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　　綜述

　　對于高速鐵路、公路、機場土石方的施工，平整是非常關(guān)鍵的一道工序，而且每一層混凝土材料的厚度及表面的平整度都是重要的質(zhì)量指標(biāo)，目前我們通常采用人工控制的方式了保證這兩個系數(shù)，為了厚度跟平整度達(dá)到工程的要求，我們無法避免反復(fù)的刮削物料， 因此付出了延長工作時間以及浪費物料的代價，天寶的機械自動控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)施工過程的控制，從根本上幫助我們解決這些問題。

　　三種機械控制的技術(shù)：

　　作為土石方施工的絕對主力機械，推土機和平地機在所有土方工程中都得到了廣泛的應(yīng)用，對兩者的控制目的在于控制鏟刀的高程和坡度(鏟刀的傾斜角度)，使其能夠在休整平倉表面時達(dá)到很好的精度，最大程度的提高工程質(zhì)量。

　　1、激光技術(shù)(圖一，圖二)GCS300,GCS400,GCS500,GCS600

　　設(shè)備的組成：激光發(fā)射器，激光接收器，控制箱，閥驅(qū)動模塊等，可以控制推土機和平地機。平地機的控制除了這些部件以外還包括：聲納追蹤器(與激光部分選配)，旋轉(zhuǎn)傳感器，主降傳感器和刮板傳感器。特別適合大面積的場地施工。

　　圖一 推土機激光自動控制系統(tǒng)GCS300

　　圖二 平地機自動控制系統(tǒng)GCS500,GCS600

　　圖三 同一激光發(fā)射器控制多臺設(shè)備施工

　　工作原理：

　　高程控制：激光發(fā)射器發(fā)射一束能旋轉(zhuǎn)三百六十度的極細(xì)的光束，在工作場地上空產(chǎn)生一恒定的高程基準(zhǔn);激光接收器通過伸縮桿安裝在平地設(shè)備的鏟刀上，將鏟刀人為的調(diào)整到工程要求高程點，鎖定鏟刀與激光束之間這段被確定的距離;機械在行進(jìn)過程中，當(dāng)接收器檢測到激光束的標(biāo)高后，不停地把高程信息送給控制箱。

　　如果激光束掃到接收器的上半部，表明機器的熨平板處于設(shè)計表面之下，一個提高鏟刀的修正信號被送至閥驅(qū)動模塊;如果激光束掃到接收器的下部，表明機器鏟刀處于完工表面之上，一個降低鏟刀的修正信號被送至閥驅(qū)動模塊。

　　閥驅(qū)動控制機器的升降油缸，該閥收到來自激光接收器的修正信號后，自動提高和降低機器鏟刀以維持正確的標(biāo)高。

　　坡度控制：對于帶有雙作用油缸的推土機，可以通過配裝兩個激光接收器的方法進(jìn)行鏟刀傾斜角度的控制，使機械在有坡度要求的表面嚴(yán)格按照工程要求進(jìn)行施工。(圖四)GCS400

　　圖四 雙接收器控制坡度的激光自動控制系統(tǒng)GCS400

　　平地機的坡度控制比較復(fù)雜，鏟刀不僅要有左右傾斜的角度，而且為了避免鏟刀前堆積大量的物料，鏟刀還要保持一個左右一前一后的傾斜角度，所以要通過加裝三個傳感器進(jìn)行鏟刀姿態(tài)信息的采集，采集回來的信息與工程要求的坡度進(jìn)行比較，如果出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)會通過閥驅(qū)動模塊控制油缸對鏟刀進(jìn)行調(diào)整，以維持坡度值的穩(wěn)定。

　　采用激光控制工程機械，是目前在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的技術(shù)，這種技術(shù)的特點是：工程控制精度高，一般能夠達(dá)到1~2cm的控制精度;作業(yè)范圍廣，系統(tǒng)的作業(yè)范圍主要取決于激光發(fā)射器的工作直徑，目前激光發(fā)射器最遠(yuǎn)的工作直徑是900m，非常適合在大的施工場地中施工;并且在同一個場地中架設(shè)一臺激光發(fā)射器，可以支持多臺機械設(shè)備工作(圖四)。

