Передовые технологии и автоматизация добрались и до грязной работы. Системы автоматического нивелирования это когда спецтехника на стройплощадке частично управляется компьютером, а не оператором. Например, в гусеничном мини-погрузчике это означает, что компьютер автоматически регулирует угол наклона и высоту навесного оборудования, такого как грейдерный отвал или коробчатый отвал, тем самым планировочные, земляные работы выполняются с максимальной точностью, там где это необходимо. С помощью дисплея в кабине машины, оператор может видеть в режиме реального времени положение как навесного оборудования, так машины относительно рельефа местности и уровня заглубления.
До недавнего времени система нивелирования была доступна только для большеразмерной спецтехники, такой как бульдозеры, автогрейдеры и большие экскаваторы, поскольку технология была дорогой и сложной, а такая крупная техника может работать в течение всего дня, выполняя всю грязную работу, тем самым оправдывая вложенные в неё деньги. За последнее десятилетие рынок кардинально изменился. Мини спецтехника и технология автоматического нивелирования превратились в мощную комбинацию — в особенности для этих двух категорий малогабаритной техники — мини-экскаваторы и мини-погрузчики на гусеничном ходу.
Что касается самих машин, то такие технологии как гиростабилизатор (IMU), электронный блок управления (ECMS), прецизионные датчики и системы индикации в кабине, сделали мини-погрузчики и мини-экскаваторы более совместимыми с системами автоматического нивелирования. Производители спецтехники также расширили свой подход к рынку, превратив мини-экскаваторы/погрузчики из тележек с инструментами, которые просто могут менять разное навесное оборудование и заменяют собой простых рабочих, в специализированные высокотехнологичные агрегаты, ориентированные на конкретные области применения.
Используя систему нивелирования, мини-экскаваторы и гусеничные мини-погрузчики могут выполнять точные земляные и планировочные работы в стеснённых условиях на небольших объектах и рабочих площадках. Благодаря автоматической системе операторы выполняют рабочие задачи быстрее, за меньшее количество проходов и с минимумом переделок. Повышенная точность различных систем позиционирования (существует множество опций) позволяет точно контролировать углы наклона и контуры, сокращая перерасход материала. Использование автоматических систем нивелирования на машине повышает её эффективность за счет автопроверки уклона и внесения необходимых корректировок для обеспечения точного и ровного грунта. Готовые проектные данные могут быть даже показаны владельцу проекта для проверки качества. Эта технология также повышает безопасность бригады, ограничивая количество рабочих, необходимых на стройплощадке, и устраняя необходимость в размещении колышков и контрольных приборов в опасных местах.
Технология, лежащая в основе этих систем, разработана крупными специалистами в области картографии и геодезии, такими как Trimble, Topcon и Lecia, которые сотрудничают с OEM-производителями, поставляя как производителям навесного оборудования (например, Hitch Doc), так и производителям спецтехники (например, Kubota) все датчики, лазеры, программное обеспечение и аппаратные средства, необходимые для производства навесное оборудование с системами нивелирования для мини-экскаваторов и мини-погрузчиков. Существует множество различных методов и технологий для контроля уклона и глубины, начиная от лазеров и акустических трекеров и заканчивая GPS и роботизированными электронными тахеометрами.
Разновидность систем нивелирования для спецтехники
2D система нивелирования
Системы нивелирования делятся на две группы: 2D (двухмерный) и 3D (трехмерный). Технология 2D использует физические ориентиры и определенные инструменты, такие как лазеры и акустические трекеры, для определения высот и ориентиров во время земляных и планировочных работ. Например, вращающийся лазер может быть установлен на штативе, посылая луч в одной плоскости. Датчики на мачтах грейдерного отвала на гусеничном мини-погрузчике, фиксировали бы эти лучи, поднимая или отпуская отвал в соответствии с требуемым уклоном. Подрядчик может переключить этот вращающийся лазер на плоскую, односкатную или двухскатную поверхность, создавая точную плоскую или наклонную поверхность в зависимости от проекта. 2D-системы предлагают два режима работы: индикацию и полное управление машиной. В режиме индикации оператор видит готовый уровень уклона на мониторе в кабине и должен физически поднимать и опускать отвал или ковш. В режиме автоматического управления машиной, который используют все 3D-системы, контроль уклона автоматически перемещает отвал или ковш вверх и вниз, в то время как оператор просто, так сказать, рулит.
