將位置傳感器嵌入液壓缸可以提供以前認(rèn)為在重型設(shè)備中不可能實(shí)現(xiàn)的新性能特征。

      隨著新技術(shù)被整合到長期存在的車輛設(shè)計(jì)中，新功能通常會(huì)激發(fā)以前意想不到的用途，從而解決問題、提高效率并帶來競爭優(yōu)勢。靈感有多種形式。對于工程師和機(jī)械設(shè)計(jì)師來說，新技術(shù)既可以暴露以前未被發(fā)現(xiàn)的問題，又可以提供新的思維來解決被認(rèn)為不可能的問題。 

      GPS 坡度控制系統(tǒng)在 2000 年代中期開始在土方工程和建筑領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的重大擴(kuò)展。這些系統(tǒng)將免費(fèi)提供的全球定位數(shù)據(jù)與車載機(jī)器傳感器和控制系統(tǒng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)坡度檢查、設(shè)備定位和地形測量。這些系統(tǒng)在塑造現(xiàn)代作業(yè)現(xiàn)場方面發(fā)揮了重要作用，其中每輛車都有測量點(diǎn)、公用設(shè)施和高程的可見性，而現(xiàn)場主管則接收車輛本身的實(shí)時(shí)位置。 

      第一個(gè)GPS等級(jí)管理系統(tǒng)采用兩個(gè)GPS接收器，通常安裝在用螺栓固定在車輛葉片上的長桅桿上。兩個(gè)位置點(diǎn)是計(jì)算機(jī)器相對于場地平面的角度所需的最小位置。這種安排運(yùn)作良好，并在短短幾年內(nèi)改造了建筑工地，但存在局限性和不可預(yù)見的問題。例如，暴露的傳感器成為盜竊的常見目標(biāo)，這通常導(dǎo)致在每個(gè)工作日結(jié)束時(shí)拆卸桅桿并將其存放在安全位置的繁瑣過程。 

      桅桿的組裝和拆卸不僅需要時(shí)間，而且該過程還引入了安全風(fēng)險(xiǎn)。拆除桅桿需要操作員站在車輛葉片上時(shí)經(jīng)常在濕滑的條件下處理頭重腳輕的桿子。此外，通信電纜和桅桿本身可能會(huì)因低垂的樹枝或建筑工地上常見的其他障礙物而損壞。最后，桅桿組件可能會(huì)限制車輛操作員的能見度。

      嵌入式傳感器提供新的性能機(jī)會(huì)

      為了解決下一代坡度管理車輛的這些問題，全球最大的建筑設(shè)備制造商之一的設(shè)計(jì)工程師于 2019 年推出了首款帶坡度控制的無桅桿平地機(jī)。這種新的無桅桿布置將兩個(gè)GPS接收器重新定位到駕駛室頂部，其嵌入式結(jié)構(gòu)減少了盜竊的機(jī)會(huì)。

      然后，他們在機(jī)器主體上添加了慣性測量單元（IMU），并將Temposonics線性位置傳感器嵌入到控制葉片的氣缸中。帶有新型缸內(nèi)傳感器的液壓系統(tǒng)包括兩個(gè)提升油缸、圓形側(cè)移、鏟刀側(cè)移和節(jié)距油缸。來自這些傳感器的高精度數(shù)據(jù)被車載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)確定刮土板的確切位置。

      這解決了可見性、安全性和行動(dòng)受限等問題。增強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性使操作員能夠切入以前的雙桅桿設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)的坡度。新設(shè)計(jì)還提高了效率。一個(gè)等級(jí)的粗切割通常會(huì)引起足夠的沖擊和振動(dòng)，從而可能損壞 GPS 桅桿，因此通常在需要精確精細(xì)切割之前不會(huì)安裝它們。從設(shè)計(jì)中移除桅桿意味著可以在同一車輛設(shè)置中完成粗剪和精剪。

      擁有新的刮土板實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也激發(fā)了設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)重新思考老問題并提供新的創(chuàng)新解決方案。其中一個(gè)問題是操作員不小心將犁板直接撞到輪胎、駕駛室梯級(jí)或機(jī)器的其他部分，從而對機(jī)動(dòng)平地機(jī)造成損壞。這通常會(huì)在培訓(xùn)期間發(fā)生在新操作員身上，并可能導(dǎo)致代價(jià)高昂的停機(jī)時(shí)間。

      然而，借助來自缸內(nèi)位置傳感器的新定位信息，工程師能夠使用控制器創(chuàng)建一個(gè)“禁區(qū)”，當(dāng)?shù)镀咏囕v的敏感部位時(shí)限制運(yùn)動(dòng)，同時(shí)仍允許完全機(jī)動(dòng)性別處。 

