隨著科技的發(fā)展，GPS全球定位技術(shù)不僅在測(cè)量上得到廣泛的應(yīng)用，而且在工程施工及工程機(jī)械上的應(yīng)用也越來越廣泛。特別是近年來以美國(guó)的天寶（Trimble）公司、瑞士的徠卡（Leica）公司和拓普康-薩澳丹佛斯公司（TSD）等為代表的國(guó)際知名廠商，在挖掘機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、攤鋪機(jī)和銑刨機(jī)等工程機(jī)械上廣泛應(yīng)用3D控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的施工方法產(chǎn)生了革命性的改進(jìn)。而在國(guó)內(nèi)，由于各方面因素的制約，以3D GPS控制技術(shù)為主的工程施工應(yīng)用才剛起步，并未得到廣泛推廣。究竟GPS在工程施工中有哪些作用？GPS控制技術(shù)在工程機(jī)械上應(yīng)用的前景如何？來自瑞士徠卡公司中國(guó)代表處的關(guān)符和美國(guó)天寶北京代表處的李太豐將介紹GPS技術(shù)在工程機(jī)械上的應(yīng)用和發(fā)展前景。
3D GPS控制系統(tǒng)在工程機(jī)械中應(yīng)用前景廣闊
早在2000年，瑞士徠卡公司就推出了基于3D TPS（全站儀）/GPS 的高精度機(jī)械引導(dǎo)系統(tǒng)。2005年，徠卡公司最新推出了基于3D GPS控制技術(shù)的第五代平地之星產(chǎn)品（GradeStar V5.0），不僅可以應(yīng)用于各類推土機(jī)、平地機(jī)，其基本通用控制系統(tǒng)MC1200還能用于攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)等各類工程機(jī)械，繼續(xù)保持了其在業(yè)界的領(lǐng)先地位。
何為3D GPS控制系統(tǒng)？
使用3D GPS控制系統(tǒng)，可以把工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接輸入機(jī)載計(jì)算機(jī)，自動(dòng)生成三維數(shù)字模型（DTM，Digital Terrain Model），機(jī)載計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)比較工程機(jī)械鏟刀的當(dāng)前位置和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并輸出校正控制信號(hào)至控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制。這樣施工機(jī)械只需要1或2次往返施工，即可達(dá)到設(shè)計(jì)位置。這種以絕對(duì)坐標(biāo)X、Y、Z為基準(zhǔn)的全新控制方式，摒棄了測(cè)量、打樁、放樣等傳統(tǒng)工序，一次性解決了高程控制、平整度控制、坡度控制等問題，節(jié)省了大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作，把工程機(jī)械操作手從繁重的整平工作中解放出來，使他們可以專注于駕駛，大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。這樣，通過使用3D GPS控制技術(shù)，使傳統(tǒng)意義上的工程施工進(jìn)入到數(shù)字化施工的新紀(jì)元。
3D 控制系統(tǒng)由定位設(shè)備、通訊設(shè)備、機(jī)載計(jì)算機(jī)、控制設(shè)備4部分組成。定位設(shè)備由GPS或TPS（自動(dòng)全站儀）組成，根據(jù)定位設(shè)備的不同，3D控制系統(tǒng)可以分為3D GPS控制系統(tǒng)和3D TPS控制系統(tǒng)，分別適用于不同精度要求的工程。3D GPS控制系統(tǒng)主要用于土方或礦山工程用工程機(jī)械，如推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)等；3D TPS控制系統(tǒng)主要用于精度要求較高的公路面層或機(jī)場(chǎng)工程用工程機(jī)械，如平地機(jī)、攤鋪機(jī)、銑刨機(jī)等。
通訊設(shè)備由無線電發(fā)射裝置和調(diào)制解調(diào)器組成，實(shí)現(xiàn)定位設(shè)備和機(jī)載計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸。機(jī)載計(jì)算機(jī)可以把輸入的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)生成三維數(shù)字地形模型，并根據(jù)收到的測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算出工程機(jī)械的實(shí)際位置和方向，與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，并把校正信息輸出到控制設(shè)備，對(duì)機(jī)械進(jìn)行調(diào)整。控制設(shè)備由一系列控制器和傳感器組成，根據(jù)安裝部位的不同，測(cè)量控制機(jī)械自身和鏟刀的橫坡、縱坡、傾斜度等，并根據(jù)機(jī)載計(jì)算機(jī)傳來的校正信息對(duì)機(jī)械的鏟刀進(jìn)行控制，最終達(dá)到施工設(shè)計(jì)位置。
