Интеллектуальные машины
- Опубликовано в Оборудование и технологии
- Просмотров: 4185
- Печать , Электронная почта
Технологии позиционирования GNSS широко применяются на современной стройплощадке, особенно на дорогах и других объектах с большими объемами земляных работ. Спутниковые системы применяются не только геодезистами для разбивки и наведения машин, но и для управления рабочим органом.
Здесь нужна ясность терминов и понимание разницы между наведением (навигация, позиционирование) и непосредственным управлением. При наведении GNSS RTK-система обеспечивает индикацию рабочего органа по отношению к проекту, показывает оператору разницу между текущим положением ковша, отвала, буровой головки и проектной точкой, вектором или поверхностью. Наведение дает оператору информацию, но не изменяет положение рабочего органа. Человек полностью контролирует процесс и управляет машиной вручную.
При использовании технологии высокоточного спутникового позиционирования для управления, система вносит коррективы в положение машины и ее рабочих органов, помогая оператору быстро и точно воплотить проект. Автоматическое управление снижает нагрузку на человека и требования к квалификации, повышает производительность и безопасность.
Автоматическое управление применяется с начала 2000-х годов на землеройно-планировочных машина с отвалом, бульдозерах и автогрейдерах. Гидравлические экскаваторы до недавнего времени имели только системы наведения, при использовании которых результат полностью зависит от навыков оператора. Komatsu одна из компаний, совершенствующих интеллектуальное управление машинами. C 2013 года компании Komatsu и Caterpillar представили несколько моделей бульдозеров с установленной на заводе системой автоматического управления отвалом. В бульдозерах Komatsu с индексом i совмещены известные и проверенные геодезические технологии, и инновационные решения в области управления и автоматизации. Интеллектуальные технологии с 2015 года применяются на экскаваторах для контроля и управления ковшом.
Экскаваторы также могут быть дооснащены, на заводе или после отгрузки покупателю, системой контроля положения ковша. Эта система в реальном времени рассчитывает положение ковша, относительно заданной отметки в местной системе координат. Информация в реальном времени важна для работы системы наведения и позволяет достичь точности в несколько сантиметров. Гравитационные угловые датчики, размещенные на стреле, рукояти и ковше экскаватора, в сочетании с GNSS антенной на кабине или противовесе машины, используются для расчета положения ковша в пространстве. Любой гравитационный датчик, как компас, имеет небольшой лаг, время необходимое для определения угла, что определяет запаздывание системы и рост ошибок при увеличении скорости работы экскаватора. Это главная причина, по которой автоматика до сих пор применялась только на грейдерах и бульдозерах, где достаточно одного углового датчика для управления отвалом. Экскаваторная система состоит минимум из 3х датчиков, плюс двухосевой датчик наклона шасси, и может давать погрешности, вызванные вибрацией и “шумом” в измерениях этих угловых датчиков. Чтобы устранить задержки в работе и повысить точность, ведущие компании-производители строительной техники разработали цилиндры со встроенное технологией позиционирования. Такой цилиндр имеет датчик для контроля выдвижения штока. Датчик в цилиндре дает миллиметровую точность, стабильные результаты измерений и минимальное запаздывание. Это впервые дало возможность применить систему управления, а не только навигацию, на экскаваторе.
Датчики, интегрированные в цилиндрах, не нуждаются в дополнительной электропроводке, которая может быть повреждена при работе машины. Провода к цилиндрам установлены в защитные кожухи и рукава, что позволяет свести к минимуму риск поломок и непроизводительные простои машины. Вместо традиционного размещения на задней части экскаватора, противовесе или капоте, антенна GNSS переносится ближе к кабине оператора или на крышу. Антенна таким образом становится более защищенной от ударов веток, деревьев, и оператор больше не рискует поскользнуться и упасть, когда устанавливает или снимает антенну.
