کاربرد GPS در ماشین آلات

مدیریت ماشین آلات

کاربرد GPS در ماشین آلات

 

مقدمه:

§ در مقدمه مقاله به اهمیت روز افزون تکنولوژی GPS در دنیای امروز اشاره می کنیم  که با نگاهی اجمالی به مقالا ت روز شاهد خواهیم بود بسیاری از محققین در زمینه رشته خود باب گسترده ای از این تکنولوژی را مورد بررسی قرار داده اند.

  از این رو با توجه به اهمیت بالای ماشین آلات در صنعت ساخت هم از لحاظ بار مالی و توانایی در تسریع کار،که از جمله خصیصه های دستگاهای  GPS می باشند،می توان اشاره کرد.

در واقع با بهره گیری  هر چه بیشتر از این تکنولوژی و تهیه ناوگان تجهیز شده به این شبکه ها می توانیم ساختار کار را در بستری از data دنبال کنیم که با توجه به نرم افزارهای موجود و پیشرفت تر شدن آنها ناوگان تجهیز شده ماشین آلات خود را همسو در راستای پیشرفتهای روز دنیا همگام کنیم.

تاریخچه  GPS در صنعت ساخت :

§ اولین ماهواره GPS در سال 1978 یعنی حدود 30 سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.

§ در سال1988 نخستین دستگاه GPSنقشه برداری ساخته وفروخته شد.

§ در سال 1993 در اولین قدم دستگاه GPS  با هدف مکان یابی  بر روی ماشین آلات معدن نصب گردید.

§ در سال 1999 اولین سیستم کنترل GPS تراز یاب به بازار عرضه شد.

§ در سال 2002 اولین دستگاه GPS کنترل ماشین در شرکت کترپیلار بر روی  بیلهای مکانیکی  و گریدرها نصب گردید.

GPS چیست؟

§ سیستم محل یابی جهانی

(Systems Global Positioning )

   یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره ای است که از شبکه ای با 24 ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار قرار داده شده اند. این سیستم در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال 1980 استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.

§      ماهواره های این سیستم، در مدارهایی دقیق هر روز 2 بار بدور زمین می گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می کنند. گیرنده های GPS این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال توسط ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می کند.

§      گیرنده به دریافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره برای محاسبه 2 بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است.

دقت دستگاه GPS :

§ دستگاه های GPS دارای دقت بیشتری  درراستای عرض و طول جغرافیایی نسبت

 به عمق هستند به آن دلیل که کل گستره زمین راپوشش می دهند .

 ولی در رابطه با عمق به دلیل اینکه ماهواره ها تنها از بالا می توانند عمق را گزارش دهند امکان گستره پهناورتراز مختصات عمق وجود ندارد تاباعث افزایش دقت شود.

 

§ در اینجا این سوال مطرح می شود با توجه به اینکه هر دو نوع    GPS از یک  ماهواره  سیگنال دریافت می کنند چرا دقتهای متفاوت دارند ؟

          موانعی که در دستگاهای GPS ارزانتر با آن روبرو هستند:

 

§ تغییر مکان نسبی ماهواره ها

§ مشکلات ناشی از عوارض زمین در ارسال و دریافت سیگنالها

§ انحراف سیگنالها در عبور از اتمسفر

§ تداخل امواج رادیویی

   با ضبط کردن مکانهای ماهوارها و فواصل موجود بین هر ماهواره و شی موردنظر مشکل تغییر مکان نسبی ماهوارها واطلاعات حل گردید.

برای حذف کردن  مشکل عوارض زمین آنتن هایی طراحی گردید تا توانای حمل به نقاطی

که از این عوارض بدور هستند سیگنالها را دریافت و با توجه به فاصله مکانی مورد نظر مختصات نقاط مورد نظررا قرائت کنند.

همچنین برای رفع مشکل انحراف امواج در عبور از اتمسفر دستگاه Base Station بکار گرفته شد که قادر بود با محاسبات ،این انحراف را با دقت بالا تصحیح سازد.

Base Station(RTK):           (REAL TIME KENEMATIK)

§ ماهواره ها دو سیگنال  با  کدهای Pو CA را ارسال می کنند که کدهای P پیچیده و دقیق هستند و کاربرهای مجاز(نظامی)  امکان دریافت آنها را دارند و کدهای CA قابل استفاده برای عموم

    می  باشند که دارای خطا می باشند .

   دستگاه BASE STATION دارای این قابلیت می باشد که با ضبط زمان ومکان ماهواره با محاسباتی از خطا ها کاسته و با بالا بردن  دقت، سیگنالهای تصحیح شده را برای ماشینها ارسال کنند.

