CN114357587A - 一种基于路面工程3d数字化铺筑方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统，方法包括：根据预设的设计数据建立3D施工模型；将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；激光接收器、接收机控制箱和显示控制器通过接线盒与摊铺机的电脑连接；根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；根据启动信号控制摊铺机进行施工；在摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对摊铺机的工作参数进行微调。本发明实现了智能化和数字化施工，大大的降低人员使用，消除了人为和机械误差，提高了施工效率，提升了路面平整度和厚度均匀性。

Description

一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统

技术领域

本发明涉及工程施工质量技术领域，特别是涉及一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统。

背景技术

目前路面结构层铺筑一般采用走钢丝引导高程的方法进行铺筑，在铺筑过程中由于钢丝绳自重下垂和抄平放线中人为因素的影响，造成高程放样不精确，再加上传感器跳动，存在着人为误差大，基准精度低，稳定性差等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于路面工程3D数字化铺筑方法，包括：

根据预设的设计数据建立3D施工模型；

将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

优选地，所述根据预设的设计数据建立3D施工模型，包括：

获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

优选地，在所述根据预设的设计数据建立3D施工模型之后，还包括：

将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

优选地，所述根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标，包括：

基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

优选地，所述根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器，包括：

利用GPS设备对所述基准站进行对中整平后，测量量测仪器高度；

将所述仪器高度输入手簿进行基准站的架设；

在已知的所述控制点上，利用流动站进行所述基准站的位置的校准；

对所述激光发射器整平后，利用所述流动站在已知的控制点上进行高程校准；

利用所述流动站在另一个已知的控制点上进行复核。

优选地，所述根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工，包括：

将所述启动信号发送至所述显示控制器；所述启动信号包括校准好的坐标信息和高程信息；

利用所述显示控制器控制所述摊铺机启动。

一种基于路面工程3D数字化铺筑系统，包括：

模型构建模块，用于根据预设的设计数据建立3D施工模型；

安装模块，用于将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

坐标转换模块，根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

架设模块，用于根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

启动模块，用于根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

优选地，所述模型构建模块具体包括：

获取单元，用于获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

建模单元，用于将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

优选地，还包括：

导入模块，用于将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

优选地，所述坐标转换模块具体包括：

采集单元，用于基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

转换单元，用于对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统，所述方法包括：根据预设的设计数据建立3D施工模型；将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。本发明通过将设计数据导入控制器，实现智能化、数字化施工，大大的降低人员使用，消除了人为和机械误差，提高了施工效率，提升了路面平整度和厚度均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的实施例中的基于路面工程3D数字化铺筑方法的方法流程图；

图2为本发明提供的实施例中的工艺流程图；

图3为本发明提供的实施例中的基于路面工程3D数字化铺筑系统的模块连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。

本发明的目的是提供一种基于路面工程3D数字化铺筑方法及系统，能够实现智能化、数字化施工，大大的降低人员使用，消除了人为和机械误差，提高了施工效率，提升了路面平整度和厚度均匀性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例应用了mmGPS 3D摊铺技术工艺原理，其主要依靠厘米级GPS进行平面控制，毫米级激光系统进行高程控制。

图1和图2分别为本发明提供的实施例中的基于路面工程3D数字化铺筑方法的方法流程图和工艺流程图，如图1和图2所示，本发明提供了一种基于路面工程3D数字化铺筑方法，包括：

步骤100：根据预设的设计数据建立3D施工模型；

步骤200：将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

步骤300：根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

步骤400：根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

步骤500：根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

优选地，所述步骤100包括：

获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

优选地，在所述步骤100之后，还包括：

将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

具体的，图2中数据整理及输入的步骤如下：

(1)在电脑专用软件上输入平曲线、竖曲线、横坡、路面宽度，路面宽度必须输入最大值，避免输入宽度不足，超范围无坐标摊铺。

(2)将软件生成3D模板导入优盘或内存卡，把优盘或内存卡插入GX-60显示器，把编辑好的3D模板导入显示控制器。

进一步地，本实施例提供了机载设备安装、调试的具体方法：

将接收机控制箱、显示控制器、域激光接收器安装于摊铺机，通过接线盒使机载设备与摊铺机电脑进行连接，并完成调试工作。

优选地，所述步骤300包括：

基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

进一步地，本实施例中在摊铺前，将沿线信号范围内的导线点进行坐标转换,将控制点采集的经纬度转换成设计坐标。

具体的，为了测量和计算平面控制点的坐标，需要把控制点连接起来，组成一定的几何图形，如果把控制点连成折线或多边形，这种控制网成为导线，这些控制点也称为导线点。。控制点用来表示控制设计平面位置和高程的点。

