激光控制土地平整技術(shù)是高科技激光控制技術(shù)與常規(guī)機(jī)械平地技術(shù)相結(jié)合的土地平整新技術(shù)。國家節(jié)水灌溉北京工程技術(shù)研究中心1995年引進(jìn)了國外的成套設(shè)備,在國內(nèi)首次進(jìn)行了激光控制土地平整技術(shù)的田間應(yīng)用實驗研究。
傳統(tǒng)的常規(guī)土地平整設(shè)備主要由推土機(jī)、鏟運機(jī)和刮平機(jī)組成,土地平整狀況一般取決于推土機(jī)和刮平機(jī)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(zhǔn)確地控制推土鏟的升降高度;而鏟運機(jī)和刮平機(jī)的鏟運刀口與設(shè)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(dá)到的土地平整精度有限。而激光控制平地技術(shù)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(jī)具刀口的升降高度。激光控制平地作業(yè)時,一旦鏟運機(jī)具刀口的初始位置根據(jù)平地設(shè)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(shè)備一般由四個基本部分構(gòu)成,即激光發(fā)射裝置、激光接收裝置、控制器、平地鏟運設(shè)備。
激光發(fā)射裝置是一個由電池驅(qū)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(zhuǎn)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(gòu)成的平整作業(yè)基準(zhǔn)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(shè)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(diào)整信號,由控制器指揮鏟運設(shè)備的升降,使接收器中心控制點位于平地參照平面內(nèi)。
控制器的功能是根據(jù)激光接收裝置傳遞的調(diào)整信息,自動控制液壓系統(tǒng)不斷地上下調(diào)節(jié)行進(jìn)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(shè)備由鏟運機(jī)具液壓升降系統(tǒng)構(gòu)成。作為牽引動力的拖拉機(jī)的功率應(yīng)與設(shè)備鏟運能力相匹配,以適應(yīng)鏟運機(jī)具頻繁升降對液壓系統(tǒng)的工作需求。
利用激光平地技術(shù)前,先按網(wǎng)格狀采用水準(zhǔn)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(nèi)各測點處的相對高程。再根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行平地設(shè)計,確定平地設(shè)計相對高程。其原則是通過選擇適當(dāng)?shù)钠降卦O(shè)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(dāng)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(nèi)任何障礙物,以便使激光接收裝置能時刻感應(yīng)到來自發(fā)射器的光束。接著再根據(jù)平地設(shè)計高程,在田塊內(nèi)確定鏟運機(jī)具的起始位置點,將鏟運刀口落地后,上下調(diào)節(jié)安裝在設(shè)備桅桿上激光接收器的高度,當(dāng)接收器中心控制點位于激光控制參照面內(nèi)時,固定該接收器的位置。做好上述準(zhǔn)備工作后,從平地起始位置點開始,由拖拉機(jī)牽引鏟運設(shè)備在田塊內(nèi)往復(fù)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(jìn)行地面復(fù)測,評價平地的效果。