GPS v průmyslu zemního pohybu - GPS in the earthmoving industry - Wikipedia

tento článek nyní úspěšně importováno na Wikibooks pod jménem GPS v průmyslu zemního pohybu. Pokud tato stránka může být přepsáno do encyklopedického článku, prosím, odstraňte tuto zprávu nebo přidejte odkaz na Wikibook pomocí {{wikibooks}}.

GPS při použití v zemní průmysl může být životaschopným přínosem pro dodavatele a zvýšit celkovou efektivitu práce. Vzhledem k tomu, že informace o poloze satelitu GPS jsou pro veřejnost zdarma, umožňuje každému využívat jejich využití. Těžká výbava výrobci ve spojení s GPS naváděcí systém výrobci od konce 90. let společně vyvíjejí naváděcí systémy GPS pro těžká zařízení. Tyto systémy umožňují provozovateli zařízení používat údaje o poloze GPS k rozhodování na základě skutečných vlastností sklonu a designu. Některé naváděcí systémy těžkých zařízení mohou dokonce ovládat nářadí stroje automaticky ze sady, která byla vytvořena pro konkrétní staveniště. Naváděcí systémy GPS mohou mít tolerance malé až dva až tři centimetry, což je činí extrémně přesnými ve srovnání s tím, jak se spoléhají na úroveň dovedností obsluhy. Vzhledem k tomu, že systém GPS stroje má schopnost vědět, kdy je mimo návrhovou třídu, může to snížit náklady na geodetické práce a materiál potřebné pro konkrétní úlohu.

Dějiny

Technologie GPS byla oficiálně představena jako naváděcí systém pro zemní stroje na konci 90. let. Od této doby nyní mnoho výrobců zařízení pro zemní práce nabízí jako tovární volbu GPS a další naváděcí systémy. Existuje mnoho společností, které také prodávají naváděcí systémy GPS pro průmysl zemních prací jako možnost dovybavení. Dvě hlavní společnosti pro naváděcí systémy těžkých zařízení jsou Trimble a Topcon. V dubnu 2002 společnost Trimble and Caterpillar Inc. založil společný podnik známý jako Caterpillar Trimble Controls Technology LLC (CTCT). „Společný podnik se rozvíjí ovládání stroje produkty, které používají informace o designu stránek v kombinaci s přesnou polohovací technologií k automatickému ovládání radlic a dalších obráběcích strojů “.^[1] Přestože od různých společností byly k dispozici sady náhradních dílů pro dovybavení stávajícího stroje pro navádění GPS, byla společnost Caterpillar Inc. prvním výrobcem těžkých zařízení, který nabídl naváděcí systémy GPS jako tovární alternativu od prodejce s názvem ARO (Attachment Ready Option).^[2] John Deere brzy následovala jejich vlastní verze ARO s názvem „Integrated Grade Control“ v roce 2006 na mnoha pásových traktorech (TTT) a motorgraderech (MG).^[3]

Typy

I když v odvětví těžkých zařízení se v současné době používají různé systémy GPS, lze je obvykle rozdělit na „pouze indikovat“ nebo „plně automatické“.^[4] Oba systémy mohou využívat jeden nebo dva přijímače GPS. Používání pouze jednoho GPS přijímač omezuje, jak může naváděcí systém orientovat polohu stroje s ohledem na design místa. Použití dvou přijímačů GPS dává naváděcímu systému dva body polohy, což mu umožňuje vypočítat, v jakém úhlu je stroj vzhledem k plánu místa. Následující text podrobněji popisuje „pouze označení“ a „plně automatický“.

