Системы автоматического управления техникой


Автоматическое управление в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. А. у. широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья.

Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса.

Лазерные индикаторные системы

Первая категория систем - это лазерные индикаторные системы. Индикаторные системы являются самыми простыми, основными компонентами которых являются: лазерный нивелир (лазерный построитель плоскости) и лазерный приемник. Эти системы нашли применение для управления такой техникой, как бульдозеры, экскаваторы и скреперы.

Индикаторные системы просты в использовании и многие строители впервые сталкиваются с системами управления именно с установки лазерных систем.

Приемник устанавливается на жесткую мачту обычно чуть выше кабины машины, чтобы обеспечить прием лазерного излучения от нивелира в диапазоне 360 градусов. В приемнике имеются индикаторы направления, которые показывают машинисту, как отклонен отвал или ковш от проектной высоты. Машинист, следя за индикаторами, вручную изменяет положение отвала.

Лазерные системы с автоматическим управлением

При добавлении пропорционального электрогидроклапана к гидравлической системе машины и интерфейса управления в кабину машины, индикаторная лазерная система становится автоматической. Если к этим изменениям добавить, как опцию, электрическую телескопическую мачту, то это обеспечит поднятие или опускание приемника на уровень лазерный лазерной плоскости непосредственно из кабины машины.

Сигнал от лазерного приемника используется для управления пропорциональным электрогидроклапаном, который корректирует положение отвала. Это позволяет машинисту осуществлять работы намного быстрее и с более высокой точностью. Такой тип систем лучше всего подходит для линейных и площадных объектов, например для прямолинейных участков дорог, стоянок, спортивных полей и т.д. Лазерные системы управления позволяют уменьшить количество работ по выносу в натуру, сократить расход материала, ускорить проведение работ, устранить ошибки, сократить переделки и машинное время.

Трехмерные системы управления

Наиболее революционные изменения в области проведения земляных работ достигаются при введении в производства трехмерных систем управления. Трехмерная система определяет координаты XYZ отвала машины или ковша экскаватора и сравнивает эти данные с предварительно загруженной цифровой моделью. Вычисляется проектная высота и поперечный уклон для текущей позиции, и система автоматически перемещает отвал на нужную высоту и уклон, используя установленный электрогидроклапан.

Информация о текущем положение отвала и его уклоне по отношению к проектной поверхности показывается на экране в кабине машины. Системы управления на основе GPS могут обеспечить точность до 30 мм и могут позволить машинистам выполнить большую часть земляных работ, используя как автоматический режим управления отвалом, так и ручной. При использовании системы управления с электронным тахеометром ATS точность проведения земляных работ может быть достигнута до ±5 мм, позволяя провести окончательную обработку земляного полотна.

Существуют два основных типа 3D систем автоматического управления:

1. Система, основанная на использовании GPS. Эта система загружает проектную поверхность, и плановое положение элементов строительной площадки и позволяет оператору выполнить большую часть земляных работ и часто используется на начальных этапах проекта, когда надо проводить работы с достаточно большим объемом перемещаемого грунта. Система GPS (Global Positioning System) основана на использовании сети навигационных спутников специальным образом расположенных на орбитах вокруг планеты. На обеих сторонах отвала машины устанавливаются две GPS антенны. GPS - приемник в машине несколько раз в секунду вычисляет точную позицию этих антенн и передает эти данные к компьютер для обработки.

2. ATS (Advanced Tracking Sensor) – электронный тахеометр с системой самонаведения и слежения – используется для проведения точных работ. Электронный тахеометр ATS автоматически отслеживает специальный отражатель, установленный на отвале машины, постоянно измеряет его позицию и передает измеренные данные в компьютер, установленный в кабине машины, который сравнивает эти данные с проектными.

Основным преимуществом системы ATS является “поисковый интеллект”, который в случае если визирная линия между отражателем на машине и электронным тахеометром прервана (например проехала машины между автогрейдером и тахеометром), позволяет за очень короткий промежуток времени автоматически найти и быстро навестись вновь на отражатель.

Обе 3D системы обеспечивают машиниста машины всеми преимуществами 3D системы управления. Бортовой компьютер определяет точную позицию каждого конца отвала. Затем сравнивает эти позиции с проектной высотой и вычисляет, на сколько надо поднять или опустить отвал. Эта информация отображается на экране компьютера в виде положения машины на плане местности, в разрезе (поперечный профиль), в виде текстовой информации, а также на специальных индикаторах. Эти индикаторы используются для ручного управления отвалом машины, указывая машинисту направление перемещение отвала и направления смещения от какой-либо заданной линии. В автоматическом режиме, подъем и опускание отвала происходит при помощи электрогидроклапана.

Лазерные системы нивелировки

Стабильным спросом пользуются лазерные системы нивелировки. Лазерное оборудование при оптимальной стоимости достаточно универсально и подходит для использования практически с любым видом строительной техники. Такая система нивелировки проста и удобна в эксплуатации, и позволяет достичь высокой точности производимых работ с минимальными погрешностями.

 

Автоматическая нивелировка дает множество преимуществ перед традиционными способами геодезических работ:

•             увеличение скорости работы спецтехники, обусловленное сокращением вынужденных простоев для периодической проверки отметок в «ручном» режиме;

•             формирование более ровного земляного полотна, что приводит к существенной экономии материалов.

•             Преимущества автоматического управления машинами:

•             Простота и удобство в установке и использовании оборудования;

•             Возможность загрузки информации с удаленного сервера;

•             Более точный расчет количества необходимых материалов для дорожно-строительных работ;

•             Снижение расхода ГСМ для строительной техники;

•             Использование данных бортового компьютера для рабочей документации;

•             Уменьшение объема «ручной» работы за счет автоматизации большинства действий.

2D и 3D системы автоматического управления машинами могут устанавливаться на все основные виды строительной спецтехники: грейдеры, экскаваторы и бульдозеры, катки, асфальтоукладчики, скреперы, триммеры и дорожные фрезы. Управление оборудованием при помощи системы способствует достижению максимальной производительности без потерь точности на любых поверхностях – плоских, наклонных, криволинейных. Помимо этого, упрощается контроль качества поверхности оператором даже при высокой скорости работы.

Очевидные преимущества

В технологии 3D систем управления строительной техникой используются цифровая модель проекта созданная в офисе, которая загружается в бортовой компьютер, позволяя машинисту машины производить весь комплекс земляных работ в проекте: формировать вертикальные кривые, переходные кривые, виражи и все другие элементы проекта. И при этом все эти работы производятся без какого-либо выноса в натуру, натягивания копирной струны или использования проекта на бумаге.

Дополнительно, точность, которую обеспечивается этими технологиями, поможет сократить расход материала, улучшить сметную стоимость работ, сократить переделки, и при необходимости расширить рабочий день, позволяя работать даже ночью.

Строительный бизнес становится все более требовательным и более конкурентным, чем когда-либо. Строители все больше и больше обращаются к Системам Управления Машинами, для того чтобы увеличить свою производительность, сократить сметную стоимость работ и повысить эффективность и таким образом получить выгодные подряды, так как техническая оснащенность организации играет не маловажную роль в конкурсных торгах на проведение работ.