Применение лазерных приборов и спутниковых систем в дорожно-строительных машинах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 «ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ «ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ»

КАФЕДРА «ГЕОЛОГИЯ И  СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

по предмету: «Геодезические работы при строительстве автодорог»

на тему: «Применение лазерных приборов и спутниковых систем

в дорожно-строительных машинах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент гр. 6-44-1 уз	Кузнецов А.С.
Проверил:	Невзоров Н.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ижевск 2012

 

Содержание работы

 

Технология 3DMC²………………………………………………………………….	3
Технология mmGPS…………………………………………………………………	5
Технология LPS………………………………………………………………………	7
Решения для экскаваторов………………………………………………………….	9
Решения для бульдозеров……………………………………………………………	11
Решения для автогрейдеров…………………………………………………………	13
Решения для асфальтоукладки………………………………………………………	16

 

 

Технология 3DMC²

 

Технология 3DMC² является новшеством среди различных 3D решений  в системах управления техникой. Эта  революционная технология увеличивает  производительность и скорость выполнения работ в два раза относительно обычного 3DMC комплекта. Эта технология предоставляет удивительные возможности операторам и подрядчикам. 

 

Как это работает?

Технология 3DMC² основана на совместном использовании нового инерциального  датчика и ГНСС систем спутникового позиционирования. Ядром системы  является датчик MC² , имеющий уникальные возможности измерений. Целью датчика является точное определение изменения положения отвала в процессе работы механизированного средства. Встроенный акселерометр датчика определяет точное значение ускорения G в шести направлениях, а гироскопический модуль величину поворота по трем осям. Благодаря полученным измерениям, формируется информация о текущем положении отвала, и система получает данные о величине его горизонтального, вертикального, поперечного смещения и углах поворота. В то же время по средствам ГНСС измерений происходит абсолютное определение положения ножа отвала и инерциального датчика в пространстве. Подобная комбинация позволяет точно определять положение рабочего оборудования относительно машины и в целом относительно цифровой модели объекта. Обмен информацией с бортовой панелью управления происходит на высокой скорости порядка 100Гц, что позволяет значительно повысить скорость реагирования гидравлики и общее выполнение работ. 

 

Для чего это  нужно.

Как известно строительная техника стоит достаточно дорого, и любой владелец бульдозера или грейдера имеет нормальное желание поскорее окупить свою машину, вернуть деньги и начать получать хорошую прибыль. Для этого очень важно в минимальные сроки выполнить максимально больше работ и с хорошим качеством. Как этого достичь? Только используя системы контроля и управления техникой, и чем технологичнее система, тем выше результат. Вот почему выбор технологии 3DMC² имеет большое значение в грамотном и профессиональном менеджменте техники.

 

Преимущества.

Начать использовать технологию 3DMC²  очень просто. Вы можете установить новую систему практически на любую модель бульдозера или модернизировать  имеющуюся систему управления до новой 3DMC². Не важно, что у вас  есть 2D или 3D решение модульность компонентов позволит вам произвести обновление системы достаточно легко. Использование новой технологии позволит вам производить автоматический контроль положения отвала на полной скорости, увеличить скорость прохода кривых, и наклонных поверхностей. Вместе с этим использование 3DMC² позволит увеличить точность и прибыльность работ. Устанавливая эту систему на свой бульдозер, вы получаете новейшую платформу готовую к технологическому развитию и модернизации. 

 

 

 

 

Технология mmGPS

 

Миллиметровая точность – вот цель этой технологии. Технология mmGPS - это уникальное ГНСС RTK решение для использования в топографии, строительстве и системах управления техникой с миллиметровой точностью по высоте!

В качестве основы системы Millimiter-GPS используется обычный RTK комплект: база и ровер. В дополнение к этому, в системе используется уникальный лазерный прибор PZL-1, формирующий специальный лазерный луч с шириной по вертикали 10м. Технология формирования такого луча и сама лазерная зона получили название LaserZone. Также в системе используется приемное устройство PZS-1 на вехе ГНСС ровера или устройство PZS-MC совместно с ровером на какой-либо строительной технике вроде грейдера, бульдозера или асфальтоукладчика. В результате такого совместного использования оборудования в результате спутниковых определений может быть достигнута миллиметровая точность высотной отметки в отличии от нескольких сантиметров при стандартных процедурах использования ГНСС приемников.  

 

Как это работает?