      傳感器提供先進(jìn)的控制能力

      一家領(lǐng)先的垃圾車制造商在將缸內(nèi)位置傳感器添加到一系列前置式車輛時(shí)，也對新功能產(chǎn)生了類似的靈感。值得注意的是，垃圾收集行業(yè)最初不愿意集成自動(dòng)化、傳感器控制的系統(tǒng)。然而，這家制造商決心提高其系統(tǒng)的生產(chǎn)率，并發(fā)現(xiàn)它可以在此過程中緩解一些現(xiàn)實(shí)世界的安全問題。建筑設(shè)備制造商已經(jīng)證明，可以選擇堅(jiān)固耐用的磁致伸縮線性位置傳感器，這些傳感器不僅可以在惡劣的環(huán)境中生存，而且還具有技術(shù)優(yōu)勢。垃圾收集也可以這樣做嗎？

      垃圾運(yùn)輸行業(yè)對車輛停機(jī)造成的損失非常敏感。利潤是通過實(shí)現(xiàn)最低的總?cè)〖杀?（TCC） 來推動(dòng)的，其中完成取件路線的速度和效率可以擴(kuò)大可以使用給定車隊(duì)服務(wù)的客戶數(shù)量。因意外服務(wù)問題而需要停車的車輛可能會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而破壞精心規(guī)劃的整個(gè)路線網(wǎng)絡(luò)。

      除了速度之外，準(zhǔn)確性和降噪對于讓客戶滿意至關(guān)重要。未達(dá)到目標(biāo)的容器捕獲和傾倒系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致不愉快甚至危險(xiǎn)的泄漏，更不用說延誤了。將噪音保持在最低限度可以提高垃圾運(yùn)輸車在清晨或傍晚運(yùn)行路線的能力，因?yàn)槔案咚僮矒艨ㄜ嚨装鍟r(shí)發(fā)出的響亮撞擊聲會(huì)引起投訴。

      垃圾車 OEM 提高客戶路線效率的解決方案之一是提高其前端裝載機(jī)的傾倒機(jī)構(gòu)的速度。為此，OEM 減少了接近開關(guān)的數(shù)量，并采用了缸內(nèi)定位傳感器，以最大限度地延長轉(zhuǎn)儲(chǔ)過程的循環(huán)時(shí)間。傳感器允許實(shí)時(shí)監(jiān)控氣缸位置。

      借助先進(jìn)的控制算法，系統(tǒng)可以在卸載循環(huán)中最大限度地提高加速度，然后在接近機(jī)械擋塊時(shí)降低液壓系統(tǒng)的速度。這種類型的“電子緩沖”是缸內(nèi)傳感器的一個(gè)共同優(yōu)勢，它通過比無人協(xié)助的操作員更快地減少行程結(jié)束時(shí)的沖擊來延長車輛的使用壽命。即使在最大化循環(huán)速度的同時(shí)，它也具有最小化與硬停止相關(guān)的噪音的好處。除了降低控制的復(fù)雜性之外，將傳感器集成到液壓缸內(nèi)還可以降低它們受到環(huán)境破壞的可能性，例如樹枝、惡劣天氣，甚至人為篡改。

      一旦意識(shí)到缸內(nèi)傳感器的最初優(yōu)勢，公司的工程團(tuán)隊(duì)便受到啟發(fā)，要利用他們可用的新數(shù)據(jù)源和功能做更多事情。與平地機(jī)制造商一樣，他們的首要任務(wù)是確定使用新禁區(qū)保護(hù)操作員的方法。以前，不熟練的操作員可能會(huì)無意中以可能損壞駕駛室并造成人身傷害的方式放置負(fù)載，而智能氣缸的數(shù)據(jù)可以確保危險(xiǎn)位置不受限制，并防止純手動(dòng)操作造成代價(jià)高昂的錯(cuò)誤.

      此后，這家垃圾車制造商在其產(chǎn)品線中增加了缸內(nèi)傳感器的使用，包括其自動(dòng)側(cè)裝車，可以以最高效率對齊、到達(dá)、抓取和傾倒住宅垃圾箱。這包括檢索倒塌或被撞倒的廢物容器的能力。

      設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)受到新傳感器功能的啟發(fā)，現(xiàn)在正在研究先進(jìn)的車輛診斷，以推動(dòng)預(yù)防性維護(hù)并識(shí)別危險(xiǎn)情況，例如液壓突然損失或液壓油泄漏。 平地機(jī)的車載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以使用來自嵌入式傳感器的高精度數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)確定其刮土板的準(zhǔn)確位置。平地機(jī)的車載計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以使用來自嵌入式傳感器的高精度數(shù)據(jù)來實(shí)時(shí)確定其刮土板的準(zhǔn)確位置。

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