【铁甲工程机械网原创】不知大家注意到没有,过去配备坡度控制系统的机器很多都有着高耸的桅杆天线,而现在,这样的机器越来越少了。原来,去桅杆化正在成为一种趋势。未来,从外观上将难以区分机器是否配备了坡度控制系统。
推土机上配备的双桅杆天线
在工程机械领域实现机器控制的早期,推动发展的并不是工程机械主机厂商,因为他们并不掌握相关技术,而是那些从事测绘、定位的专业厂商,国际著名的有Trimble、TOPCON、Leica等。但是最初这些测绘厂商与工程机械厂商的合作关系不够紧密,通常采用加装的方式,因此也就出现了在推土机铲刀、平地机刮刀以及摊铺机熨平板上安装两根桅杆天线的做法。
平地机与推土机类似
在工作装置上直接安装测量定位工具的好处很明显,获得的数据精度高,而且直观,同时对机器的改动最小,适用于各种品牌的机器。当然也会产生相应的问题,首先,应用范围有限,难以用在挖掘机上,总不能在铲斗上装天线吧;其次,桅杆天线很麻烦,容易发生碰撞,有时出于安全的考虑还需要经常拆卸和安装。
小松的智能挖掘机,外观与普通挖掘机几乎相同
上述问题的解决不能依赖测绘厂商,工程机械厂商必须要参与。随着各厂商对机器控制市场的认识不断提高,与测绘厂商的合作关系越来越紧密,一些企业之间形成了战略合作关系。这样,机器控制系统得以深度融入机器的设计中,麻烦的桅杆也就可以取消了。
小松的智能推土机也是如此
取消桅杆后如何取得工作装置的定位数据呢,首先需要对机器进行定位,可以有两种方法,一种是安装两个车顶天线,得到两个数据,通过计算得出机器的位置以及方向、倾角等姿态信息,另一种现在更流行,即一个车顶天线加一个惯性测量单元(IMU)。所谓惯性测量单元其实与军用飞机、导弹的惯性导航原理差不多,核心是三维的加速度计,在静止时不起作用,而在发生运动时可以产生加速度及其角度的数据。也就是说,车顶天线提供位置数据,IMU提供方向、倾角等姿态信息。
小松智能挖掘机上配备的行程感应油缸
有了机器的位置和姿态数据,再根据工作装置的几何特征和各液压缸的行程数据,就能计算出工作装置直接与物料接触的边缘的位置。几何尺寸和运动关系很容易确定,液压缸的行程就需要依靠传感器了。
小松的行程感应油缸原理
好在各大厂商都有技术实力研发带行程传感器的油缸,通常行程传感器采用磁感应原理,由霍尔感应器和磁头构成,当二者的相对位置发生变化时,磁感应强度的改变导致开关状态发生变化。在活塞上安装磁头,在油缸外壁上按一定间距布置霍尔感应器就能测量活塞杆的行程。在某些场合,比如推土机的倾斜油缸,活塞杆还会发生转动,因此也需要一组检测旋转的感应器。
约翰迪尔也联合拓普康,推出无桅杆的推土机
有了这些传感器,不用把天线安装在工作装置上也能计算出工作装置的位置,为机器控制提供了基础数据。目前,小松的智能推土机、智能挖掘机都已配备了IMU和带行程传感器的油缸,车顶天线比较短,因此外观上与普通挖掘机几乎一样。
平地机的情况有些复杂,很难全靠油缸的行程传感器
除了小松,其他厂商也都推出了类似了无桅杆设备。未来,相信会有更多设备采用这种设计,而那些生产油缸的配套厂商也该适时跟进了。
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