В отличие от обычных  лазерных нивелиров, задающих посредством тонкого лазерного луча только горизонтальную или наклонную плоскость, передатчик PZL-1 формирует 10-ти метровую лазерную зону по высоте в диапазоне 600 метров. Сенсоры PZS-1 или PZS-МС, попадая в LaserZone, с миллиметровой точностью определяют свое положение внутри этой зоны. При известной высотной отметке точки, над которой установлен PZL-1, и благодаря точному позиционированию сенсоров внутри зоны, положение сенсора по высоте может быть легко вычислено. Полученное сенсором значение передается в спутниковый приемник для коррекции высотной составляющей измерений. Теперь любой ГНСС ровер, снабженный mmGPS сенсором, обеспечивает миллиметровую точность по высоте при условии, если он находится в зоне действия LaserZone. Для обеспечения непрерывности работы сенсоры PZS-1 и PZS-МС позволяют одновременно принимать сигналы от четырех лазеров PZL-1. Диапазон работы при этом может быть расширен до 2,4 км в плане и 40 м по высоте. Для обеспечения точности определения высотного положения в этом случае PZL-1 транслирует информацию о своем статусе, благодаря чему сенсоры четко определяют, в лазерной зоне какого инструмента они находятся.

 

Для чего это  нужно.

Если вы имеете какой-либо ГНСС комплект для  работы в режиме RTK, то, покупая PZS-1 сенсор, вы моментально увеличиваете точность определения высотной отметки до нескольких миллиметров, тем самым расширяя область применения своего оборудования. Теперь вы можете использовать свой комплект для работ по выносу в натуру, контролю оснований дорог после проходов строительной техники и для многих других задач, требующих получения точной высотной отметки.

Благодаря тому, что технология mmGPS на 300 процентов точнее стандартных  спутниковых RTK систем, она широко используется в системах контроля и управления различной строительной техникой. Широкий диапазон работы позволяет использовать эту технологию в различных дорожных приложениях. Millimiter-GPS активно используется в системах управления грейдерами, планировщиками и бульдозерами для точного высотного позиционирования рабочего оборудования. Сенсор PZS-MC, размещенный на мачте, которая крепится к рабочему оборудованию машины, постоянно находится в лазерной зоне, тем самым позиционируя оборудование во время всей работы с миллиметровой точностью. Компоненты mmGPS являются одними из ключевых звеньев в системе 3D ГНСС позиционирования AutoPave, предназначенной для контроля за рабочим оборудованием асфальтоукладчиков и дорожных фрез.

 

Преимущества.

Получение миллиметровой  точности высотной отметки играют важную роль при решении многих задач. Процесс обновления вашего ГНСС RTK ровера для использования с сенсором PZS-1 прост как никогда. Это обеспечивает возможность широкого применения этой технологии в системах контроля и управления строительной техникой. При этом с помощью спутниковых измерений гарантируется получение высокой точности, как при использовании моторизованной тахеометрической станции. Возможность расширения диапазона работы до 2,4 километров в плане и 40 метров по высоте позволяют избежать ограничений по диапазону работ, обусловленных потерей точности и ограниченной видимостью у моторизованных станций. 

 

 

Технология LPS

В случае, когда необходима миллиметровая точность формирования поверхности на строительной площадке, может быть использована LPS технология. LPS (Local Positioning Solution – Метод Локального Позиционирования) является 3D решением для контроля положения рабочих органов различной строительной механизированной техники. 

 

Как это работает?

Технология LPS основывается на использовании в качестве опорного элемента роботизированного электронного тахеометра, находящегося на контрольной точке с известными координатами. Для наиболее продуктивной работы Topcon использует инструменты серии GTS-900A,GTS-9000A или тахеометр серии QS, которые обеспечивают контроль положения машины с высокой точностью на уровне нескольких миллиметров. Перемещение машины постоянно отслеживается электронным тахеометром по наблюдениям за круговой призмой, зафиксированной на рабочем оборудовании машины с помощью виброустойчивой мачты. Для надежного захвата призмы и точного слежения за ее движением на высокой скорости в приборах реализована функция XTrak.

Как и другие 3D решения  технология LPS использует цифровую модель строящегося объекта для отображения  и позиционирования положения рабочего оборудования относительно проектных поверхностей. С помощью радио соединения текущие координаты призмы с частотой 20 раз в секунду передаются в контрольный блок системы управления машиной, где происходит определение координат рабочих органов, сравнение их с проектом и передача поправок на гидравлику машины. Использование электронных тахеометров позволяет получить точность позиционирования от 1 до 5 мм. 

 

Для чего это  нужно?