　　2、全站儀技術(shù)(圖五)Bladepro3D

　　設(shè)備組成：全站儀，反射棱鏡，電臺，控制箱，閥驅(qū)動模塊等(圖五)

　　工作原理：在工作之前，將工程要求高程數(shù)據(jù)輸入到控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)會自動記憶這些數(shù)據(jù)信息，將反射棱鏡通過伸縮桿安裝到平地機械的鏟刀上，機械在行進(jìn)過程中，全站儀實時的采集棱鏡的高程數(shù)據(jù)，然后將這些高程數(shù)據(jù)通過電臺傳送給平地機械上安裝的系統(tǒng)中，系統(tǒng)得到信號以后，將這些工程數(shù)據(jù)同施工前輸入的工程要求數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)偏差，證明鏟刀目前的高程不符合工程要求，這時系統(tǒng)會自動生成一個修正信號傳送給系統(tǒng)的閥驅(qū)動模塊，控制機械的油缸對鏟刀進(jìn)行上升或下降的調(diào)整，從而是鏟刀始終保持在工程要求的高程位置。

　　圖五 全站儀控制平地機施工Bladepro3D

　　使用全站儀控制機械是目前工作精度最高的一種控制技術(shù)，其精度能夠達(dá)到1cm以下，這種精度是任何人工施工方法都沒有辦法達(dá)到的。

　　3、GPS技術(shù)在機械控制中的使用 (圖六)GCS900

　　設(shè)備組成：GPS基準(zhǔn)站，GPS車載流動天線，控制箱，閥驅(qū)動模塊等

　　工作原理：在工作之前通過辦公軟件(Trimble Terrmodle)對施工場地表面進(jìn)行設(shè)計，確定場地內(nèi)各點的三維坐標(biāo)信息，這些信息將通過閃存卡下載到機載系統(tǒng)中，系統(tǒng)會將這些信息作為工作過程中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行存儲。在機械的工作過程中，通過RTK技術(shù)，系統(tǒng)實時的采集鏟刀的三維坐標(biāo)，并與工作前存儲的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果發(fā)現(xiàn)偏差，系統(tǒng)會通過閥控制模塊對機械鏟刀進(jìn)行自動的調(diào)整，這樣，機械不論走到場地的任何位置，都會很清楚的知道自己所處的點高程是不是符合工程設(shè)計要求，并且清楚的知道怎樣工作來達(dá)到這個要求，從而確保了整個場地的地形能夠按照設(shè)計者的要求進(jìn)行精確的休整。

　　圖六 GPS技術(shù)控制推土機施工 GCS900系統(tǒng)

　　采用GPS技術(shù)控制工程機械，從精度上可能稍遜與激光技術(shù)和全站儀技術(shù)，這跟GPS信號本身的因素有關(guān)，但GPS技術(shù)有前兩者所不能實現(xiàn)的功能，GPS技術(shù)是以衛(wèi)星信號作為工作基準(zhǔn)的，所以能夠?qū)崿F(xiàn)全天候施工，而且在不能通視的條件下同樣能很好的工作;整個場地表面信息通過前期軟件進(jìn)行設(shè)計，并存儲在系統(tǒng)中，這樣工作效率會非常的高，在工作中不需要進(jìn)行反復(fù)的高程測量，操作機手只需要關(guān)心機械的行進(jìn)方向和自動控制系統(tǒng)的狀態(tài)就能實現(xiàn)較高精度的工作，所以目前這種技術(shù)在歐美很多地區(qū)的大型場地土方施工中得到了廣泛的應(yīng)用。

　　總結(jié)：

　　以上介紹的幾種控制技術(shù)都是在國內(nèi)外經(jīng)過實踐論證的實用技術(shù)，產(chǎn)品本身也非常的成熟。當(dāng)然，由于采用的技術(shù)不同，各個類型的產(chǎn)品都有自己的特點，應(yīng)該根據(jù)我們的實際情況進(jìn)行選擇。目前，在全國高速公路建設(shè)中被廣泛使用。在水利水電系統(tǒng)三峽大壩、龍灘大壩、葛洲壩海外緬甸項目都在使用我們的推土機、平地機自動控制系統(tǒng)。取得很好的經(jīng)濟效益和很優(yōu)異的施工質(zhì)量。得到客戶的好評!