人工标记物；根据三维地形图及背景图像，规划参考线的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述背景图像，判断施工路段中是否存在桥梁段的步骤之后，还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数至少包括铣刨鼓宽度、车道宽度；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用滑动窗口式最小二乘法对所述初始铣刨轨迹进行线性拟合，确定每个插入点的目标铣刨深度及目标铣刨轨迹的步骤，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用滑动窗口式最小二乘法对所述当前铣刨轨迹进行线性拟合，得到多个拟合线段的步骤，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述针对每个所述窗口，采用最小二乘法对所述窗口进行直线拟合，得到所述窗口对应的拟合线段的步骤，包括：
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铣刨机以所述目标铣刨轨迹运行，并根据所述目标铣刨深度对每个窗口对应的子路段进行铣刨步骤之后，还包括：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铣刨机以所述目标铣刨轨迹运行，并根据所述目标铣刨深度对每个窗口对应的子路段进行铣刨的步骤，包括：
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【技术特征摘要】
1.一种公路路面铣刨施工方法，其特征在于，所述方法应用于路面铣刨施工控制系统；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取路面的三维地形图及背景图像的步骤，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背景图像中包括路面原始标线与各种人工标记物；根据三维地形图及背景图像，规划参考线的步骤，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述背景图像，判断施工路段中是否存在桥梁段的步骤之后，还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设参数至少包括铣刨鼓宽度、车道宽度；
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用滑动窗口式最小二乘法对所述初始铣刨轨迹进行线性...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕燕，董海东，赵军辉，赵德功，刘栋，顾艳静，陈远播，
申请(专利权)人：浙江顺畅高等级公路养护有限公司，
类型：发明
国别省市：
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