С прогрессом в области систем управления и навигации, машинист экскаватора может визуализировать проект в кабине и управлять положением людей и материалов на стройплощадке. Индикация профиля, плана и поперечников происходит на экране большого размера, и настраивается в зависимости от особенностей работы и параметров, которые необходимо контролировать. Поддерживается использование сменных ковшей и другого навесного оборудования. Для геодезической точности, которая требуется на стройплощадке, экскаватор принимает GNSS-поправки от базовой станции или сети базовых станций. Если на борту машины кроме радиомодема, установлен сотовый или Wi-Fi модуль, подключенный к интернету, возможно удаленно загружать проекты в машину и контролировать их выполнение в реальном времени. При этом также возможна диагностика тех. состояния машины, что дает сервисной службе возможность не только быстро устранять, но и предвидеть и предотвращать неисправности.
Функции системы управления для экскаватора.
Автоматическая остановка. Контроллер рассчитывает дистанцию между ковшом и проектной отметкой, направление и скорость перемещения отвала. Контролирует допустимую скорость с учетом близости к целевой отметке/поверхности. При необходимости контроллер уменьшает ток через пилотный клапан вплоть до полной остановки перемещения штока цилиндра, если необходимо, и в итоге останавливает ковш на проектной отметке.
Ассистент. Как и при автоматической остановке, контроллер вычисляет положение зубьев ковша относительно проекта и, если движение приведет к перерезу проектной поверхности, автоматически поднимает стрелу так, чтобы ковш проходил точно по проекту. Функция Ассистент позволяет оператору вести выемку грунта без перекопа, и с использованием одной рукояти. Диапазон работы Ассистента увеличивается если опустить стрелу после того, как рукоять прошла вертикальное положение.
Контроль минимальной дистанции. Функция определяет часть ковша, которая находится наиболее близко к проектной поверхности. Расстояние между точкой на ковше и проектом отображается на дисплее что обеспечивает преимущества в скорости и качестве разработки траншей и формированию откосов, когда машина находится под углом к осевой линии.
Инновационная система управления для экскаватора с автоматическими функциями не требует разбивки кольями перед началом работ. В бортовом контроллере загружен файл с проектной поверхностью которой дает полную информацию об отметке, наклоне и плановом положении элементов.
Исполнительная съемка. Кроме наведения и полуавтоматического управления, система записывает положения ковша, чтобы подтвердить достижение нужных отметок. Больше нет необходимости контролировать работу экскаватора с нивелиром или тахеометром, и это существенное преимущество не только для геодезистов, но и для машиниста, который работает без остановок для периодического контроля. Данные могут быть переданы в офис для анализа, а при необходимости изменений в проекте, новые данные передаются на борт машины напрямую из проектного бюро или геодезического отдела, штаба строительства. Таким образом, все машины работают с последними и актуальными данными. Исключены ошибки и переделки! Поверхности формируются правильно с первого раза. Из процесса исключены операции, не приносящие прибыли и замедляющие производство работ.
Создание проектов “из кабины”. Оператор может задать направление траншеи, касаясь точек на оси. Ввести глубину и профиль с клавиатуры. Угол откоса также можно задать вручную или касаясь ковшом точек на поверхности. На дисплее отобразиться модель, по которой сразу можно начинать работу. Таким образом для простых работ нет необходимости привлекать геодезиста, создавать и загружать в экскаватор 3D модели.
Современные системы навигации и автоматического управления для экскаваторов позволяют выполнять работы точно, быстрее и с меньшими трудозатратами, то есть с меньшей себестоимостью. Данные системы помогут опытными операторам работать еще эффективнее и повысить свой профессиональный уровень. Кроме этого, новые технологии 3D строительного управления машинами снижают требования к квалификации операторов. Ожидается что в скором времени полуавтоматическое управления для экскаваторов превратится из диковинки, доступной в отдельных странах, в стандартную функцию, доступную к заказу для большинства современных экскаваторов.