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　　綜述

　　對(duì)于高速鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)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(gè)系數(shù)，為了厚度跟平整度達(dá)到工程的要求，我們無(wú)法避免反復(fù)的刮削物料， 因此付出了延長(zhǎng)工作時(shí)間以及浪費(fèi)物料的代價(jià)，天寶的機(jī)械自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)施工過(guò)程的控制，從根本上幫助我們解決這些問(wèn)題。

　　三種機(jī)械控制的技術(shù)：

　　作為土石方施工的絕對(duì)主力機(jī)械，推土機(jī)和平地機(jī)在所有土方工程中都得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)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(cāng)表面時(shí)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(dòng)模塊等，可以控制推土機(jī)和平地機(jī)。平地機(jī)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(chǎng)地施工。

　　圖一 推土機(jī)激光自動(dòng)控制系統(tǒng)GCS300

　　圖二 平地機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)GCS500,GCS600

　　圖三 同一激光發(fā)射器控制多臺(tái)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(chǎng)地上空產(chǎn)生一恒定的高程基準(zhǔn);激光接收器通過(guò)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(diǎn)，鎖定鏟刀與激光束之間這段被確定的距離;機(jī)械在行進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)接收器檢測(cè)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(jī)器的熨平板處于設(shè)計(jì)表面之下，一個(gè)提高鏟刀的修正信號(hào)被送至閥驅(qū)動(dòng)模塊;如果激光束掃到接收器的下部，表明機(jī)器鏟刀處于完工表面之上，一個(gè)降低鏟刀的修正信號(hào)被送至閥驅(qū)動(dòng)模塊。

　　閥驅(qū)動(dòng)控制機(jī)器的升降油缸，該閥收到來(lái)自激光接收器的修正信號(hào)后，自動(dòng)提高和降低機(jī)器鏟刀以維持正確的標(biāo)高。

　　坡度控制：對(duì)于帶有雙作用油缸的推土機(jī)，可以通過(guò)配裝兩個(gè)激光接收器的方法進(jìn)行鏟刀傾斜角度的控制，使機(jī)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(dòng)控制系統(tǒng)GCS400

　　平地機(jī)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(gè)左右一前一后的傾斜角度，所以要通過(guò)加裝三個(gè)傳感器進(jìn)行鏟刀姿態(tài)信息的采集，采集回來(lái)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(huì)通過(guò)閥驅(qū)動(dòng)模塊控制油缸對(duì)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(jī)械，是目前在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的技術(shù)，這種技術(shù)的特點(diǎn)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(chǎng)地中施工;并且在同一個(gè)場(chǎng)地中架設(shè)一臺(tái)激光發(fā)射器，可以支持多臺(tái)機(jī)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(tái)，控制箱，閥驅(qū)動(dòng)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(huì)自動(dòng)記憶這些數(shù)據(jù)信息，將反射棱鏡通過(guò)伸縮桿安裝到平地機(jī)械的鏟刀上，機(jī)械在行進(jìn)過(guò)程中，全站儀實(shí)時(shí)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(guò)電臺(tái)傳送給平地機(jī)械上安裝的系統(tǒng)中，系統(tǒng)得到信號(hào)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(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)修正信號(hào)傳送給系統(tǒng)的閥驅(qū)動(dòng)模塊，控制機(jī)械的油缸對(duì)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(jī)施工Bladepro3D

　　使用全站儀控制機(jī)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(méi)有辦法達(dá)到的。

　　3、GPS技術(shù)在機(jī)械控制中的使用 (圖六)GCS900

　　設(shè)備組成：GPS基準(zhǔn)站，GPS車(chē)載流動(dòng)天線(xiàn)，控制箱，閥驅(qū)動(dòng)模塊等

　　工作原理：在工作之前通過(guò)辦公軟件(Trimble Terrmodle)對(duì)施工場(chǎng)地表面進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定場(chǎng)地內(nèi)各點(diǎn)的三維坐標(biāo)信息，這些信息將通過(guò)閃存卡下載到機(jī)載系統(tǒng)中，系統(tǒng)會(huì)將這些信息作為工作過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行存儲(chǔ)。在機(jī)械的工作過(guò)程中，通過(guò)RTK技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)的采集鏟刀的三維坐標(biāo)，并與工作前存儲(chǔ)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(huì)通過(guò)閥控制模塊對(duì)機(jī)械鏟刀進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整，這樣，機(jī)械不論走到場(chǎng)地的任何位置，都會(huì)很清楚的知道自己所處的點(diǎn)高程是不是符合工程設(shè)計(jì)要求，并且清楚的知道怎樣工作來(lái)達(dá)到這個(gè)要求，從而確保了整個(gè)場(chǎng)地的地形能夠按照設(shè)計(jì)者的要求進(jìn)行精確的休整。

　　圖六 GPS技術(shù)控制推土機(jī)施工 GCS900系統(tǒng)

　　采用GPS技術(shù)控制工程機(jī)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(hào)本身的因素有關(guān)，但GPS技術(shù)有前兩者所不能實(shí)現(xiàn)的功能，GPS技術(shù)是以衛(wèi)星信號(hào)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(gè)場(chǎng)地表面信息通過(guò)前期軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并存儲(chǔ)在系統(tǒng)中，這樣工作效率會(huì)非常的高，在工作中不需要進(jìn)行反復(fù)的高程測(cè)量，操作機(jī)手只需要關(guān)心機(jī)械的行進(jìn)方向和自動(dòng)控制系統(tǒng)的狀態(tài)就能實(shí)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(chǎng)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(guó)內(nèi)外經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證的實(shí)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(gè)類(lèi)型的產(chǎn)品都有自己的特點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)我們的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。目前，在全國(guó)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(xiàng)目都在使用我們的推土機(jī)、平地機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和很優(yōu)異的施工質(zhì)量。得到客戶(hù)的好評(píng)!