Καθοδήγηση και έλεγχος μηχανημάτων για χωματουργικά έργα

Τα συστήματα καθοδήγησης και ελέγχου μηχανημάτων έχουν γίνει εξαιρετικά δημοφιλή τα τελευταία χρόνια. Αποτελούν σημαντική βοήθεια στους χειριστές τους για καθοδήγηση του μηχανήματος, σε ποικίλες εφαρμογές, όπως, συμπύκνωση, εκσκαφές, διαμορφώσεις, θρυμματισμό κ.α.

Ανάλογα με το επίπεδο βοήθειας που παρέχουν στον χειριστή, μπορούν να διακριθούν σε:

• Indication Systems Ο χειριστής λαμβάνει οδηγίες από μια οθόνη ή μια μπάρα φωτός στην καμπίνα. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα αυτού του τύπου είναι το σύστημα για εκσκαφείς.
• Automatic control systems. Το σύστημα αναλαμβάνει τον έλεγχο των εργαλείων (π.χ λεπίδας) – όχι του μηχανήματος – κατόπιν αιτήματος του χειριστή. Ο χειριστής διατηρεί πάντα τον τελικό έλεγχο του μηχανήματος, καθώς οι ενέργειές του έχουν προτεραιότητα έναντι του συστήματος.

Ανάλογα με τον τύπο καθοδήγησης που παρέχουν:

• Συστήματα 2D. Τα Δισδιάστατα Συστήματα Καθοδήγησης (2D) αντιγράφουν την επιφάνεια ενός επιπέδου αναφοράς και διαμορφώνουν μία τελική επιφάνεια σε επίπεδο παράλληλο αυτού.  Πιο συγκεκριμένα, τα όργανα μέτρησης (μηχανικός/ηλεκτρονικός αισθητήρας ύψους, κλισίμετρο, δέκτης Laser, αισθητήρας υπερήχων, κτλ.)  «διαβάζουν» με ακρίβεια το επίπεδο αναφοράς. Οι μετρήσεις επεξεργάζονται από τη μονάδα του Συστήματος, το οποίο δίνει εντολές στο Εργαλείο μέσω των υδραυλικών/ηλεκτρικών συστημάτων του μηχανήματος. Το τελικό επίπεδο που διαμορφώνει το βασικό εργαλείο του μηχανήματος είναι παράλληλο στο επίπεδο αναφοράς, δηλαδή είναι η επιθυμητή επιφάνεια που θέλουμε.
• Συστήματα 3D. Παρέχουν πλήρη καθοδήγηση σε μια επιφάνεια τριών διαστάσεων. Σε αντίθεση με τα προηγούμενα, τα τρισδιάστατα συστήματα χρειάζονται ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM – Digital Terrain Model), το οποίο συνήθως παρέχεται από την τοπογραφία του έργου. Το σύστημα, λοιπόν, συγκρίνει την πραγματική θέση του εργαλείου με την επιθυμητή θέση της μελέτης και δίνει την εντολή στο βασικό εργαλείο να την πραγματοποιήσει. Τα κύρια όργανα μέτρησης που χρησιμοποιούνται για την εύρεση της πραγματικής θέσης του εργαλείου του μηχανήματος είναι οι γεωδαιτικοί δέκτες GNSS (γνωστοί και ως δέκτες GPS) και οι ρομποτικοί γεωδαιτικοί σταθμοί (RTS), ενώ παράλληλα χρησιμοποιούνται αισθητήρες ύψους, κλισίμετρα, στροφόμετρα, δέκτες Laser, κ.ά..

Πώς λειτουργούν;

Ο πιο συνηθισμένος εξοπλισμός είναι τρισδιάστατος. Σήμερα, χρησιμοποιούνται κυρίως δύο τεχνολογίες για τρισδιάστατη καθοδήγηση:

• GPS. Οι κεραίες GPS είναι τοποθετημένες στο πίσω μέρος του μηχανήματος. Η ακριβής θέση του άκρου του κάδου καθορίζεται από αισθητήρες στη μπούμα, τον κουβά και το μπράτσο του εκσκαφέα και βαθμονομείται μεταξύ της απόστασης κεραίας. Τα συστήματα GPS απαιτούν ανοιχτό ορίζοντα για σωστή λήψη του δορυφορικού σήματος, γι’ αυτό το σύστημα δεν είναι κατάλληλο για εργασία σε σήραγγες ή άλλες περιοχές με σημαντικά εμπόδια γύρω τους (φαράγγια κ.λπ.).
• Γεωδαιτικός Σταθμός. Αυτό το γνωστό τοπογραφικό όργανο στην κατασκευή μπορεί να καθοδηγήσει ένα μηχάνημα με μεγαλύτερη ακρίβεια από το GPS, καθώς παρέχει τοποθέτηση σε επίπεδο χιλιοστού. Αντί για κεραία GNSS, θα εγκαταστήσουμε έναν ανακλαστήρα, γνωστό ως πρίσμα, που λειτουργεί ως σημείο αναφοράς. Βάσει αυτού του πρίσματος, ο σταθμός στέλνει πληροφορίες μέσω ραδιοκυμάτων, ώστε το σύστημα να τοποθετεί το εργαλείο σύμφωνα με το σχέδιο.