优选地，所述步骤400包括：

利用GPS设备对所述基准站进行对中整平后，测量量测仪器高度；

将所述仪器高度输入手簿进行基准站的架设；

在已知的所述控制点上，利用流动站进行所述基准站的位置的校准；

对所述激光发射器整平后，利用所述流动站在已知的控制点上进行高程校准；

利用所述流动站在另一个已知的控制点上进行复核。

可选地，本实施例中架设基站的方法如下：

GPS对中整平后，量测仪器高，把仪器高度输入手簿进行设置基准站，在已知控制点上用流动站进行校准、手簿显示校准后误差小于0.01cm即可。

作为一种可选的实施方式，本实施例中激光发射器架设及校准的方法如下：

激光发射器距离作业面不易超过150m，避免车辆遮挡，接收器接收不到信号，激光发射器整平后，用流动站(域激光)在已知水准点上进行高程校准、校准后误差小于0.003cm时，再去另一个已知水准点进行复核,复核误差在0.005cm以内即可启动摊铺工作。

优选地，所述步骤500包括：

将所述启动信号发送至所述显示控制器；所述启动信号包括校准好的坐标信息和高程信息；

利用所述显示控制器控制所述摊铺机启动。

具体的，本实施例中启动摊铺的方法如下：

把域激光校准好的坐标和高程输入GX-60显示器，且选准对应的域激光编码，用流动站复核摊铺机熨平板垫木的高程，电脑归零后摊铺机方可起步，起步后用流动站检测断面高程，并进行微调，误差在0.005cm以内时方可正常摊铺。

进一步地，本实施例还提供了进行路面的实时检测的方法：

流动站紧跟摊铺机对铺筑层的高程和坐标进行实时检测,如发现异常,通过显示控制器进行调整，误差在0.005cm以内时方可正常摊铺。

为了更好的对本实施例中的基于路面工程3D数字化铺筑方法进行说明，本实施例提供了该工法的技术细节：

(1)材料：工法所用材料为常规水泥稳定级配碎石混合料，混合料材料标准按照设计及规范要求控制。

(2)设备：主要机械设备仪器见表1所示，表1为主要机械设备仪示意表。

表1

(3)质量控制措施：在整个摊铺过程中，由测量人员使用mmGPS流动站实时检测路面的摊铺质量状况，按照设计需求，及时做出调整，真正实现施工过程的全流程监控，以充分满足高质量的摊铺设计要求。同时在施工中仍需采用插钢钎方法检测摊铺厚度，试验人员实时检测平整度及压实度，及时对摊铺结束的底基层及基层高程利用水准进行复核。

