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拓普康MC-X平台挖掘机系统:模块化核心架构与全场景适配方案

2025-09-12 09:06:23

拓普康MC-X平台是新一代智能控制核心架构,并非单一产品,而是集“硬件模块化、软件平台化、功能可扩展”于一体的集成系统——它通过标准化的硬件接口、开放式的软件生态,可以适配不同吨位挖掘机和作业场景(市政、土方、矿山),既能支撑基础的2D坡度引导,也能升级至3D全自动控制。

 

01

核心定位

解决传统系统的

“适配局限”与“升级难题”

 

传统挖机系统多为“机型绑定式”设计:若升级功能(如从2D到3D),需整体更换硬件,成本高且兼容性差。

 

MC-X平台的核心突破在于“模块化架构+开放式协议”:

 

1.硬件层面:通过标准化接口(如CAN总线、GNSS接口),可灵活搭配不同传感器(如GR-i3 GNSS接收机、TS-i4 IMU),适配卡特彼勒、利勃海尔、小松、三一、柳工等主流品牌挖掘机

 

2.硬件层面:基于3D-MC软件生态(拓普康自研工程软件平台)。

 

3.场景层面:从2D激光引导(简单管沟开挖)到3D北斗定位(复杂基坑成型),仅需调整硬件配置和软件参数,无需重购系统。

 

 

 

02

技术架构:

三层协同,实现“高精度+高可靠”

 

MC-X平台采用“硬件层-软件层-通信层”三层架构,各层级协同保障作业精度与系统稳定性:

 

架构层级

核心组件 / 技术

功能作用

硬件层(感知与执行)

1. MC-X1 主控制器(运算核心)
2. GR-i3 GNSS 接收机(多星座定位)
3. TS-i4 惯性测量单元(IMU,100Hz 采样)
4. 液压比例阀控制器(自动控制执行)
5. 全彩触控显示屏(人机交互)

1. 快速处理数据,无延迟,保证数据的准确性
2. 支持北斗 + GPS + 伽利略多星座+Glonass,平面精度 ±5mm+0.5ppm,抗遮挡能力提升 40%
3. 输出精准液压控制信号,实现大臂 / 小臂 / 铲斗的无级调速
4. 显示作业轨迹、偏差值、负载数据,支持强光下可视

软件层(决策与交互)

1. 多源数据融合算法
2. 自动作业控制模块(平面 / 坡度 / 曲面)
3. 3D-MC工程软件(导入 CAD/BIM模型)
4. 数据记录与报表模块

1. 融合 GNSS、IMU、角度传感器数据,消除振动、温度导致的误差
2. 导入设计图纸生成三维作业模型,可视化对比 “实际位置 - 目标位置”
3. 记录挖掘量、自动生成施工报表

通信层(连接与协同)

1. CAN 总线(设备内通信,速率500kbps)
2. Bluetooth 5.0(连接平板 / 手机)
3. 支持 NTRIP 协议(接入差分基站,提升定位精度)

1. 实现控制器、传感器、液压系统的实时数据交互,无延迟响应
2. 蓝牙5.0,传输稳定
3. 接入当地 CORS 差分基站,定位精度从米级提升至厘米级

 

 

 

03

核心功能:

从“引导辅助”到“全自动作业”的

能力覆盖

 

MC-X平台的功能可根据场景“按需激活”,核心能力分为三大类:

 

高精度定位与引导

新手也能达“老手精度”

3D可视化引导:在显示屏上以2D/3D视图实时显示铲斗位置、作业深度、与设计面的偏差,操作员无需下车测量,直接根据提示调整动作;

 

多模式定位适配:支持“GNSS模式”(开阔场地)、“激光模式”(室内/隧道)、“全站仪模式”(超高精度场景,如精密基坑),切换时无需重新校准。

 

全自动作业控制

减少80%人工干预

针对“坡度修整、场地平整、基坑成型”等重复性作业,MC-X平台可开启“自动模式”,只需操作员轻拉小臂操纵杆:

 

自动平面控制:设定目标平面高度后,系统自动控制大臂升降,确保铲斗始终在同一平面作业(如场地平整,平面误差±2cm);

 

自动坡度/曲面控制:导入设计坡度(如1:1.5边坡)或曲面模型(如水库弧形堤坝),系统自动控制大臂/铲斗动作,避免人工操作的“顿挫感”;

 

自动记录工作情况:通过不同颜色渲染完工情况,如超挖欠挖以及合适区域,避免漏挖和重复作业。

 

数字化协同与管理

打通“设计-施工-验收”闭环

BIM/CAD模型导入:通过3D-MC软件导入BIM模型或CAD设计图纸(如基坑轮廓、管道沟槽坐标),无需人工放样;

 

生成竣工数据:作业完成后,系统记录数据可对比“实际作业面”与“设计面”的偏差,生成竣工报告(含精度分析、工程量统计),验收时间缩短50%。

 

 

04

适配场景与典型配置:

按需搭配,性价比最优

 

 

MC-X平台并非“一刀切”设计,而是根据挖掘机吨位、作业场景提供不同配置方案,兼顾精度与成本:

 

应用场景

市政管沟开挖(2D 场景)

公路边坡修整(3D 场景)

精密基坑成型(超高精度场景)

适配挖掘机吨位

6-20 吨(小型挖机)

20-35 吨(中型挖机)

20-40吨(中大型挖机)

核心配置(硬件 + 软件)

硬件:MC-X1 控制器 + TS-i4 IMU传感器 + RL-H5A 激光发射器
软件:2D 坡度引导模块

硬件:MC-X1 控制器 + 双GR-i3 GNSS接收机 + TS-i4 IMU传感器
软件:3D自动坡度控制

硬件:MC-X1 控制器 + GR-i3 GNSS / LN-150 放样机器人
软件:3D 自动坡度控制

作业精度

±1cm(深度 / 坡度)

±2cm(坡度偏差)

±2cm(三维偏差)

核心价值

成本低(仅 3D 配置的 60%),操作简单,适合固定深度 / 坡度的管沟开挖

无需测量员,自动贴合设计边坡,避免返工,效率提升 25%

满足建筑基坑 “零超挖” 要求,避免返工,可生成竣工报告,方便验收

 

 

05

核心优势

 

1.模块化升级,降低长期成本
传统系统若从2D升级到3D,需更换整套控制器和传感器(成本超10万元);MC-X平台仅需新增GNSS接收机和IMU,软件激活3D模块即可(成本降低60%),且硬件可迁移至其他挖掘机(如从三一挖机换至柳工挖机,仅需重新校准)。

 

2. 与北斗深度适配
作为较早支持北斗定位的外资品牌,MC-X平台的GNSS接收机在国内复杂地形(如山区、城市高楼群)的定位稳定性优于仅支持GPS的系统。

 

拓普康MC-X平台的核心价值,在于为挖掘机提供“可成长的智能控制能力”——无论是小型市政工程的低成本需求,还是大型基建的高精度要求,都能通过模块化配置满足,同时避免“重复采购、频繁升级”的成本浪费。对于国内用户而言,其北斗适配能力与本土化服务,更是确保系统在实际工程中“用得稳、靠得住”的关键。

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