毫米級精度自動(dòng)化攤鋪控制系統高速公路施工

毫米級精度自動(dòng)化攤鋪控制系統高速公路施工

拓普康mmGPS 3D攤鋪控制系統是世界上較早基于3D設計數據的GPS攤鋪控制系統，結合Laser Zone（域激光）技術(shù)，系統高程控制精度可達±2mm，擺脫了傳統施工工藝的束縛，在高精度的道面工程施工中擁有亮眼的表現。

Topcon mmGPS 3D攤鋪系統是基于GNSS技術(shù)且達到毫米級高程精度的瀝青及水穩、滑膜攤鋪控制系統。 Topcon mmGPS 3D攤鋪系統將GNSS技術(shù)與域激光定位技術(shù)和多個(gè)傳感器融于一體。系統兼容性好，即插即用型設 計，無(wú)需改動(dòng)液壓或借助第三方傳感器即可實(shí)現對攤鋪作業(yè)的自動(dòng)化控制。配套多功能GX-60控制箱作為操作人員與  mmGPS 攤鋪系統的人機交互界面，支持觸控和中文，易于操作。用戶(hù)可以靈活地將GX-60安裝到攤鋪機上的不同位置，以方便作業(yè)過(guò)程中實(shí)時(shí)監控施工狀態(tài)，系統內置的3D-MC軟件為操作人員實(shí)時(shí)提供攤鋪機的精準位置、傳感器狀態(tài)、 攤鋪機熨平板與設計數據偏差等信息。

免去鋼絲線(xiàn)

mmGPS技術(shù)融合了GNSS衛星定位和的Laser Zone域激光技術(shù)，使攤鋪作業(yè)擺脫傳統鋼絲繩的束縛，攤鋪施工 變得更加輕松自如。Topcon PZS-MC域激光接收器同時(shí)集成GNSS天線(xiàn)安裝在攤鋪機的左右大臂兩側，兩套域激光 接收器實(shí)時(shí)接收并解算域激光信號，將高程精度控制在毫米級。系統配套的Topcon MC-R3 GNSS接收機，采用更好的 GNSS信號跟蹤技術(shù)，結合液壓控制交互單元、內置電臺和網(wǎng)絡(luò )模塊，用于系統高精度實(shí)時(shí)定位、定向及對熨平板液壓油缸 的自動(dòng)化控制。

Laser Zone域激光技術(shù)

不同于普通的激光發(fā)射器掃描一個(gè)平面，LZ-T5域激光發(fā)射器可以提供一個(gè)高度為10米、半徑達300米的有效覆蓋工作區 域，支持1+N的作業(yè)模式，配套的域激光接收器可以在該區域內為攤鋪作業(yè)實(shí)時(shí)提供毫米級精度的高程參考基準。對于高 差或作業(yè)范圍較大及帶狀的施工區域，可以使用2臺或多4臺的LZ-T5域激光發(fā)射器協(xié)同交替不間斷作業(yè)，通過(guò)連續架設 可覆蓋高差達40米和平面距離無(wú)限向前（隨攤鋪機械）擴充的不間斷工作區域。