(4)安全措施：在实际施工过程中，需要进行如下的安全保护措施：

1)摊铺前进行内容清晰、明确、具体、详细的岗前安全教育，并对作业人员进行安全技术交底。

2)基站架设在线路外侧，且要架设牢固，防止风吹倒或人触碰。

3)工作前应检查各关键部位螺栓是否紧固，连接是否可靠，空运转是否正常，转向操纵机构和制动器是否灵敏、可靠。

(5)环保措施：在实际施工过程中，还需要进行如下的环境保护措施：

1)施工路段、便道及拌合站场区应经常洒水防尘，经常清理路上废弃物。

2)运输车辆必须覆盖，避免混合料洒落污染环境。

3)切头的废料和车厢内剩余的混合料必须运回拌合站集中处理，不得随意倾倒。

(6)效益分析：

1)本工法应用效果对比见表2、表3。其中表2为工法应用效果对比表；表3为项目工法应用效果对比表。

表2

表3

2)经济效益：

①人工费：减少辅助人员，取消了测量放线、抬铝合金导梁、拉线及看传感器人员。3D摊铺比传统走钢丝节省人工8～10人，每日至少可节约人工费2080元。

②材料费：以包茂高速公路水泥稳定级配碎石基层为例，3D摊铺比传统走钢丝摊铺厚度精确度提高5～10mm，每公里水泥稳定级配碎石基层相比可节约成本18596元。

③工期：3D摊铺不受光线影响，可以24小时全天候作业，节约工期，达到降低成本的目的。

3)安全效益：取消了测量放线、抬铝合金导梁、拉线及看传感器人员，消除了长时间人员疲劳和交叉作业问题，提高了生产效率，降低了安全风险。

4)社会效益：本工法手段科学、控制合理，节省人工、节约材料，降低了成本，推广应用前景广泛，社会效益明显。

图3为本发明提供的实施例中的基于路面工程3D数字化铺筑系统的模块连接图，如图3所示，本发明还提供了一种基于路面工程3D数字化铺筑系统，包括：

模型构建模块，用于根据预设的设计数据建立3D施工模型；

安装模块，用于将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

坐标转换模块，根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

架设模块，用于根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

启动模块，用于根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

优选地，所述模型构建模块具体包括：

获取单元，用于获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

建模单元，用于将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

优选地，还包括：

导入模块，用于将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

优选地，所述坐标转换模块具体包括：

采集单元，用于基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

转换单元，用于对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

本发明的有益效果如下：

通过实践证明，路面结构层采用本发明提供的3D技术铺筑工法进行施工，操作简便，节省人工，节约材料，缩短了工期，降低了安全风险，提高了施工效率，提升了路面平整度和厚度均匀性，经济效益和社会效益显著。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，包括：

根据预设的设计数据建立3D施工模型；

将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

2.根据权利要求1所述的基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，所述根据预设的设计数据建立3D施工模型，包括：

获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

3.根据权利要求1所述的基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，在所述根据预设的设计数据建立3D施工模型之后，还包括：

将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

4.根据权利要求1所述的基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，所述根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标，包括：

基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

5.根据权利要求1所述的基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，所述根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器，包括：

利用GPS设备对所述基准站进行对中整平后，测量量测仪器高度；

将所述仪器高度输入手簿进行基准站的架设；

在已知的所述控制点上，利用流动站进行所述基准站的位置的校准；

对所述激光发射器整平后，利用所述流动站在已知的控制点上进行高程校准；

利用所述流动站在另一个已知的控制点上进行复核。

6.根据权利要求1所述的基于路面工程3D数字化铺筑方法，其特征在于，所述根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工，包括：

将所述启动信号发送至所述显示控制器；所述启动信号包括校准好的坐标信息和高程信息；

利用所述显示控制器控制所述摊铺机启动。

7.一种基于路面工程3D数字化铺筑系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于根据预设的设计数据建立3D施工模型；

安装模块，用于将激光接收器、接收机控制箱和显示控制器设置在摊铺机上；所述激光接收器、所述接收机控制箱和所述显示控制器通过接线盒与所述摊铺机的电脑连接；

坐标转换模块，根据预设的控制点所测量的经纬度信息进行坐标转换，得到测区坐标；

架设模块，用于根据所述设计数据和所述测区坐标架设基准站和激光发射器；所述基准站和所述激光发射器用于向所述激光接收器发射启动信号；

启动模块，用于根据所述启动信号控制所述摊铺机进行施工；在所述摊铺机起步后，利用流动站检测断面高程，并根据检测结果对所述摊铺机的工作参数进行微调。

8.根据权利要求7所述的基于路面工程3D数字化铺筑系统，其特征在于，所述模型构建模块具体包括：

获取单元，用于获取设计数据；所述设计数据包括路面的平曲线、竖曲线、横坡和宽度；

建模单元，用于将所述设计数据输入至建模软件中，得到所述3D施工模型。

9.根据权利要求7所述的基于路面工程3D数字化铺筑系统，其特征在于，还包括：

导入模块，用于将所述3D施工模型导入所述显示控制器。

10.根据权利要求7所述的基于路面工程3D数字化铺筑系统，其特征在于，所述坐标转换模块具体包括：

采集单元，用于基于所述控制点采集所述控制点所在位置的经纬度信息；

转换单元，用于对所述经纬度信息与设计坐标进行转换，得到测区坐标。

Images