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内置位移传感器以新思维解决旧问题

  随着新技术被整合到长期存在的车辆设计中,这些新功能通常会激发以前意想不到的用途,从而解决问题、提高效率并带来竞争优势。灵感有多种形式。对于工程师和机械设计师来说,新技术既可以揭示以前未被发现的问题,也可以提供新的思维来解决被认为不可能的问题。

  GPS 等级控制系统在 2000 年代中期开始了土方工程和建筑领域数据驱动创新的重大扩展。这些系统将免费提供的全球定位数据与机载机器传感器和控制系统相结合,以实现自动坡度检查、设备位置和地形测量。这些系统在塑造现代作业现场方面发挥了重要作用,其中每辆车都可以看到测量点、公用设施和高程,而现场主管则接收车辆本身的实时位置。

  第一个GPS等级管理系统采用了两个GPS接收器,这些接收器通常安装在长桅杆上,这些桅杆用螺栓固定在车辆的叶片上。两个位置点是计算机器相对于场地平面图的角度所需的最小值。这种安排运作良好,并在一些地方改变了建筑工地短短的几年,但存在局限性和不可预见的问题。例如,暴露在外的传感器成为盗窃的常见目标,这通常会导致在每个工作日结束时拆卸桅杆并将其存放在安全位置的繁琐过程。

  桅杆的组装和拆卸不仅需要时间,而且该过程还带来了安全风险。拆除桅杆需要操作员站在车辆的叶片上,经常在湿滑的条件下处理头重脚轻的杆子。此外,通信电缆和桅杆本身可能会被建筑工地上常见的低垂树枝或其他障碍物损坏。最后,桅杆组件可能会限制车辆操作员的能见度。

  嵌入式传感器提供新的性能机会

  为了解决下一代坡度管理车辆的这些问题,全球最大的建筑设备制造商之一的设计工程师于 2019 年推出了他们的第一台带坡度控制的无桅杆平地机。这种新的无桅杆布置将两个 GPS 接收器重新定位到驾驶室顶部,其嵌入式结构减少了盗窃的机会。

  然后,他们在机身上添加了惯性测量单元 (IMU)机器和 磁致伸缩油缸传感器到控制刀片的圆柱体。带有新型移动式液压传感器的液压系统包括两个提升油缸、圆侧移油缸、叶片侧移油缸和俯仰油缸。来自这些的高精度数据车载计算机控制系统使用传感器来实时确定刮土板的确切位置。

  这解决了可见性、安全性和限制行动的问题。增强的机动性使操作员能够切割成以前的双桅杆设计无法实现的坡度。新设计还提高了效率。材质的粗切通常会引起足够的冲击和振动,从而可能损坏 GPS 桅杆,因此通常在需要精确精细切割之前不会安装它们。从设计中移除桅杆意味着可以在相同的车辆设置中完成粗加工和精细切割。

  拥有新的刮土板实时数据也激发了设计团队重新思考旧问题并提供新的创新解决方案。 其中一个问题涉及操作员无意中将刮土板直接推入轮胎、驾驶室台阶或机器的其他部件,从而对平地机造成损坏。在培训期间,新操作员通常会发生这种情况,并可能导致代价高昂的停机时间。 然而,随着来自新定位信息磁致伸缩位移传感器,工程师能够使用控制器创建一个“禁区”,当叶片接近车辆的敏感部位时限制运动,同时仍允许在其他地方实现完全的机动性。

  传感器提供智能的控制功能

  一家领先的垃圾车制造商在前装式车辆系列中添加了缸内位置传感器时,也获得了类似的新功能灵感。值得注意的是,垃圾收集行业最初不愿意集成自动化的传感器控制系统。然而,这家制造商决心提高其系统的生产率,并发现它可以在此过程中缓解一些现实世界的安全问题。建筑设备制造商已经证明,可以选择坚固耐用的磁致伸缩位移传感器,这些传感器不仅可以在恶劣环境中生存,而且具有技术优势。废物收集也可以这样做吗?

  废物运输行业对车辆停机造成的损失非常敏感。利润是通过实现低的总收集成本 (TCC) 来推动的,其中完成收集路线的速度和效率可以扩大给定车队可以服务的客户数量。因意外服务问题而需要停车的车辆可能会引起连锁反应,从而扰乱精心规划的整个路线网络。

  除了速度之外,准确性和降噪对于让客户满意也至关重要。未达到目标的集装箱捕获和倾倒系统可能会导致令人不快甚至危险的泄漏,更不用说延误了。将噪音保持在最低限度可以提高垃圾运输车在清晨或傍晚时分运行路线的能力,因为垃圾桶高速运行的时候撞到卡车板上巨响会引起投诉。

  垃圾车 OEM 提高客户路线效率的解决方案之一是提高其前装载机上倾倒机构的速度。为此,OEM 减少了 接近开关和采用的磁致伸缩油缸传感器可最大限度地延长转储过程的循环时间。传感器可以实时监控气缸位置。

  借助可靠的控制算法,该系统可以在卸载循环中较大限度地提高加速度,然后在液压系统接近机械停止时降低液压系统的速度。这种类型 “电子缓冲”是移动液压系统的共同优势。传感器通过比无人辅助操作员更快地减少行驶结束时的冲击来延长车辆的使用寿命。它还具有将硬停止相关的噪音降至最低的优点,即使在较大化循环速度的同时。除了降低控制装置的复杂性外,将传感器集成在液压缸内部还使它们不易受到环境破坏,例如树枝、恶劣天气,甚至人为篡改。

  一旦磁致伸缩油缸传感器的最初优势得以实现,该公司的工程团队就受到启发,希望利用他们可用的新数据源和功能做更多的事情。 与平地机制造商一样,他们的首要任务是确定使用新的禁区保护操作员的方法。以前,不熟练的操作员可能会无意中将负载定位到可能损坏驾驶室并造成人身伤害的情况下,来自智能气缸的数据可以确保危险位置不受限制,并防止纯手动操作造成的代价高昂的错误。

  此后,这家垃圾车制造商在其产品线中增加了磁致伸缩油缸传感器的使用,包括其自动侧装载车,该车可以以最高效率对齐、到达、抓取和倾倒住宅垃圾箱。这包括能够取回倾倒或被撞倒的废物容器。

  设计团队继续受到新传感器的启发,现在正在研究先进的车辆诊断,以推动预防性维护并识别危险情况,例如液压突然损失或液压油泄漏。

  虽然每天都在引入新技术,但在现实世界的设计中利用这些进步往往会产生连锁反应,从而激发出从未想象过或认为可能的全新进步。