核心技术
Trimble天宝的数字化施工的视力和视野
见道网 2022-11-01 14:58
  • 随着机械制造业的高速发展,工程机械需求数量不断攀升,以往的工程机械控制方式显然无法满足复杂的作业环境,且作业效率低下,无法满足行业发展需求
  • 行业随即将目光转向机械自动控制技术,而天宝作为工程机械控制技术的创造者,无疑牢牢掌握着技术话语权
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1978年注定是不平凡的一年。这一年,美国范登堡空军基地成功发射了全球首颗GPS卫星。同年,在美国梦的鼓舞下,不甘平庸的Charlie Trimble和他的伙伴在硅谷古老的Los Altos戏院创建了Trimble公司。天宝成立之初开发的是基于地面技术而不是GPS的导航和定位产品。但当第一颗GPS卫星发射成功后,Charlie敏锐的察觉到,GPS这种基于空间的定位系统可能会以极高的精度测定地球上任何一点的位置,而这也意味着原有测绘和导航行业将会迎来一场巨变。

从成立之初到现在,历经40余年的发展,和70多次的战略收购,天宝逐渐构建了三大核心技术发展方向:定位技术、通讯技术和信息技术。并以此,天宝先后切入了测绘、汽车导航、工程建筑、机械控制、交通物流、通信基础等众多领域,其中也包括工程机械行业。

如何迭代

工程机械行业是一个从分散快速走向集中的行业。亚马逊创办者贝佐斯认为,企业的发展有两条路径。一是从自己现有的能力出发,基于现有的核心竞争力,思考未来还有哪些提升空间。二是从客户未来的需求出发,基于未来如何最好地满足客户需求,倒推回来,思考自己需要建设哪些新的核心能力。

很多企业的默认发展模式就是第一条路径,这样做虽然显得更加顺理成章,更加容易成功,但其发展空间会很有限。天宝要走的,却是第二条路径。这意味着必须进入全新领域,敢于从零开始打造自己尚不具备的关键能力,并快速将之打造为赢在未来的核心能力。这也就是为什么早在20多年前,天宝会毅然决然地选择进军工程机械行业,即如今我们熟知的工程机械自动控制系统。

深耕者,跃于渊,终成传奇!2000年,天宝收购了光谱精仪公司,使公司在机械控制、测绘、高精度解算等领域的能力得到了增强。随即天宝推出了基于3DTPS/GPS的高精度机械控制系统—Trimble earthworks,该系统不仅可以应用于各类推土机、平地机铲运机械,还可用应用于摊铺机、铣刨机等路面机械。

何为机械控制系统

3D控制系统可以分为3D GPS控制系统和3D TPS控制系统,分别适用于不同精度要求的工程。3D GPS控制系统主要用于土方或矿山工程机械,如推土机、平地机、挖掘机等;3D TPS控制系统主要用于精度要求更高的公路面层或机场工程施工机械,如摊铺机、铣刨机等。使用3D GPS控制系统,可以把工程设计数据直接输入机载计算机,自动生成三维数字模型,机载计算机实时比较工程机械铲刀的当前位置和设计数据,并输出校正控制信号至机械设备,对机械的铲刀进行控制。如此一来,这种全新控制方式摒弃了传统的测量、打桩、放样等工序,一次性解决了高程控制、平整度控制、坡度控制等问题。通过3D GPS控制技术,使传统意义上的工程施工进入到数字化施工的新纪元。

不同机械设备应用

在土方工程作业中,革命性的变革之一则是1995年由天宝和Spectra Precision提出的3D系统,同时也是GPS技术在工程及工程机械领域内应用的开始。

Trimble Earthworks挖掘机控制平台可控制挖掘、平地和成型作业。系统由一个角度传感器、一个双轴传感器和一个激光捕捉器测量机身、悬臂、操纵杆和铲斗之间的关系来告诉驾驶员希望的坡度和深度,从而一次成型。Trimble Earthworks推土机控制系统只需在驾驶室顶部安装双GNSS接收机,极大的简化了系统的安装和使用。双GNSS接收机适用于陡坡作业和精度要求高的复杂设计。Trimble Earthworks平地机坡度控制系统则可以帮助不同操作水平的操作手打造高质量表面。Earthworks坡度控制系统与天宝通用全站仪的组合配置可用于精细平坡,减少平地遍数就可获得高质量的平地表面。

