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激光控制土地平整技術是高科技激光控制技術與常規(guī)機械平地技術相結合的土地平整新技術。國家節(jié)水灌溉北京工程技術研究中心1995年引進了國外的成套設備,在國內首次進行了激光控制土地平整技術的田間應用實驗研究。
傳統(tǒng)的常規(guī)土地平整設備主要由推土機、鏟運機和刮平機組成,土地平整狀況一般取決于推土機和刮平機的施工精度。由于推土鏟的液壓裝置為手工控制,平地作 業(yè)過程中操作人員無法準確地控制推土鏟的升降高度;而鏟運機和刮平機的鏟運刀口與設備輪胎間的相對位置是固定的,平地施工時刀口將隨地面起伏上下錯位,刮 平和修整田面的效果并不理想,能達到的土地平整精度有限。而激光控制平地技術是利用激光束產(chǎn)生的平面作為非視覺控制手段代替操作人員的目測判斷能力,用以 控制平地機具刀口的升降高度。激光控制平地作業(yè)時,一旦鏟運機具刀口的初始位置根據(jù)平地設計高程確定后,無論田面地形如何起伏,受激光發(fā)射和接收系統(tǒng)的影 響,控制器始終經(jīng)液壓升降系統(tǒng)將鏟運刀口與平地參照面間的距離保持在某一恒定值,土地平整的精度很高。
激光控制平地成套設備一般由四個基本部分構成,即激光發(fā)射裝置、激光接收裝置、控制器、平地鏟運設備。
激光發(fā)射裝置是一個由電池驅動的激光發(fā)生器,常被水平地安裝在矗立于田間的三角支架上。它產(chǎn)生的激光光束被高速旋轉的棱鏡反射,在田面上方產(chǎn)生一個激光 平面作為平整土地作業(yè)的照面,替代常規(guī)土地平整方法中利用地面高程測量得到的、由不連續(xù)網(wǎng)格點構成的平整作業(yè)基準面。根據(jù)需要,激光發(fā)射裝置可分為單一零 坡度控制(平地參照面為水平面)和任意坡度控制(平地參照面為傾斜平面)兩種類型。
激光接收裝置是垂直安裝在平地鏟運設備桅桿上的信號接收器。平地作業(yè)過程中,來自激光發(fā)射器的光束首先被接收器檢測,確定此時平地參照面與接收器中心控制點間的相對距離,隨后向控制器發(fā)出調整信號,由控制器指揮鏟運設備的升降,使接收器中心控制點位于平地參照平面內。
控制器的功能是根據(jù)激光接收裝置傳遞的調整信息,自動控制液壓系統(tǒng)不斷地上下調節(jié)行進中的平地鏟運刀口,完成田面挖填方工作。由于激光控制器的自控靈敏性高,故平地精度較高。
平地鏟運設備由鏟運機具液壓升降系統(tǒng)構成。作為牽引動力的拖拉機的功率應與設備鏟運能力相匹配,以適應鏟運機具頻繁升降對液壓系統(tǒng)的工作需求。
利用激光平地技術前,先按網(wǎng)格狀采用水準儀完成田間地形測量工作,網(wǎng)格間距一般為5~10米,得到田塊內各測點處的相對高程。再根據(jù)測量結果進行平地設計,確定平地設計相對高程。其原則是通過選擇適當?shù)钠降卦O計高程,使平地作業(yè)中的挖方量與填方量基本相等。
然后在田塊適當位置處安裝激光發(fā)射器,確保發(fā)射的激光束平面高于田內任何障礙物,以便使激光接收裝置能時刻感應到來自發(fā)射器的光束。接著再根據(jù)平地設計 高程,在田塊內確定鏟運機具的起始位置點,將鏟運刀口落地后,上下調節(jié)安裝在設備桅桿上激光接收器的高度,當接收器中心控制點位于激光控制參照面內時,固 定該接收器的位置。做好上述準備工作后,從平地起始位置點開始,由拖拉機牽引鏟運設備在田塊內往復作業(yè),挖高填低,搬運土方,自動完成土地平整工作。平整 作業(yè)完畢后,再按相同的網(wǎng)格形式進行地面復測,評價平地的效果。
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