Maszyny specjalne i budowlane

Liczba operacji, którymi można zdalnie sterować w mobilnych maszynach i pojazdach specjalnych, używanych w budownictwie, górnictwie, transporcie, usługach komunalnych, jest bardzo duża. Na przykład w wozach strażackich zautomatyzowana jest obsługa drabiny. Zdalnie można regulować jej długość, kąt nachylenia i obroty, jak również położenie kosza wysięgnika. Pojazdy te są także wyposażane w różne automatyczne zabezpieczenia, na przykład przed uszkodzeniem drabiny w czasie jej składania i zgubieniem sprzętu na skutek niedomknięcia drzwi pojazdu. W dźwigach i podnośnikach zdalnie można sterować wysięgnikiem. Automatycznie regulowane jest także położenie kabiny w poziomie, co zapobiega jej nadmiernemu przechylaniu się. Ustawienie kabiny i koszy wysięgników monitorują czujniki przechyłu (inklinometry) i akcelerometry, a częścią systemów sterowania obrotowymi mechanizmami wysięgników dźwigów i wozów strażackich są enkodery. W wywrotkach operator zdalnie steruje skrzynią ładunkową, a w koparkach łopatą. Dalej na przykładach wybranych pojazdów komunalnych oraz maszyn budowlanych szerzej przedstawiamy funkcjonalność i komponenty systemów automatyki, w które są one wyposażane.

Czujniki i automatyka w śmieciarkach

Automatyzacja śmieciarek usprawnia ich obsługę, odciąża pracowników i zwiększa efektywność odbioru odpadów, zmieszanych i posegregowanych. Dodatkowo poprawia bezpieczeństwo załogi i osób postronnych, mogących znaleźć się w pobliżu śmieciarek w trakcie ich załadunku. Nowości techniczne mają też przekonywać, że praca przy ich obsłudze nie jest aż tak nieprzyjemna, jak się wydaje. Dlatego przede wszystkim automatyzuje się zadania, które wymagają bezpośredniego kontaktu z odpadkami. W tym celu wyposaża się je w wyrzutniki z funkcją automatycznego podnoszenia pojemnika znajdującego się w ich roboczym zasięgu, opróżniania go, a potem odstawiania zbiornika na miejsce. Trajektorię ruchu wyrzutnika wyznacza się tak, aby nie doszło do jego przypadkowego zderzenia z przeszkodami. Wyposaża się go też w osłony, bariery (stałe, nadmuchiwane) i kurtyny przeciwpyłowe. Częścią systemu zabezpieczeń wyrzutników są też czujniki kolizji zatrzymujące je, gdy w obszarze roboczym zostanie wykryta przeszkoda. Bezpieczeństwo podnoszenia, opróżniania i odstawiania pojemnika na odpadki gwarantuje skanowanie przestrzeni pod i wokół niego przez jednocześnie kilka sensorów, na przykład ultradźwiękowych. Ostatnie są też wykorzystywane do rozpoznawania rozmiarów pojemników na śmieci. Na tej podstawie automatycznie dobierana jest konfiguracja podnośników – w przypadku pojemników o dużej pojemności zwykle potrzebne są dwa, sterowane w sposób skoordynowany. Sensory monitorują również poziom zapełnienia pokładowego zbiornika na śmieci, wykrywając przepełnienie, które przy następnym załadunku skutkowałoby wypadnięciem nadmiaru odpadków. Jeżeli śmieci jest za dużo, sygnał z czujnika, zazwyczaj ultradźwiękowego lub optycznego, uruchamia prasę hydrauliczną zamontowaną w pojeździe, która zgniata odpadki do bezpiecznego poziomu.

Rozściełacze asfaltu

Zadaniem tytułowych pojazdów jest pokrycie drogi nawierzchnią asfaltową, która powinna się charakteryzować odpowiednią jakością. W przeciwnym razie koszty jej utrzymania wrosną, a żywotność się skróci. Drogi pokryte nawierzchnią o słabej jakości nie są również bezpieczne. Monitorowanie jej nie jest jednak łatwe. Przeważnie w tym celu pobiera i się bada próbki nawierzchni w różnych miejscach. Ze względu na ich ograniczoną liczbę nie można ich jednak uznać za reprezentatywne dla całego asfaltowego pokrycia. Ostatnio w związku z tym rozściełacze uzupełnia się o rozwiązania konstrukcyjne, które mają poprawić jakość nawierzchni. Najważniejsze czynniki na nią wpływające to temperatura asfaltu oraz jego ilość i konsystencja. Ilość regulują bezkontaktowe czujniki monitorujące masę, która jest doprowadzana do zgarniaków w zależności od docelowej grubości nawierzchni. Rozściełacze wyposaża się także w ubijaki zagęszczające asfalt. Zapewniają one równomierną konsystencję, wypychając powietrze, co odciąża rolki. Stosuje się też płyty dociskowe dodatkowo obciążające płytę gładzącą, które wyrównują masę tuż przy krawędzi spływu. W pojazdach tego typu montuje się poza tym czujniki mierzące temperaturę (na podczerwień) i grubość (sensory laserowe albo ultradźwiękowe) nawierzchni i wyposaża się je w systemy AGSC (Automated Grade and Slope Control). Ułatwiają one układanie nawierzchni na pochyłościach i zboczach, mierząc nachylenie asfaltowanej powierzchni i dostosowując do niej ustawienia walca. Dzięki temu uzyskiwane jest gładkie pokrycie przy mniejszym zużyciu asfaltu.

Automatyka w betoniarkach samozaładowczych

Betoniarki samozaładowcze to wielofunkcyjne maszyny, które załadowują kruszywo, ważą partię surowca, mieszają beton i transportują go, obsługiwane przez jednego operatora. Dzięki temu znacznie przyspieszają produkcję tego materiału i redukują nakłady pracy. Ich obsługa nie jest trudna. Ponieważ produkują beton w partiach oraz na miejscu, oszczędza się na odpadach. Ich zaletą jest też mobilność. Główne komponenty tych maszyn to: system ładowania surowców, ich ważenia, mieszania i rozładowania. Pierwszy obejmuje łopatę z napędem hydraulicznym, którą operator nabiera cement oraz kruszywo. Niektórzy producenci oferują łopaty z ostrzem, które umożliwia cięcie worków z cementem w czasie załadunku. System ważenia kontroluje wagę wsadu, a sterownik monitoruje zachowanie odpowiednich proporcji jego składników. Surowce do produkcji betonu zostają połączone z wodą w bębnie. Odgrywa on kluczową rolę, ponieważ od jego działania zależy jednorodność i jakość mieszanki. Na to wpływa m.in. kształt mieszadeł. By wydłużyć żywotność tego najbardziej narażonego na zużycie komponentu betoniarki, wykonuje się je zwykle ze specjalnej stali odpornej na ścieranie i zabezpiecza ich krawędzie. System sterowania bębnem dobiera też prędkość jego obrotów i ich liczbę pod kątem jakości finalnej betonu, a jednocześnie optymalizuje ją, by oszczędzić paliwo. Do zliczania obrotów bębna w betoniarkach wykorzystuje się przeważnie czujniki indukcyjne. Jest on też automatycznie czyszczony. System rozładunku z kolei umożliwia operatorowi zmianę kąta i wysokości opróżniania mieszalnika z betonem.