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mmGPS摊铺系统
达德昌,蒲文文
(甘肃省恒通路桥工程有限公司,兰州,)mmGPS是一种专门用于对施工作业面进行高精度平整的光机电液一体化自动控制设备,是专门与相关施工机械配套并提高其自动化水平的重要手段,是当今世界上最先进的整平作业技术之一。
关键词:公路施工、3D自动找平、底基层摊铺、高程控制、数字化、毫米mmGPS、平整度、精细化施工
2015年,甘肃恒通路桥工程有限公司承建了柳园至敦煌G215线的道路改建工程,2015年8月1日正式开工,“柳园至敦煌G215线改建工程项目部”正式成立,截止2015年9月10日,我项目部已经填筑并整修完成部分路基的施工,满足了底基层的摊铺条件,为了技术上走在公路领域的前端,也为了企业的未来,因此,公司领导决定在已经完成路基施工的段落,采用国内先进的Topcon(mmGPS)微米级摊铺自动找平控制系统进行路面结构层的铺筑。
目前应用在摊铺机上的自动找平控制方式有两种:激光控制和GPS三维高程控制。
激光控制机械自动找平系统是一种专门用于对施工作业面进行高精度平整的光机电液一体化自动控制设备,是专门与相关施工机械配套并提高其自动化水平的重要手段,是当今世界上最先进的整平作业技术之一。世界著名的卡特彼勒公司和小松公司在其中小马力推土机上都应用了激光控制自动找平系统。摊铺机安装激光控制机械自动找平系统主要是将激光信号转化为电信号,根据电信号的变化控制电磁比例液压换向阀,最终控制摊铺机熨平板提升液压缸实现平整作业。
GPS三维控制系统集成了定位技术、设计软件和强大的控制系统,能够实现对摊铺机的精确控制、熨平板的实时定位以及完全自动化。满足垂直曲线、过渡点、超高曲线和复杂站点等要求苛刻的公路工程建设需要。
本文以SCMC ABG摊铺机型为例,论述激光控制机械自动找平系统在实际工程中的应用。
1 自动找平系统的使用对象和范围
目前,激光控制机械自动找平技术在世界发达国家已经得到广泛的使用;近几年国内在农田基本建设、水利水电工程、公路铁路建设、机场建设和市政工程等方面也开始应用。
2 基本配置
摊铺机的激光控制自动找平系统由激光发射器系统、激光接收器系统、控制器系统和双星GPS基准站、双星流动站、激光现场检测系统组成。
激光发射器系统
水平校正方式上分为:人工水平校准和自动水平校准。
激光发射器为LZ-T5激光发射器其样式及架设,如下图1、图2所示:
图1 LZ-T5激光发射器
图2激光发射器架设
(2)激光接收器可安装在自动或手动桅杆上与摊铺机组成一体,连接后可将视摊铺机为GPS的流动站,激光接收器配置360°的接收器,以便于机器的灵活作业,摊铺机与激光接收器的链接如下图3所示。
图3
(3)控制器为MC-R3双边主机控制箱组件组成
控制器是连接激光接收器和推土机的重要组成部分,它有信号传输与处理功能,将接收器的信号进行数据处理、存储、下载以实现对熨平板的液压控制,并且能够根据施工工况和要求设置不同的精度等级,精确的可达到1mm,粗略的可设置为20 mm,达到优化施工的目的,其与摊铺机的连接如下图4、图5所示。
图4
图5(圈出部位为控制器)
(4)双星GPS基准站、双星流动站、激光现场检测系统。
名称 数量 Hiper V双星基准站 1套 Hiper V双星流动站 1套 Pocket-3D控制软件 1套 LZ-T5激光发射
激光控制自动找平技术是利用激光束参照平面作为非视觉控制手段,代替常规机械设备中操作人员的目测判断方法,自动控制摊铺机熨平板的升降高度,以便达到精确整平的效果。
激光发射器是由有源电池驱动的一种激光发生装置,它被安置在作业面适当位置的三脚架上。激光发射头在工作时是高速旋转的,旋转速度高达1000 r/min,并可根据设定要求自动达到水平面或斜坡面状态,它发射的激光束可在作业面上形成一个激光光学平面,该平面即作为整平作业的基准参照面。由于该参照面是处于一定空间高度的稳定平面,因而不受机群作业和其它因素的干扰。
激光接收器的功用是接收激光发射器发来的高程光信号,并根据相对基准参照面的高度变化将光信号转换成变化的电信号,并传输到控制器。
控制器将激光接收器传递来的电位信号,经过数据分析处理后转换成控制信号,控制电磁比例换向阀通向熨平板提升液压缸的油量和方向,实现熨平板的自动升降。
3 系统作业效率分析
摊铺机惊进行摊铺作业时,在公路路面结构层施工中,将自卸车运输的料进行摊铺,传统的滑靴方法是分别放样设计的中桩和边桩,然后在对应的桩的位置超平,一般情况下10m一个断面,算出虚铺厚度,然后架设钢桩,挂钢丝绳,摊铺机顺着钢丝绳走即可。采用摊铺机加装自动找平系统后,能够明显感到工作效率提高,劳动强度降低,质量明显改善。尤其在进行大面积作业时,不仅
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