Стремительные темпы развития науки и техники, массовое внедрение на зональные рынки новой отечественной и зарубежной техники требуют разработки достоверных методов и средств измерений, позволяющих контролировать качество выполнения технологических процес

Сельское хозяйство/ 2. Механизация сельского хозяйства

Фролова И.В., Трубицын Н.В., к.т.н.

Новокубанский филиал ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований

по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса»

КубНИИТиМ, Россия

Современные средства измерения пройденного пути

при испытаниях сельскохозяйственной техники

Начиная с 22 августа 2012 года, Россия официально является членом Всемирной торговой организации (ВТО). В связи с этим, по данным РОСАГРОМАШ, за последний год доля импортных машин на российском рынке увеличилась на 35,5% (в том числе 5% техника, бывшая в эксплуатации). [1]

Производство новых моделей отечественной техники и увеличившийся импорт сельскохозяйственных машин ведущих зарубежных производителей влекут за собой повышение объемов для российской системы испытаний. В свою очередь к процессу испытаний предъявляются более строгие современные требования к точности и достоверности результатов испытаний, соответствию методов испытаний мировым стандартам. Таким образом, существует необходимость оснащения испытаний современными и точными техническими средствами измерений.

В отечественной и зарубежной практике наблюдается тенденция создания метрологических средств, совмещающих операции получения измерительной информации и математической обработки ее непосредственно в процессе эксперимента с помощью специализированных вычислительных устройств. В России для системы испытательных, исследовательских и учебных центров разрабатываются специализированные технические средства для определения целого ряда показателей, так называемые измерительные информационные системы.

Такие системы разрабатываются на основе микропроцессорных модулей, выпускаемых отечественными и зарубежными компаниями. Как правило, изготовители этих модулей предоставляют и программную среду для разработки прикладных программ для обеспечения согласованной работы всех встраиваемых в прибор составляющих и подключаемых к нему измерительных датчиков.

Одним из важных параметров, определяемых при проведении испытаний сельскохозяйственной техники, в частности в ходе эксплуатационно-технологической оценки, необходимой для определения экономической эффективности и конкурентоспособности, является определение пути, пройденного испытуемым агрегатом. Этот параметр необходим для расчета таких показателей контрольной смены, как площадь обработанного (убранного) участка поля, длина гона, расстояние переезда машинно-тракторного агрегата с места стоянки (бригады) до поля и с поля на поле и других технологических переездов.

В настоящее время современный рынок измерительного оборудования предлагает широкий выбор комплектующих для разработки технических средств, способных реализовывать практически любую задачу измерения отдельных параметров. Так, например, при разработке измерительных приборов для определения величины пройденного пути испытуемым агрегатом в ходе испытаний сельскохозяйственной техники применяются одометры, GPS-навигаторы и бесконтактные оптические (лазерные) датчики.

Одометр – прибор для измерения количества оборотов колеса, который преобразует пройденный путь в показания на индикаторе. Обычно этот прибор состоит из счетчика с индикатором и датчика, связанного с вращением колеса. Счетчик может быть механическим, электромеханическим или электронным, в том числе связанным с бортовой ЭВМ.

До появления измерительных информационных систем электронного типа были широко распространены при испытании сельскохозяйственной техники механические одометры, так называемое «пятое колесо». Для выполнения требований автоматизации процесса измерений, повышения точности и достоверности результатов испытаний стали применяться электронные одометры, на входе которых формируются импульсы, поступающие на счетные входы измерительных информационных систем, где они обрабатываются и пересчитываются путем умножения на заданный коэффициент.

Среди достоинств применения измерительных информационных систем с использованием такого датчика:

- способность подсчета суммарной величины за определенный временной период (например, контрольную смену);

- возможность сохранения результатов измерений при исчезновении напряжения питания в течение неограниченного периода времени в энергонезависимой памяти (EEPROM), а после возврата напряжения питания счет импульсов продолжается, начиная с сохраненного значения;

- возможность подключения к сети или компьютеру (например, через интерфейс RS485, RS232, CAN);

- датчики имеют высокую степень защиты от пыли и воды.