3D система нивелирование
3D-системы нивелирования переносят операторов мини-погрузчиков и мини-экскаваторов буквально в космос, используя преимущества спутниковых технологий GPS или GNSS для получения данных в режиме реального времени для обеспечения трехмерной точности при построении моделей проектов и их исполнении уже на стройплощадке. Если требуется более высокая точность или доступу к спутнику закрывают деревья, здания или другие препятствия на строительной площадке, 3D системы нивелирования могут также использовать тахеометр, который является геодезическим прибором, обеспечивающим точные измерения как горизонтальных, так и вертикальных углов, а также расстояний, собирая местные данные для подробных карт и 3D-моделей.
Вместо разметки или использования лазеров, система 3D-нивелирования выводит планы участка на экран непосредственно перед оператором. Различные встроенные датчики сообщают компьютеру машины точное положение режущей кромки отвала или ковша, определяя, насколько она отклонена от нормы, и отправляют сигнал гидравлике для приведения ковша или отвала в нужное положение. Обмен данными происходит несколько раз в секунду, создавая реальную 3D картину на стройплощадке. Результатом является повышение точности, сокращение применения людкой рабочей силы, сокращение времени простоя, снижение затрат на топливо, повышение безопасности, снижение затрат на месте в целом и увеличение прибыли.
Конечно, автоматические системы управления спецтехникой совсем не дешевое удовольствие. И это самое большое препятствие для повсеместного их внедрения. Система нивелирования гусеничного мини-погрузчика или мини-экскаватора может легко обойтись в 20 000 — 50 000 долларов США, и это без учета стоимости навесного оборудования. Именно по этой причине производители начинают предлагать варианты начального уровня. Недавно компания Caterpillar представила две новые “простые в использовании” технологии под названием E-Fence и Indicate для своих мини-экскаваторов грузоподъемностью от 6 до 9 тонн, которые обеспечивают базовую функциональность систем нивелирования по цене около 5000 долларов. Интеллектуальный бульдозерный отвал Cat с системой Assist для гусеничных мини-погрузчиков — еще один отличный вариант начального уровня. Деньги также являются причиной того, что специалисты по автоматическим системам управления машинами теперь предлагают OEM-решения начального уровня для мини спецтехники, такие как модуль управления машиной Siteworks от Trimble, разработанный специально для небольших компаний-подрядчиков, сдающих технику в аренду, и 2D-MC от Topcon, недорогое 2D решение для гусеничных мини-погрузчиков.
Разнообразие цен, опций и технологий указывает на то, что автоматические системы нивелирования стали важной технологией для профессионалов в области компактной строительной техники — подрядчиков по земляным работам, бригад по строительству и техническому обслуживанию спортивных площадок и арен, подрядчиков по возведению опор различного назначения, строителей полей для гольфа и индустрии ландшафтного дизайна (это лишь некоторые из них). Популярность автоматических систем нивелирования будет продолжать расти, поэтому советуем следить за развитием этой технологии.
Сравнение технологий разного класса
- В одно лазерной системе с используется вращающийся лазер, который нацелен на приемник или датчик, установленный на строительно машине. Приемник показывает оператору положение оборудования относительно необходимого уровня и позволяет оператору управлять отвалом или ковшом для достижения этого уровня.
- Двойная лазерная система использует уже два передатчика, расположенных в разных точках стройплощадки, которые нацелены на два приемника или датчика на машине. Получая два лазерных сигнала, оператор может затем определить как поперечный, так и продольный уклон для достижения более точных результатов, особенно при более сложных конструкциях, таких как профили дорог.
- Тахеометры используют теодолит (угломер) для измерения углов и электронный дальномер для измерения расстояний до известных ориентиров. Затем программное обеспечение вычисляет положение машины в трех измерениях на основе углов и расстояний.
- Системы GPS/GNSS используют сигналы спутникового позиционирования, отправляемые на базовую станцию, которая корректирует сигнал для обеспечения точности, а затем передает точную информацию о местоположении по радио на приемник устройства.