毫米級精度自動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，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技術與域激光定位技術和多個傳感器融于一體。系統兼容性好，即插即用型設 計，無需改動液壓或借助第三方傳感器即可實現對攤鋪作業的自動化控制。配套多功能GX-60控制箱作為操作人員與  mmGPS 攤鋪系統的人機交互界面，支持觸控和中文，易于操作。用戶可以靈活地將GX-60安裝到攤鋪機上的不同位置，以方便作業過程中實時監控施工狀態，系統內置的3D-MC軟件為操作人員實時提供攤鋪機的精準位置、傳感器狀態、 攤鋪機熨平板與設計數據偏差等信息。

免去鋼絲線

mmGPS技術融合了GNSS衛星定位和的Laser Zone域激光技術，使攤鋪作業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域激光接收器同時集成GNSS天線安裝在攤鋪機的左右大臂兩側，兩套域激光 接收器實時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，結合液壓控制交互單元、內置電臺和網絡模塊，用于系統高精度實時定位、定向及對熨平板液壓油缸 的自動化控制。

Laser Zone域激光技術

不同于普通的激光發射器掃描一個平面，LZ-T5域激光發射器可以提供一個高度為10米、半徑達300米的有效覆蓋工作區 域，支持1+N的作業模式，配套的域激光接收器可以在該區域內為攤鋪作業實時提供毫米級精度的高程參考基準。對于高 差或作業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域激光發射器協同交替不間斷作業，通過連續架設 可覆蓋高差達40米和平面距離無限向前（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、域激光發射器、mmGPS流動站和P63攤鋪機自動控制系統四部分組 成。系統工作時，GNSS基準站通過無線通訊技術實時向流動站發送RTK差分信號，同時域激光發射器實時向流動站發送高 程信息；mmGPS流動站分別將接收到的GNSS衛星信號、GNSS基站的RTK差分信號和域激光發射器的高程信息，實時進 行聯合處理解算，即時獲取實時厘米級的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接收機同時進行厘米級的RTK平面定位和毫米級 的高程定位，實時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 型設計數據進行對比，并實時生成對應點位的高程修正信息，這些高程修正信息通過一系列的算法生成對應比例的驅動 信號，通過電磁閥驅動攤鋪機牽引臂的液壓油缸，進而使熨平板在相應方向上進行調整，彌補路面波動，實現按設計要求 的平整度、坡度和厚度等自動化鋪筑路面。在整個攤鋪過程中，攤鋪機會自動按照路面數字化設計實時調整熨平板工作狀 態。技術人員使用mmGPS流動站可實時檢測路面的鋪筑質量，按需做對應微調，實現了施工的全過程控制，實現動 態質量管理，滿足攤鋪施工的要求。

應用案例

?邯鄲機場跑道翻修項目

下圖為 2019 年在河北邯鄲機場實施的跑道翻修項目。跑道是機場的重要基礎設施，跑道質量的優劣直接關乎著飛行安全。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 數字化設計實現攤鋪作業的自動控制施工，減少人工誤差，毫米級控制精度，確保施工質量，整個施工現場除必須的操作人員外， 僅有的少量的檢測人員，施工現場更加安全。

?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項目進行的mmGPS 3D 攤鋪施工現場圖。國內的車跑道通常采用傳統的施工工藝，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高于普通路面。利用傳統施工工藝進行施工需要大量人力投入，進行測量、放樣、打樁、掛線、檢核等工作，不僅工作繁雜且耗費巨大，且實際架設標樁非常困難，極易在施工的過程中因缺少有效手段保證施工質量和精度要求而進行返工，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，為不同攤鋪機廠商提供了相匹配的接口線纜，只需要在訂購時選擇相應的攤鋪機配件即可。如果擁有多臺不同類型的攤鋪設備，只需要預定不同規格的線纜，即可實現在不同設備之間的交替使用，節約大量的系統購置成本。

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