Как правило, в качестве электронного датчика могут применяться емкостный, индуктивный датчик или оптический энкодер.

GPS-приемник – радиоприемное устройство для определения географических координат текущего местоположения приемника на основе данных о временных задержках прихода радиосигналов, излучаемых спутниками группы NAVSTAR. Максимальная точность измерения составляет 3-5 м, а при использовании системы дифференциальных поправок точность GPS может быть увеличена до 2-5 см, что довольно существенно для обеспечения точности в целях испытаний.

При разработке измерительного оборудования для испытаний сельскохозяйственных агрегатов разработчиками используется профессиональное GPS оборудование, которое отличается качеством изготовления компонентов (особенно антенн), предоставляемым программным обеспечением, поддерживаемыми режимами работы (например, вывод цифровых данных), алгоритмами подавления интерференционных зависимостей, поддерживаемыми системами навигации (например, NAVSTAR GPS, ГЛОНАСС, Galileo), увеличенным запасом электропитания. Это, как правило, приемники ГИС-класса, которые представляют собой промышленный вариант КПК с предустановленным специализированным ПО и встроенными приемо-передающим устройством и антенной.

Относительно применения GPS–приемника на коротких (до 100 м) дистанциях, например в целях эксплуатационно-технологической оценки, можно отметить, что имеющаяся задержка поступающего значения во времени, связанная, главным образом, с отправкой/получением и обработкой сигнала со спутника, может достигать критического значения и превышать допустимую погрешность. Поэтому в таких случаях более целесообразно использовать электронный одометр.

В современной зарубежной практике для определения пройденного пути стали широко применяться бесконтактные оптические (лазерные) датчики, которые устанавливают на технику по следу колеса. На выходе эти оптические сенсоры имеют аналоговый или цифровой сигнал. Величина пройденного пути определяется после обработки полученного сигнала с учетом соотношения измеренного расстояния по следу наружного и внутреннего колес на поворотах.

Использование такого способа измерения пройденного пути оправдано при проведении испытаний на специализированных полигонах. При проведении испытаний сельскохозяйственной техники в полевых условиях на точность измерений влияют такие факторы, как рельефность почвы, наличие сорняков и другой растительности, попадающей под луч, а также чувствительность оптики к условиям запыленности и загрязнению, когда необходимо периодически очищать ее от пыли и грязи.

В условиях повышенных требований к измерительным системам можно отметить, что современный рынок измерительного оборудования предлагает достаточно широкий выбор средств для реализации задачи измерения величины пройденного пути для разных условий проведения испытаний сельскохозяйственной техники. Так при проведении испытаний в полевых условиях, особенно при наличии коротких дистанций, наиболее подходящим вариантом является одометр. Для определения общей величины пройденного пути и вычисления площади обработанного участка больше подходит использование GPS-приемника. А для испытаний на полигонах подойдут бесконтактные оптические датчики. Зачастую разработчики измерительных систем, когда это оправдано, используют несколько вариантов датчиков для своих задач.

Литература

1. А.К. Субаева. Сельскохозяйственное машиностроение России в рамках ВТО. [Электронный ресурс] / интернет-журнал «Экономические исследования» ООО «Центр экономических исследований» – 2013. – №1: режим доступа - http://www.erce.ru/internet-magazine/magazine/33/512.

2. Фролова И.В., Трубицын Н.В., Пронин И.В. Новые приборы и программные средства для эксплуатационно-технологической оценки сельхозмашин [Текст] /информ. и научно-произв. журн. «Техника и оборудование для села» – 2001. – №3. – С. 23- 24

3. Малогабаритная аппаратура для регистрации эксплуатационных показателей (ИП264) [Текст]: патент на полезную модель № 50326 РФ / Таркивский В.Е., Трубицын Н.В., Изварин И.В., Сараев В.П.; заявитель и правообладатель ФГНУ «КубНИИТиМ». - №2005120139; заявл. 28.06.2005; опубл. 27.12.2005 – 3 с.