激光控制土地平整技术

　　激光控制土地平整技术是高科技激光控制技术与常规机械平地技术相结合的土地平整新技术。国家节水灌溉北京工程技术研究中心1995年引进了国外的成套设备，在国内进行了激光控制土地平整技术的田间应用实验研究。

　　传统的常规土地平整设备主要由推土机、铲运机和刮平机组成，土地平整状况一般取决于推土机和刮平机的施工精度。由于推土铲的液压装置为手工控制，平地作业过程中操作人员无法准确地控制推土铲的升降高度；而铲运机和刮平机的铲运刀口与设备轮胎间的相对位置是固定的，平地施工时刀口将随地面起伏上下错位，刮平和修整田面的效果并不理想，能达到的土地平整精度有限。而激光控制平地技术是利用激光束产生的平面作为非视觉控制手段代替操作人员的目测判断能力，用以控制平地机具刀口的升降高度。激光控制平地作业时，一旦铲运机具刀口的初始位置根据平地设计高程确定后，无论田面地形如何起伏，受激光发射和接收系统的影响，控制器始终经液压升降系统将铲运刀口与平地参照面间的距离保持在某一恒定值，土地平整的精度很高。

　　激光控制平地成套设备一般由四个基本部分构成，即激光发射装置、激光接收装置、控制器、平地铲运设备。

　　激光发射装置是一个由电池驱动的激光发生器，常被水平地安装在矗立于田间的三角支架上。它产生的激光光束被高速旋转的棱镜反射，在田面上方产生一个激光平面作为平整土地作业的照面，替代常规土地平整方法中利用地面高程测量得到的、由不连续网格点构成的平整作业基准面。根据需要，激光发射装置可分为单一零坡度控制（平地参照面为水平面）和任意坡度控制（平地参照面为倾斜平面）两种类型。

　　激光接收装置是垂直安装在平地铲运设备桅杆上的信号接收器。平地作业过程中，来自激光发射器的光束首先被接收器检测，确定此时平地参照面与接收器中心控制点间的相对距离，随后向控制器发出调整信号，由控制器指挥铲运设备的升降，使接收器中心控制点位于平地参照平面内。

　　控制器的功能是根据激光接收装置传递的调整信息，自动控制液压系统不断地上下调节行进中的平地铲运刀口，完成田面挖填方工作。由于激光控制器的自控灵敏性高，故平地精度较高。

　　平地铲运设备由铲运机具液压升降系统构成。作为牵引动力的拖拉机的功率应与设备铲运能力相匹配，以适应铲运机具频繁升降对液压系统的工作需求。

　　利用激光平地技术前，先按网格状采用水准仪完成田间地形测量工作，网格间距一般为5～10米，得到田块内各测点处的相对高程。再根据测量结果进行平地设计，确定平地设计相对高程。其原则是通过选择适当的平地设计高程，使平地作业中的挖方量与填方量基本相等。

　　然后在田块适当位置处安装激光发射器，确保发射的激光束平面高于田内任何障碍物，以便使激光接收装置能时刻感应到来自发射器的光束。接着再根据平地设计高程，在田块内确定铲运机具的起始位置点，将铲运刀口落地后，上下调节安装在设备桅杆上激光接收器的高度，当接收器中心控制点位于激光控制参照面内时，固定该接收器的位置。做好上述准备工作后，从平地起始位置点开始，由拖拉机牵引铲运设备在田块内往复作业，挖高填低，搬运土方，自动完成土地平整工作。平整作业完毕后，再按相同的网格形式进行地面复测，评价平地的效果。