Pouze uveďte

Indikovat používá pouze informace o poloze GPS jako vodítko pro operátora. V závislosti na použitém systému lze polohu stroje zobrazit na konkrétním konstrukčním místě, které bylo vytvořeno pro projekt zemních prací. Tento systém spoléhá na to, že obsluha bude řídit a přesouvat nářadí stroje tak, aby odpovídalo designu místa. Uveďte pouze systémy, které jsou obvykle levnější a méně komplikované, protože nevyžadují hardware, který by umožňoval nasazení do stroje řídicí systémy. Uveďte pouze systémy, které obvykle využívají jediný přijímač GPS namontovaný na samotném stroji a mohou k výpočtu sklonu stroje použít úhlový senzor. Přesnost těchto systémů závisí na tom, zda má web a základna které mohou přenášet specifické opravy webu. Pokud web nemá základnovou stanici, uveďte, že pouze systémy mohou použít pouze satelitní informace, přesnost je však obvykle v rozsahu jednoho až dvou metrů. Využití základnové stanice umožňuje přenášet do zařízení specifické opravy místa, což zvyšuje přesnost prostřednictvím kinematiky v reálném čase^[5] (RTK). Opravy specifické pro dané místo mohou zvýšit přesnost systému označujícího pouze na dva až tři centimetry. Stroje, které obvykle používají, se skládají pouze z půdních zhutňovačů (SC), pásových traktorů (TTT) a motorových grejdrů (MG). Použití základnové stanice skutečně závisí na požadavcích na přesnost projektu. Některé projekty, jako je čištění nadloží v těžebním areálu pomocí TTT, nemusí vyžadovat přesnost dvou až tří centimetrů, zatímco klasifikace silniční základny pomocí MG ano.

Plně automatické

Plně automatické systémy umožňují ovládání nástrojů stroje pomocí naváděcího systému GPS. To se obvykle používá v aplikacích pro jemné třídění, kde je třeba přesné úrovně materiálu přesouvat na předem určený design nebo třídu. Výhody tohoto systému spočívají v přesnosti, které lze dosáhnout pomocí GPS a RTK, ale vyžaduje základnovou stanici na místě. Tyto systémy mohou používat jeden nebo dva přijímače GPS a jsou namontovány na čepeli stroje. Pokročilejší systémy používají dva přijímače, protože umožňují ovládání stroje v trojrozměrném provedení. Plně automatické systémy vyžadují, aby byl do ovládacích prvků stroje integrován naváděcí systém GPS. Někteří výrobci prodávají stroj s těmito ovládacími prvky již integrovanými do stroje na přání. K dispozici jsou sady náhradních dílů, které mohou dovybavit váš stávající stroj plně automatickým ovládáním, ale vyžaduje, aby byl systém GPS propojen s ovládacími prvky stroje. To se obvykle provádí jedním ze dvou způsobů. Pokud jsou nářadí stroje ovládána pomocí elektrického ovládání přes hydrauliku (EH), může systém GPS zadávat povely páky souběžně s páčkou nářadí stroje. Výstup ze systému GPS je interpretován strojem elektronický řídicí modul jako příkaz páky vydaný obsluhou a odpovídajícím způsobem přesune nářadí. Druhým způsobem integrace GPS do ovládacích prvků stroje je přidání druhého pilotního hydraulického ventilu paralelně s pilotním hydraulickým ventilem stroje. Tento druhý ventil je řízen systémem GPS a pohybuje ventilem nářadí podle konstrukce systému a umístění radlice. Mezi typy strojů, které využívají plně automatické systémy GPS, patří TTT a MG.

Aplikace

Klíčem k úspěšnému používání GPS v průmyslu zemního pohybu je přesný design stránek. Návrh webu, obvykle vytvořený strojírenskou firmou, lze importovat z původního souboru návrhu do displeje GPS stroje. Většina naváděcích systémů GPS má také schopnost umožnit operátorovi definovat konkrétní výškový sklon nebo úhel sklonu bez konkrétního návrhu. Následující text popisuje běžné aplikace stroje, které využívají naváděcí systémy GPS.

Traťové traktory TT jsou mimořádně populární platformou strojů pro naváděcí systémy GPS, konkrétně u menších modelů, které se používají pro jemné srovnávání. Caterpillar Inc. a John Deere nabízejí u některých z těchto modelů plně automatický integrovaný systém GPS jako volitelné příslušenství od výrobce. Jedním příkladem použití GPS na TTT by byl silniční projekt.

Motorgradery

Motorgradery jsou další populární platformou strojů, protože také provádějí činnosti jemného třídění, které mohou těžit z přesnosti GPS. Caterpillar Inc. a John Deere také nabízejí některé modely s integrovaným GPS.

