Технология 3DMC2 инерциальных измерений в 3D нивелировании
Основы технологии 3DMC2
В работе систем управления строительной техники мелочей не бывает. Каждый компонент системы управления вносит свой определенный вклад в конечный результат, и порой работа одного небольшого датчика может наложить ограничения на возможности системы в целом, а может вывести производительность работы системы на принципиально новый, недостижимый ранее уровень. Именно так произошло с появлением инновационного технологического решения компании Topcon, получившего название 3DMC2.
Аббревиатура 3DMC происходит от английского выражения 3D Machine Control, что в переводе означает 3D система управления техникой. Это обобщенное название семейства 3D решений Topcon, так же называется программное обеспечение Topcon, используемое в бортовом компьютере 3D системы управления техникой.
Перед разработчиками была поставлена задача повышения производительности работы 3D системы управления на бульдозере. Такой выбор не случаен – у бульдозера специфическая центровка, поскольку рабочий орган (отвал) вынесен далеко вперед относительно центра масс, за счет этого амплитуда колебаний отвала при движении бульдозера по неровному основанию значительно превышает величины самих неровностей. Это накладывает определенные ограничения на скорость работы машины с системой, поскольку гидравлике требуется некоторое время на постоянное приведение отвала в проектное положение. Если бульдозер начнет двигаться быстрее, гидравлика не будет успевать отрабатывать смещения отвала вверх и вниз, в результате чего поверхность после прохода бульдозера вместо ровной будет получаться волнообразной формы («гребенка»).
В качестве решения было предложено вместо обычного датчика поперечного уклона отвала использовать инерциальный датчик, позволяющий получить гораздо больше информации о пространственном положении машины, и, что самое главное, о динамике его изменения во времени. В системах 3DMC2 компании Topcon используется трехосевой инерциальный датчик, и это решение является уникальным, не имеющим аналогов в отрасли.
Разработчикам была поставлена цель повысить скорость работы машины с системой вдвое (до 8 км/ч вместо обычных 4 км/ч), однако по факту полевых испытаний системы была достигнута скорость 11 км/ч при сохранении высокого качества формируемой поверхности! Поэтому новую модификацию системы управления с инерциальным датчиком назвали 3DMC2 (то есть, 3DMC в квадрате) – удвоенные возможности как по скорости, так и по качеству работы.
Принцип работы системы 3DMC2
Система 3DMC2 является модификацией системы 3D ГНСС для бульдозера с той лишь разницей, что вместо датчика поперечного уклона отвала в ней используется новый инерциальный датчик MC2 и специальный модуль внутреннего программного обеспечения, который обрабатывает данные с инерциального датчика для обеспечения высокой производительности работы системы. Стандартный одноосевой датчик измеряет только угол поперечного наклона отвала с частотой 20 Гц (20 измерений в секунду), тогда как инерциальный трехосевой датчик определяет углы поворота отвала и значения ускорений по каждой из трех осей с частотой 100 Гц. Объединение этих данных с результатами координатных определений, выполняемых ГНСС приемником системы управления, позволяет программному обеспечению системы прогнозировать поведение отвала в динамике и подавать упреждающие команды гидравлике машины на смещение отвала в нужном направлении.
В остальном принцип и необходимые условия работы системы 3DMC2 такие же, как и любой другой системы на основе спутниковых технологий позиционирования. Более подробную информацию смотрите в разделе с описанием технологии 3D ГНСС.
Отличительные особенности технологии 3DMC2
Ключевой особенностью технологии 3DMC2 является возможность выполнения землеройных работ на более высокой скорости без потери качества формируемой поверхности. Это позволяет выполнять на строительном объекте тот же объем работ меньшим числом машин с системами 3DMC2.
Безусловно, работа на более высокой скорости без потери качества зависит от типа материала – наилучшие результаты достигаются на работах по песку. В таких условиях тестовые испытания продемонстрировали 4-х кратное повышение производительности работы бульдозера с системой 3DMC2 по сравнению с машиной без системы управления. Важно отметить, что система 3DMC2 демонстрирует достижение стабильного качества поверхности не только на ровных участках, но и на виражах с постоянно меняющимся поперечным уклоном.
Поскольку система 3DMC2 является модификацией системы 3D ГНСС, ей присущи все достоинства систем управления на основе спутниковых методов позиционирования – возможность применения машины с системой управления в любое время дня и ночи и в любых погодных условиях, отсутствие необходимости создания и поддержания большого числа закрепленных пунктов планово-высотного обоснования, возможность работы неограниченного числа машин с системами от одной базовой станции.
