
01操作精度;两种平地作业的精度均达到2cm,效果非常好。02工作范围;普通激光平地铲的信号传输半径约为400米,而卫星平面信号可以达到5-10公里。03环境要求;激光操作会受到天气的很大影响,如果地形不同,则卫星平板的所有数据和操作都可以在显示屏上读取和操作,而激光平地铲则麻烦得多。05安装调试;普通激光平地在卫星平地上仅需一小时即可解决复杂的安装和调试过程。06价格因素;尽管卫星水准仪很不错,但价格却比激光水准仪的价格高得多。一套普通的激光水准仪设备的价格为30,000至50,000元,而一套卫星水准仪的价格则为80,000至100,000元。

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平地铲机械。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;激光平地铲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。

车载控制器采用GNSS高精度板,无线电模块和主控板,并采用单天线定位方案,实时接收基站无线电广播数据,并获得高精度的定位和仰角信息。通过控制器内置的GNSS高精度板,通过主控板分析差分数据,实时计算平地机的实时高度并控制高度,从而使激光平地铲成为始终保持在相同的高度以实现找平操作。GPS传输模块主要实现实时定位信息和海拔信息的传输;车载控制器实时计算GNSS天线的位置和高度信息,并以自动模式控制平地机;电磁阀控制模块主要是传递控制器的指令,使平地机上的激光平地铲能够作出相应的响应,从而达到校平的效果;

为了提高拖拉机在农田环境中自主导航作业的控制精度,设计开发了3种基于不同类型电机的方向盘转向控制系统,在分析步进电机,伺服电机和步进伺服电机3种电机的参数及其性能差异的基础上,设计了激光平地铲自动转向执行机构,并配备了工控机PC、PLC控制器、前轮转角检测机构和GNSS定位系统等设备。设计了工控机车载终端软件,能够实现自动导航的嵌套双闭环控制及相应PID控制算法,设计了控制系统的电气原理图和PLC转向程序,在混凝土路面和田间播种作业两种工况下进行了拖拉机自动导航实验。实验结果表明,当拖拉机作业速度为0.8m/s时,两种实验条件下,步进激光平地铲的均方根误差分别为8.81cm和12.09cm,伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.85cm和10.55cm,步进伺服电机导航系统的均方根误差分别为4.54cm和5.53cm,步进伺服电机在方向盘转向控制系统中自动导航效果较好。