將位置傳感器嵌入液壓缸可以提供以前認為在重型設(shè)備中不可能實現(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)計中，新功能通常會激發(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。對于工程師和機械設(shè)計師來說，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)域進行數(shù)據(jù)驅(qū)動創(chuàng)新的重大擴展。這些系統(tǒng)將免費提供的全球定位數(shù)據(jù)與車載機器傳感器和控制系統(tǒng)相結(jié)合，以實現(xiàn)自動坡度檢查、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、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時位置。 

      第一個GPS等級管理系統(tǒng)采用兩個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。兩個位置點是計算機器相對于場地平面的角度所需的最小位置。這種安排運作良好，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，這通常導(dǎo)致在每個工作日結(jié)束時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間，而且該過程還引入了安全風(fēng)險。拆除桅桿需要操作員站在車輛葉片上時經(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，桅桿組件可能會限制車輛操作員的能見度。

      嵌入式傳感器提供新的性能機會

      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)計工程師于 2019 年推出了首款帶坡度控制的無桅桿平地機。這種新的無桅桿布置將兩個GPS接收器重新定位到駕駛室頂部，其嵌入式結(jié)構(gòu)減少了盜竊的機會。

      然后，他們在機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)被車載計算機控制系統(tǒng)用于實時確定刮土板的確切位置。

      這解決了可見性、安全性和行動受限等問題。增強的機動性使操作員能夠切入以前的雙桅桿設(shè)計無法實現(xiàn)的坡度。新設(shè)計還提高了效率。一個等級的粗切割通常會引起足夠的沖擊和振動，從而可能損壞 GPS 桅桿，因此通常在需要精確精細切割之前不會安裝它們。從設(shè)計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。

      擁有新的刮土板實時數(shù)據(jù)也激發(fā)了設(shè)計團隊重新思考老問題并提供新的創(chuàng)新解決方案。其中一個問題是操作員不小心將犁板直接撞到輪胎、駕駛室梯級或機器的其他部分，從而對機動平地機造成損壞。這通常會在培訓(xùn)期間發(fā)生在新操作員身上，并可能導(dǎo)致代價高昂的停機時間。

      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“禁區(qū)”，當?shù)镀咏囕v的敏感部位時限制運動，同時仍允許完全機動性別處。 

      傳感器提供先進的控制能力

      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，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？

      垃圾運輸行業(yè)對車輛停機造成的損失非常敏感。利潤是通過實現(xiàn)最低的總?cè)〖杀?（TCC） 來推動的，其中完成取件路線的速度和效率可以擴大可以使用給定車隊服務(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產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而破壞精心規(guī)劃的整個路線網(wǎng)絡(luò)。

      除了速度之外，準確性和降噪對于讓客戶滿意至關(guān)重要。未達到目標的容器捕獲和傾倒系統(tǒng)可能會導(dǎo)致不愉快甚至危險的泄漏，更不用說延誤了。將噪音保持在最低限度可以提高垃圾運輸車在清晨或傍晚運行路線的能力，因為垃圾桶高速撞擊卡車底板時發(fā)出的響亮撞擊聲會引起投訴。

      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的傾倒機構(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)儲過程的循環(huán)時間。傳感器允許實時監(jiān)控氣缸位置。

      借助先進的控制算法，系統(tǒng)可以在卸載循環(huán)中最大限度地提高加速度，然后在接近機械擋塊時降低液壓系統(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，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。

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

      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，包括其自動側(cè)裝車，可以以最高效率對齊、到達、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)計團隊繼續(xù)受到新傳感器功能的啟發(fā)，現(xiàn)在正在研究先進的車輛診斷，以推動預(yù)防性維護并識別危險情況，例如液壓突然損失或液壓油泄漏。 平地機的車載計算機控制系統(tǒng)可以使用來自嵌入式傳感器的高精度數(shù)據(jù)來實時確定其刮土板的準確位置。平地機的車載計算機控制系統(tǒng)可以使用來自嵌入式傳感器的高精度數(shù)據(jù)來實時確定其刮土板的準確位置。

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