Điều khiển máy bằng GNSS cho máy đào và máy ủi: giải thích hệ 2D và 3D

Điều khiển máy là gì?

Điều khiển máy là hệ cảm biến, định vị và phần mềm trên thiết bị xây dựng, so sánh vị trí răng gầu hoặc mép lưỡi với thiết kế rồi hướng dẫn người vận hành hoặc tự động điều khiển thủy lực. Hệ điều khiển máy cho phép máy đào, máy ủi hoặc máy san thi công đúng cao độ mà không chờ cọc cao độ.

Mọi giải pháp điều khiển máy kết hợp ba yếu tố:

• Cảm biến máy – cảm biến nghiêng hoặc bộ đo quán tính (IMU) trên thân, cần, tay gầu và gầu, hoặc trên lưỡi, đo góc và hình học.
• Tham chiếu vị trí – laser quay, dây căng hoặc mốc độ cao, máy thu GNSS dùng hiệu chỉnh RTK (đo động thời gian thực) hoặc máy toàn đạc robot.
• Màn hình và phần mềm – màn hình cabin hiển thị đào và đắp, cùng bộ điều khiển van thủy lực ở hệ tự động.

Điều khiển máy 2D và 3D khác nhau thế nào?

Điều khiển máy 2D kiểm soát độ sâu và độ dốc so với tham chiếu cục bộ bạn đặt, còn 3D biết vị trí, hướng máy trong tọa độ công trường và so với thiết kế 3D đầy đủ. 2D đơn giản và rẻ hơn; 3D loại phần lớn cắm cọc và xử lý bề mặt phức tạp.

Nhiều nhà thầu bắt đầu bằng 2D trên máy đào rồi bổ sung 3D, vì phần lớn hệ có thể nâng cấp bằng máy thu GNSS trên máy.

Thiết bị san nền laser hoạt động thế nào?

Thiết bị san nền laser dùng laser quay trên chân máy để tạo mặt phẳng tham chiếu ngang hoặc nghiêng, còn bộ thu trên cột hoặc tay gầu đọc chùm tia để giữ lưỡi hoặc gầu đúng cao độ. Đây là dạng hệ điều khiển cao độ lâu đời nhất và vẫn rất hiệu quả với công việc phẳng, một hoặc hai độ dốc.

Hệ điều khiển cao độ laser phổ biến cho nền công trình, bãi đỗ xe, sân thể thao và san đất nông nghiệp vì chính xác đến milimét trong vài trăm mét và không cần tệp thiết kế. Giới hạn gồm một mặt phẳng mỗi lần thiết lập, cần nhìn thông laser và không có vị trí ngang; vì vậy đường cong, dốc ngang biến đổi và bề mặt thoát nước phức tạp cần hệ san 3D.

Điều khiển máy GNSS 3D hoạt động thế nào?

Điều khiển máy GNSS đặt một hoặc hai ăng-ten GNSS RTK trên máy, nhận hiệu chỉnh cấp centimét từ trạm gốc hoặc mạng và kết hợp vị trí ăng-ten với góc cảm biến để tính chính xác vị trí mép cắt trong tọa độ công trường. Phần mềm sau đó hiển thị đào hoặc đắp so với bề mặt thiết kế tại điểm đó.

• Máy đào thường mang hai ăng-ten trên đối trọng hoặc cabin để biết hướng ngay cả khi đứng yên; cảm biến trên cần, tay gầu và gầu, thường cả bộ nghiêng xoay, cho vị trí mũi gầu.
• Máy ủi lắp ăng-ten trên cột ở lưỡi hoặc dùng hệ không cột với IMU trên thân.
• Máy san thường dùng hai cột trên lưỡi để điều khiển dốc ngang.

Độ chính xác đứng RTK kém hơn ngang, nên điều khiển máy GNSS 3D thường dùng cho công tác đất khối lượng lớn và nền đất, còn máy toàn đạc robot hoặc laser dùng cho san tinh dung sai chặt hơn. Kiến thức hiệu chỉnh cơ bản nằm trong bài giải thích GPS RTK.

Điều khiển máy theo mô hình 3D là gì và cần dữ liệu thiết kế nào?

Điều khiển máy theo mô hình 3D nghĩa là máy làm việc trực tiếp từ mô hình thiết kế số, thường là bề mặt (mô hình địa hình tam giác), tuyến và dữ liệu đường, thay vì cọc. Chất lượng mô hình quyết định chất lượng cao độ hoàn thành.

Chuẩn bị kỹ dữ liệu thiết kế:

• Dùng cùng hệ tọa độ, hệ quy chiếu và mô hình geoid như khống chế công trường và rover trắc địa. Hướng dẫn hệ quy chiếu và hệ tọa độ giải thích vì sao không khớp gây dịch chuyển.
• Tạo bề mặt riêng cho từng lớp: nền đất, móng dưới và cao độ hoàn thiện.
• Kiểm tra bề mặt để tìm đỉnh nhọn bất thường, khoảng trống và tam giác sai trước khi nạp lên máy.
• Quản lý phiên bản để mọi máy có thiết kế hiện hành, đồng thời xóa tệp đã bị thay thế.

