TECHNOLOGIE PRŮMYSU 4.0 V TERÉNU

Senzory pro mobilní automatizaci

Autor:  Vojtěch Letko, Industrial Sensors Division SICK

LiDAR snímače a 3D skenery

Využívají se především pro navádění techniky, jako jsou kombajny, mlátičky a sklízecí stroje. Své využití naleznou i jako antikolizní systém u těžkých vozidel. Zejména při manévrování v mrtvém úhlu nebo při couvání s velkým strojem, může dojít ke kolizi s předměty v jeho zadní části. Inteligentní 3D asistenční systém pomáhá řidiči při těchto manévrech a zabraňuje vzniku škod. Poskytuje obraz v reálném čase s optickými a akustickými výstražnými signály. I za jasného slunečního světla nebo silného deště pomáhá obsluze spolehlivě rozpoznat objekty v mrtvých zónách kolem vozidla a varuje obsluhu v kritických jízdních situacích.

Navádění pro sklízecí stroje 

Senzorový systém, který je založen na laserovém 2D skeneru, je namontován na střeše kombajnu, určuje polohu a výškový profil materiálu. Systém tyto informace využívá k výpočtu cílové trajektorie a odesílá je po CAN sběrnici. Po této dráze může být sklízecí mlátička automaticky vedena. Kromě toho senzor průběžně zjišťuje objem materiálu a tuto informaci rovněž odesílá po CAN sběrnici. To umožňuje automatické řízení rychlosti, aby sklízecí mlátička mohla pracovat s optimálním výkonem.

Postřikovací stroje v zemědělství

Měření vzdálenosti mezi ramenem postřikovače a plodinou 

Pro správné vyvážení dlouhého ramene postřikovacího stoje se používají ultrazvukové senzory. Ty mají za úkol chránit poškození postřikovaných plodin a zároveň předchází kolizi ramene postřikovače s nerovnostmi a nečekanými překážkami. V závislosti na konstrukci postřikovacích ramen jsou zapotřebí až čtyři snímače. Senzory také slouží k zajištění správné vzdálenosti postřiku, např. u plodin, které rostou velmi nerovnoměrně, nebo u různých terénů.

Vyrovnání postřikovacího rámu 

K vyrovnání postřikovacího rámu se používá kompaktní snímač náklonu – takzvaný inklinometr. Díky tomuto snímači lze nastavit úroveň postřikovacího ramene například pro různé terény. Inklinometr je pro tuto přesnou nivelační úlohu vhodný, protože nabízí vysokou přesnost v celém měřicím rozsahu, vynikající teplotní stabilitu a kompenzovanou citlivost i konfigurovatelné potlačení vibrací. 

Detekce plodin u postřikovačů v ovocnářství 

Různé vzdálenosti stromů, výšky rostlin a mezery často snižují účinnost postřikovačů v ovocnářství. Pro optimalizaci výkonu postřiku se k detekci plodin používají ultrazvukové senzory. Díky svému snímacímu dosahu až 8 m a spolehlivé detekční schopnosti mohou ultrazvuky řídit aktivaci postřikovače s mimořádnou přesností a spolehlivostí. Ultrazvukové senzory zajišťují efektivnější výkon postřiku a zároveň pomáhají obsluze při řízení stroje.

Inkrementální a absolutní enkodéry

Určení délky hranatých balíků slámy

Kompaktní absolutní enkodér dokáže určit délku hranatých balíku u mobilních lisů. Snímač zjišťuje absolutní polohu měřicího kolečka, určuje rychlost posuvu, a tím i délku balíku. Díky své odolnosti proti prachu a spolehlivému, plně magnetickému snímači je pro tento úkol obzvláště vhodný.

Zjišťování polohy klapky u leteckých tahačů 

Enkodéry se používají i u tahačů letadel. U nich je důležité zkontrolovat přesnou pozici klapky, která zajišťuje přední kolo letadla v tahači. K tomuto účelu se typicky používá jednootáčková verze absolutního enkodéru. Díky robustní a spolehlivé technologii plně magnetického snímače jej lze použít i v náročných okolních podmínkách. Díky malým rozměrům lze snímač použít i při nedostatku místa. 

Detekce natočení bagrů, žebříků a jeřábů

Perfektní využití mají enkodéry také u bagrů s otočnou kabinou, jeřábů nebo hasičských vozidel s natáčecím žebříkem a hasicí tryskou. Enkodér je nainstalovaný na otočné hřídeli pohyblivého zařízení a dokáže tak předat zpětnou vazbu o absolutní pozici pohyblivého ramene stroje. Obsluha tak vždy ví, v jaké pozici se právě toto rameno nachází.

Detekce hladiny v zásobnících

Městská vozidla, farmářské stroje nebo hasičská vozidla jsou kategorií mobilní automatizace, kde je potřeba hlídat hladinu v zásobnících. Existuje několik způsobů, jak spolehlivě přenášet informaci o zaplnění nebo vyprázdnění zásobníku.

Detekce hladiny sypkých, ale i kapalných materiálů, může být řešena několika způsoby. Buď jako spojitá – kdy má stroj neustálý přehled o výšce hladiny. To je využíváno například u městských popelářských vozů, kde je hlídáno přeplnění zásobníku odpadky pomocí ultrazvukového čidla. Stejná technologie je využívána i u hasičských nebo mycích vozidel pro informaci o výšce hladiny vody v nádrži.

Pro maximální a minimální hladinu u farmářských secích strojů jsou typicky použity kapacitní snímače, které skrz stěnu zásobníku hlídají spodní a horní mez osiva. Řidič vozu tak ví, kdy je zásobník plně dosypán, a naopak kdy musí zajet pro novou dávku osiva pro jeho doplnění.

Detekce koncové pozice

Kromě enkodérů mohou být pro detekci zaklopení obslužného ramene stroje do koncové polohy použity i indukční snímače. Ty mají výhodu ve své jednoduchosti a robustnosti.

Detekce koncové polohy u sklápěčů nákladních vozů

Aby bylo zajištěno úplné spuštění ložné plochy sklápěče, je nutné sledovat koncovou polohu sklápěcí korby. Indukční senzory speciálně upravené pro požadavky stavebních strojů mají vysokou elektromagnetickou kompatibilitu, teplotní odolnost a odolnost proti nárazům a vibracím. Navíc mohou mít i schválení typu E1 pro provoz vozidel na pozemních komunikacích, což usnadní celkovou certifikaci vozidla. Takové snímače lze použít také k detekci polohy pedálu v kabině řidiče.

Zjišťování polohy na zemědělských strojích

Indukční bezdotykové snímače odolávají i extrémním teplotám, povětrnostním podmínkám a vysokotlakému čištění, a proto se ideálně hodí pro použití v zemědělských strojích. Bez ohledu na to, kde jsou tyto snímače na strojích instalovány, mohou například detekovat polohu ramene a obslužných stupaček, kol nebo měřit otáčky různých pohonů a zajistit spolehlivý, hospodárný a ekologický provoz stroje.

Budoucnost inteligentní senzoriky v mobilních strojích

Již dnes pozorujeme rostoucí trend ve využití autonomních osobních vozidel a stejný trend se dá postupně očekávat i u specializovaných mobilních strojů. Proto budou růst i nároky na senzoriku, která bude hlídat nejen samotné strojní zařízení, ale i jeho okolí tak, aby stroj mohl být automaticky naváděn bez zásahu člověka.

Články čísla 4 /22

Pozvánky