Trimble3D摊铺自动控制系统通过高精度智能全站仪,立体控制摊铺作业的平面位置和高程精度,结合自动化控制和3D数字化建模及无线通讯技术,可将高程误差控制在毫米级。2020年,天宝发布了用于沥青摊铺机的Trimble Roadworks 2D摊铺控制平台,该系统可以自动控制熨平板,提高沥青摊铺作业的精度和效率。正如天宝施工专业解决方案总经理Kevin Garcia所说:“Trimble Roadworks将摊铺控制提高到了一个新水平。”

从边缘到未来中心的战略进化

北京大兴国际机场,位于中国北京市大兴区榆垡镇、礼贤镇和河北廊坊市广阳区之间,是4F级国际机场、世界级航空枢纽,于2014年正式开工建设。开始建设这个超级工程之前,需要先进行土方准备工作。为了确保机场项目精准和达到最佳效率,新机场建设指挥部需要所有公司和承包商采用数字化控制施工方法来记录和跟踪质量、进度以及效率。最后之所以选择天宝则是因为只有天宝提供的解决方案才能满足指挥部招标文件的每一项要求。

自参与该项目起,天宝在共14个标段为原地面强夯、土基和水稳层压式和混凝土测量监测等工作提供了数字化智能施工解决方案,实现了飞行区施工设计建模和施工质量监控与机械引导一体化,达到了“施工即计量”的效果。改变了以往以点带面的质量检验方式,整个数字化施工管理系统获得了2018年度民航科技进步一等奖。

北京大兴机场总工程师李强表示:“天宝数字化施工解决方案帮助业主清晰而迅速地了解现场施工状况,这在中国的机场建设项目中还是第一次。”除了参建北京大兴机场外,天宝也将其在数字化施工领域的“九阳真经”带到了一带一路施工中。马尔代夫维拉纳国际机场改扩建项目是中马两国最高领导人共同见证签约的一带一路重要工程,由北京城建集团EPC总承包建设。

为满足设计、采购、施工各阶段的的应用目标,打造以BIM模型为根本驱动的数字化工程管理体系,施工方搭建了维拉纳机场岛的总图模型、飞行区数字化施工BIM模型等。其中,飞行区数字化施工BIM模型使用Sketch up/Trimble BC-HCE搭建,是飞行区数字化施工的数据核心之一。同时天宝还提供了包括工地协同互联系统、Trimble Connect和Trimble Business Center、3D模型软件、安装等多方面的服务内容。

飞行区施工全过程运用BIM+数字化施工技术,TrimbleBC-HCE软件将飞行区数字化施工BIM模型转换成工程机械控制系统可识别的格式,并通过工地GNSS基站系统发布到改装后的挖掘机、推土机、平地机、压路机、摊铺机及自卸卡车控制系统。而这些数字化工程机械便可以读懂图纸,引导操作手或者直接自动完成施工任务。值得一提的是,通过3D摊铺控制系统,一个工地测量员就可以管理三台摊铺机,而不是像传统那样,每台摊铺机需要有两三个测量员。沥青摊铺工作从开始到结束历时三个月,共有六台摊铺机运行Trimble PCS900摊铺控制系统,并且利用Trimble SPS930通用全站仪进行定位。

从以上天宝数字化施工的案例中不难看出,不论在国内还是全球,天宝也已然手握笃定的技术密钥。以终为始,站在未来看现在,我们可以看到,数字化转型向施工企业给提出了一道难题,同时也要看到,正是数字化时代给施工行业的领军者送出了一份厚礼。进军工程机械行业,这是一个探索未知的过程,通往成功的道路绝不可能是笔直的,而是蜿蜒向前的。尤其是这些可能带来重大突破、创造巨大价值的颠覆性创新,我们更需要保持耐心。

天宝的各项重大突破都经历了这样的耐心等待,其单位时间不是年,而是十年、二十年。当前,工程机械行业面临前所未有的发展契机,智能化工程机械、数字化施工将成为发展的刚需。工程机械的智能化发展趋势,具备行业带动性,在国家经济建设中具有广阔的前景和必然性。作为工程机械自动控制和数字化施工领域的先驱者,天宝将一如既往地为用户提供优质产品和全球领先的数字化施工解决方案。(转载请注明见道网www.seetao.com)见道网工程栏目编辑/邢文涛

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