سیستم کامپیوتری رهیابی ماشین آلات راهسازی CAES

معرفی سیستم CAES

§ CAES (سیستم ماهواره ای رهیابی ماشین آلات راهسازی)، یکی از انواع موقعیت یابهای جهانی GPS است. این ابزار بطور اخص در صنایع معدن و دفن زباله و بطور عام در فرایند تسطیح مربوط به پروژه های مختلف عمرانی ازجمله ساخت جاده و بزرگراه، خطوط راه آهن، باند فرودگاه، ساختمان سازی و … مورد استفاده قرار می گیرد. سیستم CAES برروی دوزرها، موتورگریدرها، اسکریپرها و بیل های مکانیکی قابل نصب است.

اجزاء سیستم

§ این سیستم متشکل از بخشهای ذیل است:

§ 1.   یک مجموعه سخت افزاری که بر روی ماشین نصب می شود شامل:

I                        .      گیرنده و فرستنده رادیویی

                        II .      آنتن

                       III .      پردازشگر

 

§ 2.     یک مجموعه نرم افزاری شامل:

       I .      نرم افزار METS manager که در محیط Windows NT اجرا شده و مدیریت شبکه رادیویی را انجام می دهد. این نرم افزار می تواند اطلاعات خروجی از یک نرم افزار مهندسی را به عنوان داده های ورودی دریافت نموده و پردازش کند. همچنین انتقال اطلاعات بین سایت و دفتر از طریق این نرم افزار صورت می گیرد. II .      نرم افزار CAES office : این نرم افزار لحظه به لحظه عملیات ماشین را پایش نموده و با نقشه مرجع مقایسه می کند

مزایای کاربرد CAES

§ دقت و یکنواختی عملیات:

§ به دلیل کنترل تراز توسط ماشین در کل اجرای عملیات، کار طاقت فرسای تخمین توسط اپراتور در فاصله بین پیکه های تراز که احتمال خطا و دوباره کاری در آنها بالا بوده حذف گردیده و درصد دقت و یکنواختی تراز در کل سطح عملیاتی افزایش می یابد.

 

§ افزایش راندمان تولید:

§ راندمان تولید و سود حاصله در شرایط استفاده از این سیستم به دلایل متعدد افزایش می یابد. صرفه جویی در زمان به دلیل حذف زمان بیکاری ماشین در هنگام کنترل تراز توسط تیم نقشه برداری، یکی از علل مهم افزایش تولید است.

§     کاهش مواد جابجاشده:

   مزیت مهم دیگر، جابجایی حجم صحیحی از ماده در مرتبه اول است که باعث صرفه جویی در هزینه می شود.

§     ایمنی بیشتر:

  به دلیل عدم نیاز به نیروی انسانی برای کنترل تراز در کنار ماشین، ایمنی در سایت کاری افزایش می یابد.

 

§    کاهش نیروی انسانی مورد نیاز

§     اجرای عملیات در شب

§     کاربرد بهینه ماشین و کاهش هزینه ها

§ به طور کلی کاربرد این سیستم در حدود 90 درصد کاهش هزینه ها را در نقشه برداری و هزینه های پیکه گذاری، 66 درصد در کنترل تراز و 30 الی 50 درصد کاهش هزینه را به دلیل بهبود تولید به دنبال خواهد داشت.

کاربرد GPS در غلتکها:

در روسازی جاده ها ، غلطک ها بایدعمل متراکم سازی وتسطیح لایه ها را

در زمانیکه لایه آسفالتی داغ وتازه هستند انجام دهند تا به بهترین تراکم برسند.تراکم بهینه زمانی رخ خواهد داد تا تمام انرژی تراکم بصورت یکپارچه به مصالح انتقال یابد که این یکپارچگی وابسته به سرعت عبور غلطک و تعداد پاسهای عبوری آن می باشد.

که شمارش پاسها به اپراتور سپرده شدهبودو با توجه به خطاهای انسانی و اهمیت

تعداد پاسها در تراکم لایه ها و افزایش عمر لایه ها و کاهش هزینه های نگهداری

و بهسازی مجدد نیاز به یک سیستم دستیار با دقت بالا از جمله نیازمندیهای عمده بحساب می آمد.

• استفاده در گریدر ها  و از سیستم خارج کردن روش سنتی میخ کوبی و بهینه کردن زمان و هزینه پروژه.

 

 

نتیجه گیری :

 

  با توجه به اینکه تکنولوژی GPS از هر لحاظ  فعالیت ها را بهنیه می کند باید زیر ساخت های  IT و همچنین نقشه برداریها و طراحی های 3 بعدی را برای استفاده هر چه بهتراز این

تکنولوژی در کارگاهای ساخت خود رایج و بکار بندیم .