Từng bước thiết lập công trường cho điều khiển máy GPS

Thiết lập điều khiển máy GPS tại công trường mới gồm lập khống chế, xác định hệ tọa độ, cung cấp hiệu chỉnh và hiệu chuẩn từng máy. Thứ tự quan trọng vì mọi máy và rover phải thống nhất.

1. Thiết lập khống chế công trường trên mốc ổn định quanh và trong khu vực, gắn với hệ tọa độ dự án.
2. Thực hiện hiệu chỉnh công trường (định vị cục bộ) bằng rover trắc địa trên các mốc đó, rồi xuất cùng bộ hiệu chỉnh đến mọi máy.
3. Thiết lập hiệu chỉnh. Đặt máy thu base trên mốc khống chế được bảo vệ, bầu trời thông thoáng và phát hiệu chỉnh RTCM qua vô tuyến UHF, hoặc dùng dịch vụ RTK mạng qua dữ liệu di động. Hướng dẫn thiết lập trạm gốc RTK trình bày chi tiết.
4. Nạp bề mặt thiết kế và dữ liệu đường lên màn hình từng máy.
5. Hiệu chuẩn máy: đo độ lệch ăng-ten, cảm biến và kích thước gầu hoặc lưỡi đúng theo yêu cầu hệ thống.
6. Kiểm tra tại điểm đã biết. Chạm mũi gầu hoặc lưỡi vào điểm kiểm tra mỗi sáng và sau mỗi lần thay gầu.
7. Kiểm tra công việc bằng rover trắc địa trên cao độ hoàn thành trước khi bàn giao lớp.

Máy thu GNSS RTK E1 hoạt động dưới dạng base vô tuyến, rover vô tuyến hoặc rover CORS/NTRIP với bộ xử lý 1408 kênh và pin đến 20 h, nên cùng mẫu có thể làm trạm gốc công trường và rover kiểm tra. Với khu rộng hoặc đồi dốc, vô tuyến UHF ngoài (410–470 MHz, 5 W hoặc 25 W) mở rộng hiệu chỉnh trạm gốc đến khoảng 20–25 km ở địa hình cao, thông thoáng. Xác nhận máy thu trên máy hỗ trợ cùng giao thức vô tuyến, tần số và khoảng cách kênh trước khi mua.

Điều khiển máy đào: GPS có đáng đầu tư trên máy đào mini không?

Điều khiển máy đào hoàn vốn nhanh nhất trong đào rãnh, thoát nước, móng và mái dốc, nơi người vận hành nếu không có hệ thống sẽ phải liên tục dừng để kiểm tra cao độ. Hệ GPS máy đào hiển thị vị trí gầu so với thiết kế để đào đúng độ sâu và độ dốc mà không cần người kiểm tra cao độ trong rãnh.

Với máy đào mini, GPS đáng đầu tư khi máy làm nhiều công việc rãnh hạ tầng kỹ thuật, cảnh quan hoặc tạo hình chi tiết theo tệp thiết kế; hệ 2D thường đủ cho công việc độ sâu đơn giản. Hệ GPS máy đào mini dùng cùng nguyên lý nhưng cảm biến nhẹ hơn và ăng-ten nhỏ gọn. Điều khiển máy đào bằng GPS cũng tăng an toàn vì ít người phải làm việc gần gầu để kiểm tra cao độ.

Hệ thống điều khiển máy có giá bao nhiêu?

Để tham khảo tổng quát, hệ laser và 2D có giá thấp nhất, còn hệ GNSS 3D thường đắt hơn vài lần mỗi máy so với 2D, chưa gồm trạm gốc, dữ liệu thiết kế và đào tạo. Giá thay đổi nhiều theo khu vực, loại máy và hệ chỉ dẫn hay tự động.

Mức tiết kiệm lớn nhất thường đến từ giảm đào quá mức và vật liệu đắp mua ngoài, giảm số lượt thi công và thời gian chờ đội trắc địa.

Sai lầm thường gặp trong điều khiển máy và cách mua phần cứng GNSS phù hợp

Phần lớn vấn đề điều khiển máy đến từ dữ liệu và thiết lập, không phải phần cứng. Chú ý những điểm sau:

• Hiệu chỉnh công trường khác nhau giữa rover và máy.
• Tệp thiết kế cũ còn trên máy sau khi sửa đổi.
• Kích thước gầu sai sau khi thay gầu.
• Trạm gốc bị di chuyển hoặc đặt nhầm mốc.
• Làm việc với nghiệm thả nổi dưới tán cây hoặc cạnh công trình cao.

Với đại lý và đơn vị tích hợp tự phát triển sản phẩm dẫn hướng hoặc điều khiển cao độ, ăng-ten GNSS thông minh S20 kết hợp máy thu RTK 1408 kênh và ăng-ten toàn băng tần trong một vỏ radome IP67, làm việc từ −45 °C đến +75 °C, được thiết kế để lắp trên phương tiện công tác. Chúng tôi cũng cung cấp phần cứng tùy chỉnh qua chương trình OEM và ODM, còn hướng dẫn bố trí thi công trình bày công việc rover trên công trường. Để trang bị trạm gốc, vô tuyến và rover kiểm tra, hãy yêu cầu báo giá.

Câu hỏi thường gặp