GPS в землеройной отрасли - Википедия - GPS in the earthmoving industry

GPS при применении в землеройная промышленность может быть жизнеспособным активом для подрядчиков и повысить общую эффективность работы. Поскольку информация о спутниковом позиционировании GPS является общедоступной, каждый может воспользоваться ее преимуществами. Тяжелая техника производители в сочетании с GPS система наведения производители совместно разрабатывают системы наведения GPS для тяжелой техники с конца 1990-х годов. Эти системы позволяют оператору оборудования использовать данные GPS о местоположении для принятия решений на основе фактического уклона и конструктивных особенностей. Некоторые системы наведения для тяжелого оборудования могут даже автоматически управлять орудиями машины в соответствии с заданной конструкцией, созданной для конкретной рабочей площадки. Системы наведения GPS могут иметь допуски от двух до трех сантиметров, что делает их чрезвычайно точными по сравнению с уровнем квалификации оператора. Поскольку система GPS машины может определять, когда она выходит за пределы проектного, это может снизить затраты на геодезические и материальные затраты, необходимые для конкретной работы.

История

Технология GPS была официально представлена ​​в качестве системы наведения для землеройных машин в конце 1990-х годов. С этого времени многие производители землеройного оборудования теперь предлагают GPS и другие системы навигации в качестве заводской опции. Существует множество компаний, которые также продают системы наведения GPS для землеройных работ в качестве варианта модернизации. Две основные компании по производству систем наведения для тяжелого оборудования: Trimble и Topcon. В апреле 2002 г. Trimble и Компания Caterpillar Inc. основал совместное предприятие, известное как ООО «Катерпиллар Trimble Controls Technology» (CTCT). «Совместное предприятие развивает управление машиной продукты, в которых используется информация о конструкции площадки в сочетании с технологией точного позиционирования для автоматического управления бульдозерными отвалами и другими станками ".[1] Хотя у различных компаний были доступны комплекты послепродажного обслуживания для модернизации существующей машины для GPS-наведения, Caterpillar Inc. была первым производителем тяжелого оборудования, предложившим системы наведения GPS в качестве заводской опции от дилера под названием ARO (Attachment Ready Option).[2] Джон Дир вскоре последовала их собственная версия ARO под названием «Integrated Grade Control» в 2006 году на многих гусеничных тракторах (TTT) и автогрейдерах (MG).[3]

Типы

Хотя в настоящее время в индустрии тяжелого оборудования используются различные системы GPS, их обычно можно разделить на «только индикацию» или «полностью автоматические».[4] Обе системы могут использовать один или два GPS-приемника. Используя только один Приемник GPS ограничивает то, как система навигации может ориентировать положение машины в соответствии с дизайном площадки. Использование двух приемников GPS дает системе навигации две точки положения, позволяя ей рассчитать, под каким углом находится машина по отношению к плану площадки. Далее более подробно описаны «только индикация» и «полностью автоматический».

Укажите только

Указать использует только информацию о местоположении GPS в качестве руководства для оператора. В зависимости от используемой системы положение машины может отображаться на конкретной проектной площадке, созданной для проекта землеройных работ. В этой системе оператор должен управлять и перемещать навесное оборудование машины, чтобы соответствовать дизайну площадки. Укажите, что только системы, как правило, дешевле и менее сложны, поскольку не требуют оборудования для подключения к агрегату машины. Системы управления. Укажите, что только системы, как правило, используют один приемник GPS, установленный на самой машине, и могут использовать датчик угла для расчета уклона машины. Точность этих систем зависит от того, есть ли на сайте базовая станция которые могут ретранслировать специфические исправления сайта. Если на сайте нет базовой станции, укажите, что только системы могут использовать только спутниковую информацию, однако точность обычно находится в диапазоне от одного до двух метров. Использование базовой станции позволяет передавать на машину поправки для конкретного объекта, повышая точность за счет кинематики в реальном времени.[5] (РТК). Корректировки для конкретного места могут повысить точность системы индикации только до двух-трех сантиметров. Машины, которые обычно используют индикацию, состоят только из уплотнителей почвы (SC), гусеничных тракторов (TTT) и автогрейдеров (MG). Использование базовой станции действительно зависит от требований к точности проекта. Некоторые проекты, такие как расчистка вскрыши на руднике с помощью TTT, могут не нуждаться в точности от двух до трех сантиметров, в то время как классификация дорожного основания с помощью MG требует.

