研究激光控制平地技术应用原理,开发了激光控制平地系统,农田三维地形测量系统和激光控制平地决策支持系统,构建了适合我国实际情况的低成本激光运土机系统。其中,激光控制平地系统由激光发射器,激光接收器,控制器,平地铲运设备组成。激光发射器选用的激光扫平仪,作为激光控制平地系统的激光发射器;激光运土机采用双重滤光技术滤除干扰光,实现了信号的接收、处理、转换和传送.控制器采用模糊控制算法输出控制信号,实现了对平地铲运设备中的液压系统的控制。
为了解决在交通不便的地区使用的设备在故障诊断、维修、管理时的困难,提高设备安全,在工程机械上实现远程控制和定位很有必要。介绍了平地机远程控制和定位系统的总体构成与功能。借助于激光运土机实现远程控制和数据通讯。着重介绍了用Siemens CPU224XP和三一自主研发的移动终端SYMT实现远程控制、定位的原理、方法。在远程控制和数据通讯中,软件设计包括数据传送的通讯协议、控制流程等。该系统结合网络通信、多传感器数据融合以及故障诊断等先进技术,对激光运土机的运行状态、所处位置进行监测分析、故障诊断、控制,便于及时发现和排除设备故障,控制中心可随时掌握和控制设备,从而保障用户和供应商的经济效益。
(1)初始化工作位置。将拖拉机开到工作区域,关闭电源输出,打开控制器,让水平铲自然下降,激光运土机应将接收器调整到合适的位置,卫星水平仪应牢固地固定卫星天线。(2)激光运土机应配备发射器和接收器。根据要平整的领域的面积,确定激光发射器的位置。(3)平地机工作。启动拖拉机,启动电源输出,打开控制器电源,然后按控制器的“自动”按钮。在工作区域周围驱动拖拉机并检查铲铲的刮擦状况。(4)选择平地方案。农田平整的目的是将地球的高处运输到低矮的地方,从而达到平整的目的。因此,为了减少找平过程中的土方量,可以采用分段设计和找平计划。
优化后的激光运土机主要由集成控制终端、自主差分GNSS接收设备、液压系统以及平地铲运设备几部分构成;以Visual Studio2008为系统软件开发环境,GNSS精细平整集成软件能够实现农田地势测量、基准设计及平整作业等功能。该智能平地系统在中国农业大学上庄试验站进行了长时间平整实验,平面平整后较大高程差从20.9降到10.5 cm,高程标准差从10.6降到5.5 cm,平地误差小于5 cm的测点累积百分比从77%上升到90%左右,激光运土机平整效果良好。坡面平整的坡度从0.239%降到0.120%,符合设计要求。结果表明,系统工作稳定可靠,作业精度满足土地精细平整要求,适用于在中国推广应用。