新型缸内传感器以新思维解决老问题

文章出处：新闻动态责任编辑：百世精工科技发表时间：2023-06-10 09:45:22

将位置传感器嵌入液压缸可以提供以前认为在重型设备中不可能实现的新性能特征。

随着新技术被整合到长期存在的车辆设计中，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，新技术既可以暴露以前未被发现的问题，又可以提供新的思维来解决被认为不可能的问题。

GPS 坡度控制系统在 2000 年代中期开始在土方工程和建筑领域进行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车载机器传感器和控制系统相结合，以实现自动坡度检查、设备定位和地形测量。这些系统在塑造现代作业现场方面发挥了重要作用，其中每辆车都有测量点、公用设施和高程的可见性，而现场主管则接收车辆本身的实时位置。

第一个GPS等级管理系统采用两个GPS接收器，通常安装在用螺栓固定在车辆叶片上的长桅杆上。两个位置点是计算机器相对于场地平面的角度所需的最小位置。这种安排运作良好，并在短短几年内改造了建筑工地，但存在局限性和不可预见的问题。例如，暴露的传感器成为盗窃的常见目标，这通常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。

嵌入式传感器可以提供一系列数据，以帮助提高重型设备的安全性和性能。

桅杆的组装和拆卸不仅需要时间，而且该过程还引入了安全风险。拆除桅杆需要操作员站在车辆叶片上时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因低垂的树枝或建筑工地上常见的其他障碍物而损坏。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 年推出了首款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，他们在机器主体上添加了惯性测量单元（IMU），并将Temposonics线性位置传感器嵌入到控制叶片的气缸中。带有新型缸内传感器的液压系统包括两个提升油缸、圆形侧移、铲刀侧移和节距油缸。来自这些传感器的高精度数据被车载计算机控制系统用于实时确定刮土板的确切位置。

这解决了可见性、安全性和行动受限等问题。增强的机动性使操作员能够切入以前的双桅杆设计无法实现的坡度。新设计还提高了效率。一个等级的粗切割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同一车辆设置中完成粗剪和精剪。

拥有新的刮土板实时数据也激发了设计团队重新思考老问题并提供新的创新解决方案。其中一个问题是操作员不小心将犁板直接撞到轮胎、驾驶室梯级或机器的其他部分，从而对机动平地机造成损坏。这通常会在培训期间发生在新操作员身上，并可能导致代价高昂的停机时间。

然而，借助来自缸内位置传感器的新定位信息，工程师能够使用控制器创建一个“禁区”，当刀片接近车辆的敏感部位时限制运动，同时仍允许完全机动性别处。

可以嵌入液压缸的传感器可以提供高精度数据，以实现新的机器性能特征。

传感器提供先进的控制能力

一家领先的垃圾车制造商在将缸内位置传感器添加到一系列前置式车辆时，也对新功能产生了类似的灵感。值得注意的是，垃圾收集行业最初不愿意集成自动化、传感器控制的系统。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线性位置传感器，这些传感器不仅可以在恶劣的环境中生存，而且还具有技术优势。垃圾收集也可以这样做吗？

垃圾运输行业对车辆停机造成的损失非常敏感。利润是通过实现最低的总取件成本（TCC）来推动的，其中完成取件路线的速度和效率可以扩大可以使用给定车队服务的客户数量。因意外服务问题而需要停车的车辆可能会产生连锁反应，从而破坏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至关重要。未达到目标的容器捕获和倾倒系统可能会导致不愉快甚至危险的泄漏，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运行路线的能力，因为垃圾桶高速撞击卡车底板时发出的响亮撞击声会引起投诉。

使用缸内定位传感器有助于最大限度地延长前置式垃圾车倾倒过程的循环时间。

垃圾车 OEM 提高客户路线效率的解决方案之一是提高其前端装载机的倾倒机构的速度。为此，OEM 减少了接近开关的数量，并采用了缸内定位传感器，以最大限度地延长转储过程的循环时间。传感器允许实时监控气缸位置。

借助先进的控制算法，系统可以在卸载循环中最大限度地提高加速度，然后在接近机械挡块时降低液压系统的速度。这种类型的“电子缓冲”是缸内传感器的一个共同优势，它通过比无人协助的操作员更快地减少行程结束时的冲击来延长车辆的使用寿命。即使在最大化循环速度的同时，它也具有最小化与硬停止相关的噪音的好处。除了降低控制的复杂性之外，将传感器集成到液压缸内还可以降低它们受到环境破坏的可能性，例如树枝、恶劣天气，甚至人为篡改。

一旦意识到缸内传感器的最初优势，公司的工程团队便受到启发，要利用他们可用的新数据源和功能做更多事情。与平地机制造商一样，他们的首要任务是确定使用新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以可能损坏驾驶室并造成人身伤害的方式放置负载，而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缸内传感器的使用，包括其自动侧装车，可以以最高效率对齐、到达、抓取和倾倒住宅垃圾箱。这包括检索倒塌或被撞倒的废物容器的能力。

设计团队继续受到新传感器功能的启发，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。平地机的车载计算机控制系统可以使用来自嵌入式传感器的高精度数据来实时确定其刮土板的准确位置。平地机的车载计算机控制系统可以使用来自嵌入式传感器的高精度数据来实时确定其刮土板的准确位置。