Полностью автоматический

Полностью автоматические системы позволяют управлять навесным оборудованием машины с помощью системы навигации GPS. Это обычно используется в приложениях для тонкой сортировки, когда необходимо переместить точные уровни материала в заданный дизайн или класс. Преимущества этой системы связаны с точностью, которая может быть достигнута с помощью GPS и RTK, но требует наличия локальной базовой станции. Эти системы могут использовать один или два GPS-приемника и устанавливаются на отвал машины. Более продвинутые системы используют два приемника, так как это позволяет управлять машиной в трехмерной конструкции. Для полностью автоматических систем требуется, чтобы система навигации GPS была интегрирована в органы управления агрегатом машины. Некоторые производители продают машину с этими элементами управления, уже встроенными в машину, в качестве опции. Доступны комплекты послепродажного обслуживания, которые могут модернизировать вашу существующую машину для полностью автоматического управления, но для этого требуется, чтобы система GPS взаимодействовала с органами управления машиной. Обычно это делается одним из двух способов. Если навесное оборудование машины управляется с помощью электрического над гидравлическим (EH), система GPS может вводить команды рычага параллельно с рычагом агрегата машины. Выходные данные системы GPS интерпретируются устройством электронный блок управления как команду рычага, подаваемую оператором, и соответственно перемещает орудия. Второй способ интеграции GPS в органы управления агрегатом машины - это добавление второго пилотного гидравлического клапана параллельно с пилотным гидравлическим клапаном машины. Этот второй клапан управляется системой GPS и перемещает клапан агрегата в соответствии с конструкцией системы и положением лезвия. Типы машин, которые используют полностью автоматические системы GPS, включают TTT и MG.

Приложения

Ключом к успешному использованию GPS в землеройных работах является точное проектирование участка. Дизайн сайта, обычно создаваемый инженерной фирмой, можно импортировать из исходного файла дизайна на дисплей GPS машины. Большинство систем наведения GPS также позволяют оператору определять конкретный уклон или угол уклона без особой конструкции. Ниже описаны общие приложения машин, в которых используются системы навигации GPS.

Гусеничные тракторы TTT - чрезвычайно популярная платформа для систем GPS-навигации, особенно в моделях меньшего размера, которые используются для точного профилирования. Caterpillar Inc. и John Deere предлагают полностью автоматический интегрированный GPS в качестве опции на некоторых из этих моделей с завода. Одним из примеров использования GPS на TTT может быть дорожный проект.

Автогрейдеры

Автогрейдеры - еще одна популярная платформа для машин, поскольку они также выполняют тонкую сортировку, которая может выиграть от точности GPS. Caterpillar Inc. и John Deere также предлагают некоторые модели со встроенным GPS.

Гидравлические Экскаваторы

Гидравлические экскаваторы только начинают интегрироваться с использованием технологии GPS и обычно используются только для индикации. Экскаваторы используют технологию GPS в сочетании с датчиками угла, встроенными в стрелу, рукоять и ковш машины. Это позволяет оператору видеть, насколько глубоко он копает, сравнивая фактическое расположение ковша с дизайном участка на дисплее GPS. В последние годы Komatsu выпустила экскаваторы с полуавтоматическими функциями. Благодаря этим функциям машина автоматически поднимает стрелу и ковш для поддержания заданного проектного уклона. Эти машины также предлагают функцию автоматической остановки, предотвращающую опускание ковша и стрелы за пределы заданного проектного уровня. https://www.youtube.com/watch?v=X0ELceB420I

Скребки

В скребках используется технология GPS, и они обычно используются только для индикации. Антенна GPS обычно устанавливается на чаше скребка и позволяет оператору сравнивать глубину пропила с планом участка. Это устраняет двусмысленность при перемещении большого количества материала.

Компакторы

Технология GPS применяется как в уплотнителях мусора, так и в уплотнителях грунта. Типичные системы записывают, где находился уплотнитель, чтобы создать карту уплотнения области. Обычно дисплей имеет разные цвета, которые указывают на то, что машина уплотнила участок.