Спутниковые 3D ГНСС и mmGPS системы являются очень удобным  решением управления строительной техникой, но что делать, когда машина находится в условиях, где прием спутниковых сигналов затруднен? Это может произойти при работе в лесу, между высоких зданий или на закрытой стройплощадке, где видимость неба ограничена.  В таких ситуациях предпочтительнее использовать LPS технологию. Применение электронных тахеометров позволяет получать высокую точность позиционирования на участках с жесткими требованиями. Технология LPS активно применяется в 3D системах управления грейдерами, бульдозерами, а также в системах для других дорожных машин. 

 

Преимущества.

Использование общих 3D компонентов  систем управления, таких как контроллер MC-R3 и панель управления GX60, позволяет  легко переходить от использования  ГНСС к LPS технологии. Для перехода достаточно вместо спутниковой антенны установить призму, подключить радио модем к контроллеру MC-R3 и установить роботизированный электронный тахеометр на контрольную точку. Система готова и оператор может продолжать работу дальше, но уже с более высокой точностью! Применение стандартного электронного тахеометра также позволяет использовать его для решения обычных задач по контролю получаемой поверхности, выносу в натуру различных элементов и детальной съемки участка работ.

 
Решения для экскаваторов

 

На сегодняшний день можно выделить четыре различных конфигурации оборудования для оптимизации работы экскаваторной  техники.

 

 

 

 

 

 

Самой простой является система Easy Control (Легкое копание), в состав которой входит точный лазерный нивелир RL-100, приемник лазерного излучения LSB-10W и беспроводной дисплей RD-100W для установки в кабину оператора. Такая система позволит легко и наглядно контролировать положение ковша относительно опорной лазерной плоскости, и, тем самым, позволит исключить лишнюю выемку грунта.

Для более детального контроля положения ковша компания Topcon предлагает использовать 2D системы. Это значит, что вы работаете с 2 измерениями: превышение и расстояние. 2D систему можно эффективно использовать при подготовке оснований для домов, подготовке траншей под укладку коммуникаций, для формирования поверхности под стоянки автомобилей и во многих других приложениях. При возможности фиксирования горизонтальных и наклонных опорных поверхностей в 2D системах экскаватор легко формирует поверхности с определенной отметкой, наклонные поверхности, а также поверхности со сложным изменяемым уклоном.

Среди 2D систем предлагается два варианта решений - X22 и X62. Оба решения предполагают комплексное использование датчиков наклона, фиксирующихся на корпусе машины, стреле, рукояти и ковше экскаватора, промышленного компаса и панели управления. Для более гибкой работы с опорными отметками можно использовать лазерный нивелир и лазерный приемник, интегрированный в установленную систему (X22) или поставляемый как опция (X62).

Однако в остальном  системы X22 и X62 являются абсолютно разными решениями. В системах контроля X22 используется беспроводная связь между всеми элементами системы, что обеспечивает возможность быстрого демонтажа сенсоров и установку на другой экскаватор. Бортовое программное обеспечение системы X22 позволяет запомнить до 20 различных конфигураций машин. Отсутствие кабельных соединений обеспечивает быстрый монтаж системы и сервис угловых датчиков.  

В системе X62 соединение угловых датчиков происходит кабельным способом. Их прочное надежное исполнение позволяет использовать систему для работ под водой и в плотных грунтах. Система устанавливается на машину один раз и не предполагает постоянной перестановки с машины на машину.  Бортовым компьютером системы является  универсальная панель управления GX-60. Внутреннее программное обеспечение этой панели построено на базе Windows XP. Панель имеет цветной сенсорный экран и порт USB. Однако самым большим преимуществом использования панели GX-60 в системе X62 является возможность модернизации до полной 3D X63 системы!

Если вы хотите работать с трехмерными  проектами, такими как: дорожные модели, цифровые модели ландшафта и другие сложные проекты, необходимо использовать трехмерную систему, позволяющую операторам иметь полный контроль машины в любой точке строительной площадки и, тем самым, выполнять работу более оперативно. Для экскаваторов это означает использование 3D ГНСС системы.

Topcon X63 3D система обладает всеми преимуществами использования цифровых моделей проектов, а так же преимуществами присущими всем ГНСС спутниковым  системам. Эта система может быть создана на основе системы X62  или установлена заново.  В системе X63 реализован весь богатый опыт накопленный компанией Topcon при установках систем контроля на экскаваторы в течение многих лет.  

 

 

Решения для бульдозеров

 

Бульдозер служит для послойного копания, планировки и перемещения грунтов  и других материалов на расстояние до 300 метров. Он активно используется в дорожно-строительных работах при ремонте дорог, каналов, сооружении насыпей, подготовке площадок и во множестве других приложений.