Οφέλη για τον πελάτη

Τα συστήματα ελέγχου υψομέτρου προσφέρουν τα εξής οφέλη:

• Αυξάνουν την παραγωγή. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει την ταχύτερη και ακριβέστερη εργασία. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείται σωστά, εξαλείφει πρακτικά την πιθανότητα σφαλμάτων, οπότε δεν θα χρειαστεί να επαναληφθεί καμία στρώση υλικού που δεν πληροί τις απαιτούμενες ανοχές.

• Μείωση κόστους έργου

• Η ανάγκη προετοιμασίας του εδάφους με πασσάλους εξαλείφεται, εξοικονομώντας πολύτιμο χρόνο. Αυτές οι δραστηριότητες συχνά αναγκάζουν τα μηχανήματα να περιμένουν άπραγα μέχρι να ολοκληρωθεί η εργασία.
• Καύσιμα και ανταλλακτικά. Τα τρισδιάστατα συστήματα επιτρέπουν την ολοκλήρωση της εργασίας με λιγότερες διελεύσεις, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση καυσίμων και τη φθορά των μηχανημάτων.

• Έλεγχος ποιότητας. Μετά από ένα μηχάνημα εξοπλισμένο με τρισδιάστατο σύστημα, το μόνο που χρειάζεται είναι ο υπεύθυνος ποιότητας να πραγματοποιήσει τους ελέγχους του. Εάν το σύστημα είναι καλά βαθμονομημένο, αυτοί οι έλεγχοι γίνονται ουσιαστικά μια διαδικασία επιβεβαίωσης.

Σε ποια μηχανήματα μπορούν να εγκατασταθούν;

Η λίστα είναι πολύ μεγάλη: Εκσκαφείς, Ισοπεδωτές Γαιών, Μηχανές συμπύκνωσης εδαφών, αποξέστες ασφάλτου, διαστρωτήρες ασφάλτου κ.α.

Τι μας επιφυλάσσει το μέλλον αυτής της τεχνολογίας;

Η τάση είναι συνδεσιμότητα και αυτονομία. Προς το παρόν, οι πελάτες απαιτούν οι κατασκευαστικές μηχανές να είναι συνδεδεμένες, επιτρέποντας την κοινή χρήση πληροφοριών για το έργο (παραγωγή, ποιότητα, όγκος και βάρος του υλικού κ.λπ.), μαζί με πληροφορίες για την “υγεία” του ίδιου του μηχανήματος (κατανάλωση, θερμοκρασίες, πιθανές βλάβες…) και την παρουσίασή τους στον υπεύθυνο παραγωγής συγχωνευμένες με τα σχέδια από το τεχνικό γραφείο και την τοπογραφική αποτύπωση του έργου. Θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως ένα “Internet of Things ” για την κατασκευή.

Επιπλέον, όπως στα οχήματα μεταφορών, οι διάφορες εταιρείες που συμμετέχουν στην ανάπτυξη τεχνολογιών ελέγχου υψομέτρου εξερευνούν μελλοντικές λύσεις στον τομέα της επαυξημένης πραγματικότητας (AR- Augmented Reality) και της αυτονομίας, για παράδειγμα, προσθέτοντας κάμερες επαυξημένης πραγματικότητας στην καμπίνα του εκσκαφέα, σαρωτές κάτω από τον βραχίονα και άλλες λύσεις, τόσο για να βοηθήσουν τον χειριστή να οπτικοποιήσει την εργασία που πρέπει να ολοκληρωθεί όσο και για τη δημιουργία as-built δεδομένων που επιτρέπουν στο τμήμα παραγωγής να παράγει αναφορές γρηγορότερα και με μεγαλύτερη ακρίβεια.

πηγή: Εργοληπτικόν Βήμα Νο_141 της ΠΕΣΕΔΕ

 Ακολουθήστε το gobhma.gr στο Google News για να έχετε έγκαιρη & έγκυρη τεχνική ενημέρωση