Hydraulická rýpadla

Hydraulická rýpadla se teprve začínají integrovat pomocí technologie GPS a jsou obvykle pouze informativní. Bagry používají technologii GPS ve spojení s úhlovými senzory integrovanými do výložníku, násady a lopaty stroje. To umožňuje operátorovi zjistit, jak hluboko kopou, porovnáním skutečného umístění lopaty s designem místa na displeji GPS. V posledních letech společnost Komatsu uvedla na trh rypadla nabízející poloautomatické funkce. S těmito funkcemi stroj automaticky zvedne výložník a lopatu, aby udržel předem stanovenou konstrukční třídu. Tyto stroje také nabízejí funkci automatického zastavení, která brání tomu, aby funkce lopaty a výložníku klesla nad předem stanovenou konstrukční třídu. https://www.youtube.com/watch?v=X0ELceB420I

Škrabky

Škrabky používají technologii GPS a jsou obvykle pouze informativní. Anténa GPS je obvykle namontována na misce škrabky a umožňuje operátorovi porovnat hloubku řezu s plánem místa. Při přesunu velkého množství materiálu to vyžaduje mnoho nejednoznačnosti.

Zhutňovače

Technologie GPS se používá jak u zhutňovačů odpadu, tak u zhutňovačů půdy. Typické systémy zaznamenávají, kde byl zhutňovač, aby vytvořily mapu zhutnění oblasti. Displej má obvykle různé barvy, které indikují, že stroj oblast zhutnil.

Finanční informace

Systémy GPS mají obvykle vysoké počáteční náklady kolem 100 000 $ za stroj. Při správném používání může GPS v průměru zvýšit produktivitu až o 30% oproti tradičním metodám. Dochází také ke snížení nákladů na materiál (protože je zapotřebí méně), protože lze dosáhnout takové vysoké přesnosti. Některé stavební projekty dokonce vyžadují použití GPS, protože díky výhodám v oblasti efektivity může snížit celkové náklady na projekt. Některé systémy GPS umožňují uživateli přepínat systémy na jiné stroje, což činí tento nástroj velmi univerzálním. Dodavatel musí plánovat vyšší efektivitu, protože zvýšení jednoho aspektu zakázky o 30% nemusí zvýšit celkovou efektivitu, protože jiná oblast nemusí být schopna držet krok. „Pokud uděláte všechno správně a zvýšíte celkovou produktivitu, řekněme o 30 procent, budete muset v budoucnu seřadit o 30 procent více práce nebo poslat posádky domů brzy“.^[4]

Omezení GPS

GPS je v zemním průmyslu extrémně všestranný, ale má svá omezení. Satelitní signály GPS lze přijímat pouze při nerušeném výhledu na oblohu, s výjimkou mraků. Pokud by dodavatel chtěl provést například práce na přípravě betonové podlahy v budově, střecha by blokovala výhled na satelity GPS a bránila tak fungování systému. Práce příliš blízko ke konstrukci může také bránit pohledu stroje na oblohu a vytvářet mrtvé zóny. Vedení vysokého napětí mohou také vytvářet mrtvé zóny, když pracují pod nimi. Satelitní pokrytí GPS může být také v určitých částech dne slabší, což snižuje množství satelitů, které může systém zařízení používat. To vše závisí na geografická poloha a denní čas. Vylepšení v technologii GPS a přidání satelitů GLONASS (ruské GNSS satelity) tento problém snížily. Jak již bylo zmíněno dříve, za účelem zvýšení celkové přesnosti GPS musíte zakoupit a používat základnovou stanici, což zvyšuje náklady.

Budoucí použití

GPS je i nadále integrován do stavební průmysl a brzy bude průmyslový standard. V současné době se vyvíjejí autonomní automobily využívající GPS a někdy by tyto funkce mohl zahrnovat i průmysl zemního pohybu. Již přicházejí nové stroje vybavené GPS integrovaným z výroby. Možnosti jsou nekonečné a kdo ví, jaké další praktické využití GPS v průmyslových odvětvích zemního plynu budou objeveny.

Zdroje

V roce 2010 nastal příchod prvního uživatelsky orientovaného webového zdroje pro potenciální uživatele 3D ovládání strojů. Kelloggova zpráva^[6] zveřejnil podrobné srovnání hlavních systémů dostupných na trhu a vyhodnotil více než 200 funkcí systému. Zpráva se neustále aktualizuje, jak se technologie vyvíjí.

Poznámky