工作原理

Topcon mmGPS 3D攤鋪控制系統由GNSS基準站、域激光發(fā)射器、mmGPS流動(dòng)站和P63攤鋪機自動(dòng)控制系統四部分組 成。系統工作時(shí)，GNSS基準站通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)實(shí)時(shí)向流動(dòng)站發(fā)送RTK差分信號，同時(shí)域激光發(fā)射器實(shí)時(shí)向流動(dòng)站發(fā)送高 程信息；mmGPS流動(dòng)站分別將接收到的GNSS衛星信號、GNSS基站的RTK差分信號和域激光發(fā)射器的高程信息，實(shí)時(shí)進(jìn) 行聯(lián)合處理解算，即時(shí)獲取實(shí)時(shí)厘米級的GNSS平面定位精度和毫米級的高程控制精度。 P63攤鋪機自動(dòng)控制系統利用配套的PZS-MC域激光接收器和MC-R3 GNSS接收機同時(shí)進(jìn)行厘米級的RTK平面定位和毫米級 的高程定位，實(shí)時(shí)定位的三維坐標數據傳輸到GX-60控制箱，系統將獲得的當前3D坐標信息與事先導入的道路面層BIM模 型設計數據進(jìn)行對比，并實(shí)時(shí)生成對應點(diǎn)位的高程修正信息，這些高程修正信息通過(guò)一系列的算法生成對應比例的驅動(dòng) 信號，通過(guò)電磁閥驅動(dòng)攤鋪機牽引臂的液壓油缸，進(jìn)而使熨平板在相應方向上進(jìn)行調整，彌補路面波動(dòng)，實(shí)現按設計要求 的平整度、坡度和厚度等自動(dòng)化鋪筑路面。在整個(gè)攤鋪過(guò)程中，攤鋪機會(huì )自動(dòng)按照路面數字化設計實(shí)時(shí)調整熨平板工作狀 態(tài)。技術(shù)人員使用mmGPS流動(dòng)站可實(shí)時(shí)檢測路面的鋪筑質(zhì)量，按需做對應微調，實(shí)現了施工的全過(guò)程控制，實(shí)現動(dòng) 態(tài)質(zhì)量管理，滿(mǎn)足攤鋪施工的要求。

應用案例

?邯鄲機場(chǎng)跑道翻修項目

下圖為 2019 年在河北邯鄲機場(chǎng)實(shí)施的跑道翻修項目。跑道是機場(chǎng)的重要基礎設施，跑道質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)乎著(zhù)飛行安全。因此對跑道瀝青鋪筑的厚度、平順性要求非常嚴格。3D 攤鋪控制系統相較于傳統的施工方式，基于道面的 3D 數字化設計實(shí)現攤鋪作業(yè)的自動(dòng)控制施工，減少人工誤差，毫米級控制精度，確保施工質(zhì)量，整個(gè)施工現場(chǎng)除必須的操作人員外， 僅有的少量的檢測人員，施工現場(chǎng)更加安全。

?秦皇島首鋼車(chē)谷卡丁車(chē)賽道

下圖為 2019 年在秦皇島首鋼車(chē)谷卡丁車(chē)跑道建設項目進(jìn)行的mmGPS 3D 攤鋪施工現場(chǎng)圖。國內的車(chē)跑道通常采用傳統的施工工藝，但由于車(chē)道有大量弧形彎道需要鋪筑，且對路面的平順性要求遠高于普通路面。利用傳統施工工藝進(jìn)行施工需要大量人力投入，進(jìn)行測量、放樣、打樁、掛線(xiàn)、檢核等工作，不僅工作繁雜且耗費巨大，且實(shí)際架設標樁非常困難，極易在施工的過(guò)程中因缺少有效手段保證施工質(zhì)量和精度要求而進(jìn)行返工，造成原料浪費及工期延誤等。本次施工中采用拓普康 mmGPS 3D 攤鋪系統，參與的施工人員減少到原來(lái)的一半，工期縮減了 1/5，且避免了返工現象的出現，完成了賽道的鋪筑工作。

?滑膜攤鋪

該系統不僅能夠在瀝青攤鋪機上使用，還可以根據不同的工況和施工設備應用到滑膜攤鋪機上，達到毫米級的作業(yè)精度。Topcon mmGPS 3D 系統可以應用在不同品牌的滑膜攤鋪機上，為不同攤鋪機廠(chǎng)商提供了相匹配的接口線(xiàn)纜，只需要在訂購時(shí)選擇相應的攤鋪機配件即可。如果擁有多臺不同類(lèi)型的攤鋪設備，只需要預定不同規格的線(xiàn)纜，即可實(shí)現在不同設備之間的交替使用，節約大量的系統購置成本。

-毫米級精度自動(dòng)化攤鋪控制系統高速公路施工視頻-