激光平地机的结构原理和使用维护

1 旱地激光平地机

旱地激光平地机由于能自动控制平整面，可使地面平整度误差在2 cm内，因此相对于一般平地机械，平地效果更好，作业效率更高，可进一步节约水资源，减少水土流失，增加土地产出率。现以JPD-3000型旱地激光平地机（见题图）为例进行介绍。

1.1 结构原理

旱地激光平地机主要由激光发射器、激光接收器、激光控制器、液压系统和平地铲组成。如图1所示，其工作原理是激光发射器发出的旋转光束在作业地块上方形成一个平面，此平面就是平地机作业时的基准面。激光接收器安装在靠近平地铲铲刃的伸缩杆上，当接收器检测到激光信号后，不停地向控制器发送信号。控制器接收到高度变化的信号后，进行自动修正，修正后的信号控制液压控制阀，以改变液压油输向油缸的流向与流量，自动控制平地铲的高度，即可完成土地平整作业。

图1 旱地激光平地机工作原理图

（1）激光发射器。激光发射器用于发射激光，形成激光平面，发射范围为直径800 m左右。激光发射器具有自动安平功能，若在工作中受震动或碰撞发生偏离，可自动停止发射，报警并重新自动安平。激光发射器可以安装在地块中央，也可以安装在地块角落。

（2）激光接收器。激光接收器用于接收激光信号、显示信号，并将信号传输给控制器。激光接收器安装在平地机具上，通过电缆与控制器连接，接收器接收信号的精度可以调节。

（3）激光控制器。激光控制器用于处理激光接收器传输的信号，控制液压系统工作，从而使平地铲自动追踪激光平面进行作业。

（4）平地铲。平地铲是激光平地机的关键作业部件，平地铲的高低由控制系统自动调整，平地铲系统如图2所示。

图2 平地铲系统

1.2 操作使用

（1）初始化工作位置。将拖拉机驾驶到工作区域，关闭动力输出，打开控制器并使平地铲自然下降，将接收器调至合适位置。

（2）架设发射器和接收器。根据需平整的田地面积，确定激光发射器的位置，一般激光发射器放在场地中间位置，高于作业地块0.5～1 m，发射直径控制在800 m内。激光发射器位置确定后，将它安装在三脚架上并调平。接收器应安装在激光平地机刮土铲支撑伸缩杆的最高位置，处于拖拉机最高点上方。作业范围内无障碍物阻挡激光的标高。

（3）平地机工作。发动拖拉机，启动动力输出，打开控制器电源并按控制器的“自动”按键。驾驶拖拉机在工作区域内绕行，并查看平地铲刮土情况。若在整个工作过程中，平地铲因刮土太多比较吃力，则在控制器自动模式下将接收器的高度降低，使平地铲升高以提高工作效率；若在整个工作过程中，平地铲刮土太少或刮不到土，则在控制器自动模式下将接收器的高度调高，使平地铲下降以达到平整土地的目的。

1.3 维护保养

1.3.1 日常保养

（1）做好日常的清洗与润滑工作；

（2）经常检查各电缆接头和油管的连接是否可靠；

（3）经常清洗液压工作站的阀件；

（4）激光发射器和接收器可全天作业，虽然具有防水、防尘功能，但在使用中如遇雨雪天气，一般不要让其工作。

1.3.2 停放

（1）停放前，要将整套系统清洗干净，并放在干燥、遮阴的地方，避免风吹、日晒、雨淋；

（2）液压工作站中的油路油管存放时不要挤压、扭曲；

（3）控制仪器要放入箱内妥善保存。

2 水田激光平地机

精细平整的水田可以保证农田水层深浅一致，节省农业用水；可以提高农药、化肥的利用率，减少除草剂的使用量，从而减少生产成本和对环境的污染；可以增加农作物产量，促进农业可持续发展。由于水田泥脚深浅不一，而且土壤黏度与旱地差异甚大，旱地激光平地机难以在水田中带水作业，需用水田激光平地机进行平整作业。现以华南农业大学研制的水田激光平地机为例进行介绍，该机可与乘坐式插秧机底盘（见图3a）和轮式拖拉机（见图3b）相连接。

图3 水田激光平地机

2.1 结构原理

由于水田的特殊性，水田激光平地机需联合应用高程控制技术与水平控制技术。高程控制技术采用旋转的激光束平面作为精细平整的基准平面，通过激光接收器和高程控制器自动调整平地铲高度。水平控制技术采用微机械加速度传感器和微机械陀螺仪，通过信息融合检测平地铲的动态水平倾角，采用水平控制器控制液压油缸运动使平地铲保持水平。通过高程控制系统和水平控制系统的联合控制，可使平地铲工作时始终处于与旋转的激光束基准面平行的水平面内工作，从而实现水田精细平整。

2.2 操作使用

（1）田块旋耕作业后，保持2 cm左右的水位。若平整作业时水太深，则基准难找，并难以判断作业路线和作业效果；若平整作业时水太少或无水，则机具作业负荷大，不易平整田块。

（2）起点工作位置应选择在作业田块相对最高处，平地铲以这个基准点的位置为参考对水田进行高推低填。调整激光接收器在支撑伸缩杆上的高度，使发射器发出的光束与接收器相吻合，接收器绿灯亮，说明接收器与发射器发出的激光束在同一水平线上。此时，将控制器开关设置在自动位置上，启动发动机，开始平地作业。

（3）第一次平整时从田块相对高土位向低土位行走，把高处的土铲向低处，反复多次直到作业田块相对平整。然后，重新调整作业基准，选取好路线，由田块一边做“几”字形作业。作业时应保证平地铲一直处于某一水平面内，这样作业后水田平整度才能达到精细平整的要求。

（4）在作业时，若平整田面平整度差，平地铲前倾角度不应过大；若平整田面平整度好，则平地铲应有较大的前倾角度，平地作业效果将更好，原因是平地铲向前倾斜后，减少了牵引阻力，提高了平整效率。