毫米級精度自動化攤鋪控制系統(tǒng)高速公路施工

拓普康mmGPS 3D攤鋪控制系統(tǒng)是世界上較早基于3D設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的GPS攤鋪控制系統(tǒng)，結(jié)合Laser Zone（域激光）技術(shù)，系統(tǒng)高程控制精度可達(dá)±2mm，擺脫了傳統(tǒng)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(xiàn)。

Topcon mmGPS 3D攤鋪系統(tǒng)是基于GNSS技術(shù)且達(dá)到毫米級高程精度的瀝青及水穩(wěn)、滑膜攤鋪控制系統(tǒng)。 Topcon mmGPS 3D攤鋪系統(tǒng)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(tǒng)兼容性好，即插即用型設(shè) 計(jì)，無需改動液壓或借助第三方傳感器即可實(shí)現(xiàn)對攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的自動化控制。配套多功能GX-60控制箱作為操作人員與  mmGPS 攤鋪系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，支持觸控和中文，易于操作。用戶可以靈活地將GX-60安裝到攤鋪機(jī)上的不同位置，以方便作業(yè)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控施工狀態(tài)，系統(tǒng)內(nèi)置的3D-MC軟件為操作人員實(shí)時(shí)提供攤鋪機(jī)的精準(zhǔn)位置、傳感器狀態(tài)、 攤鋪機(jī)熨平板與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)偏差等信息。

免去鋼絲線

mmGPS技術(shù)融合了GNSS衛(wèi)星定位和的Laser Zone域激光技術(shù)，使攤鋪?zhàn)鳂I(yè)擺脫傳統(tǒng)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天線安裝在攤鋪機(jī)的左右大臂兩側(cè)，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(tǒng)配套的Topcon MC-R3 GNSS接收機(jī)，采用更好的 GNSS信號跟蹤技術(shù)，結(jié)合液壓控制交互單元、內(nèi)置電臺和網(wǎng)絡(luò)模塊，用于系統(tǒng)高精度實(shí)時(shí)定位、定向及對熨平板液壓油缸 的自動化控制。

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(dá)300米的有效覆蓋工作區(qū) 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(qū)域內(nèi)為攤鋪?zhàn)鳂I(yè)實(shí)時(shí)提供毫米級精度的高程參考基準(zhǔn)。對于高 差或作業(yè)范圍較大及帶狀的施工區(qū)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)，通過連續(xù)架設(shè) 可覆蓋高差達(dá)40米和平面距離無限向前（隨攤鋪機(jī)械）擴(kuò)充的不間斷工作區(qū)域。

工作原理

Topcon mmGPS 3D攤鋪控制系統(tǒng)由GNSS基準(zhǔn)站、域激光發(fā)射器、mmGPS流動站和P63攤鋪機(jī)自動控制系統(tǒng)四部分組 成。系統(tǒng)工作時(shí)，GNSS基準(zhǔn)站通過無線通訊技術(shù)實(shí)時(shí)向流動站發(fā)送RTK差分信號，同時(shí)域激光發(fā)射器實(shí)時(shí)向流動站發(fā)送高 程信息；mmGPS流動站分別將接收到的GNSS衛(wèi)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(jī)自動控制系統(tǒng)利用配套的PZS-MC域激光接收器和MC-R3 GNSS接收機(jī)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(biāo)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紾X-60控制箱，系統(tǒng)將獲得的當(dāng)前3D坐標(biāo)信息與事先導(dǎo)入的道路面層BIM模 型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并實(shí)時(shí)生成對應(yīng)點(diǎn)位的高程修正信息，這些高程修正信息通過一系列的算法生成對應(yīng)比例的驅(qū)動 信號，通過電磁閥驅(qū)動攤鋪機(jī)牽引臂的液壓油缸，進(jìn)而使熨平板在相應(yīng)方向上進(jìn)行調(diào)整，彌補(bǔ)路面波動，實(shí)現(xiàn)按設(shè)計(jì)要求 的平整度、坡度和厚度等自動化鋪筑路面。在整個(gè)攤鋪過程中，攤鋪機(jī)會自動按照路面數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)調(diào)整熨平板工作狀 態(tài)。技術(shù)人員使用mmGPS流動站可實(shí)時(shí)檢測路面的鋪筑質(zhì)量，按需做對應(yīng)微調(diào)，實(shí)現(xiàn)了施工的全過程控制，實(shí)現(xiàn)動 態(tài)質(zhì)量管理，滿足攤鋪施工的要求。

應(yīng)用案例

?邯鄲機(jī)場跑道翻修項(xiàng)目

下圖為 2019 年在河北邯鄲機(jī)場實(shí)施的跑道翻修項(xiàng)目。跑道是機(jī)場的重要基礎(chǔ)設(shè)施，跑道質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)乎著飛行安全。因此對跑道瀝青鋪筑的厚度、平順性要求非常嚴(yán)格。3D 攤鋪控制系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的施工方式，基于道面的 3D 數(shù)字化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的自動控制施工，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(xiàn)場除必須的操作人員外， 僅有的少量的檢測人員，施工現(xiàn)場更加安全。

?秦皇島首鋼車谷卡丁車賽道

下圖為 2019 年在秦皇島首鋼車谷卡丁車跑道建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行的mmGPS 3D 攤鋪施工現(xiàn)場圖。國內(nèi)的車跑道通常采用傳統(tǒng)的施工工藝，但由于車道有大量弧形彎道需要鋪筑，且對路面的平順性要求遠(yuǎn)高于普通路面。利用傳統(tǒng)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、檢核等工作，不僅工作繁雜且耗費(fèi)巨大，且實(shí)際架設(shè)標(biāo)樁非常困難，極易在施工的過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(fèi)及工期延誤等。本次施工中采用拓普康 mmGPS 3D 攤鋪系統(tǒng)，參與的施工人員減少到原來的一半，工期縮減了 1/5，且避免了返工現(xiàn)象的出現(xiàn)，完成了賽道的鋪筑工作。

?滑膜攤鋪

該系統(tǒng)不僅能夠在瀝青攤鋪機(jī)上使用，還可以根據(jù)不同的工況和施工設(shè)備應(yīng)用到滑膜攤鋪機(jī)上，達(dá)到毫米級的作業(yè)精度。Topcon mmGPS 3D 系統(tǒng)可以應(yīng)用在不同品牌的滑膜攤鋪機(jī)上，為不同攤鋪機(jī)廠商提供了相匹配的接口線纜，只需要在訂購時(shí)選擇相應(yīng)的攤鋪機(jī)配件即可。如果擁有多臺不同類型的攤鋪設(shè)備，只需要預(yù)定不同規(guī)格的線纜，即可實(shí)現(xiàn)在不同設(shè)備之間的交替使用，節(jié)約大量的系統(tǒng)購置成本。

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