Финансовая информация

Системы GPS обычно имеют высокую начальную стоимость около 100 000 долларов за машину. При правильном использовании GPS в среднем может повысить производительность на 30% по сравнению с традиционными методами. Также происходит снижение стоимости материала (так как требуется меньше), поскольку может быть достигнута такая высокая точность. Некоторые строительные проекты даже требуют использования GPS, поскольку это может снизить общую стоимость проекта из-за его преимуществ эффективности. Некоторые системы GPS позволяют пользователю переключать системы на другие машины, что делает этот инструмент очень универсальным. Подрядчик должен планировать более высокую эффективность, так как увеличение одного аспекта работы на 30% может не повысить общую эффективность, поскольку другая область может не успевать. «Если вы сделаете все правильно и повысите общую продуктивность, скажем, на 30 процентов, вам придется выполнять на 30 процентов больше работы в будущем или отправлять бригады домой раньше».[4]

Ограничения GPS

GPS чрезвычайно универсален в отрасли землеройных работ, но имеет свои ограничения. Спутниковые сигналы GPS можно принимать только в условиях беспрепятственного обзора неба, за исключением облаков. Если подрядчик хотел выполнить работы по укладке бетонного пола в здании, например, крыша блокировала бы обзор для спутников GPS, препятствуя работе системы. Работа слишком близко к конструкции также может затруднять обзор неба для машины, создавая мертвые зоны. Линии высокого напряжения также могут создавать мертвые зоны при работе под ними. Спутниковое покрытие GPS также может быть слабее в определенные периоды дня, что снижает количество спутников, которые может использовать система машины. Все зависит от географическое положение и время суток. Усовершенствования в технологии GPS и добавление спутников ГЛОНАСС (российские спутники GNSS) уменьшили эту проблему. Как упоминалось ранее, для повышения общей точности GPS вам необходимо приобрести и использовать базовую станцию, что увеличивает стоимость.

Будущее использование

GPS продолжает интегрироваться в строительная индустрия и скоро будет промышленный стандарт. В настоящее время разрабатываются автономные автомобили, использующие GPS, и когда-нибудь землеройная промышленность сможет включить такие функции. Уже сейчас новые машины оснащены GPS, встроенным на заводе. Возможности безграничны, и кто знает, какие еще практические применения GPS в землеройных работах будут обнаружены.

Ресурсы

2010 год ознаменовался появлением первого ориентированного на пользователя веб-ресурса для потенциальных пользователей систем управления 3D-машинами. Отчет Келлога[6] опубликовала подробное сравнение основных систем, доступных на рынке, с оценкой более 200 системных функций. Отчет продолжает обновляться по мере развития технологий.

Заметки

  1. ^ Тримбл. (2008). Trimble: Управление строительных технологий. Статья: Trimble.com Получено 11 марта 2009 г. из http://www.trimble-productivity.com/articles/95?page=3[постоянная мертвая ссылка ]
  2. ^ Компания Caterpillar Inc. (2003 г.). AccuGrade GPS. Статья: Cat.com. Получено 14 марта 2009 г. из http://www.cat.com/cda/components/fullArticleNoNav?ids=113001&languageId=7
  3. ^ Джон Дир (2008 г.). Deere поддерживает заказчиков бульдозеров с помощью инновационных предложений. Статья: John Deere.com. Получено 11 марта 2009 г. из http://www.deere.com/en_US/cfd/construction/deere_const/newsroom/2008/080312_dozer_support.html В архиве 2009-05-01 на Wayback Machine
  4. ^ а б Джексон, Т. (2008). Технология: GPS в цифрах. Статья: Мир оборудования. Получено 11 марта 2009 г. из http://www.equipmentworldmagazine.com/apps/news/articleeqw.asp?id=66334 В архиве 2016-03-03 в Wayback Machine
  5. ^ "Кинематика в реальном времени - это метод, используемый в землеустройство И в гидрографическая съемка на основе использования измерений фазы несущей GPS, ГЛОНАСС и / или сигналы Galileo, когда одна опорная станция обеспечивает поправки в реальном времени с точностью даже до сантиметра »(Wikipedia, 2009).
  6. ^ Kellogg Report LLC (2010). Статья: Отчет Келлога. Получено 15 декабря 2010 г. из http://www.kelloggreport.com/index.html[постоянная мертвая ссылка ]