マシンガイダンスシステムとは
マシンガイダンスとは、建設現場などで使用される土木・建設機械に、3次元設計データに基づいた施工情報を表示し、オペレーターがより正確かつ効率的に作業できるように支援するシステムです。
土木、建設工事においては位置が計画とずれないように、建設機械を所定の位置に配置する必要があります。建設機械を正確に配置するために、ブルドーザーや掘削機などの重機に自動追尾式TSやGNSSなどの位置計測装置をなどのセンサーを取り付け、リアルタイムで位置や姿勢を出力するのがマシンガイダンスシステムです。マシンガイダンスシステムによって誤差を最小限に抑え、施工品質を向上させることができます。
マシンガイダンスシステムの使用用途
マシンガイダンスシステムの使用用途は多岐にわたります。以下はその一例です。
1. 土木・建築業
道路やトンネル・ダムの建設では、設計勾配や幅に合わせて土を整形するために、ブルドーザーやグレーダーが使用されます。マシンガイダンスシステムを利用することで、設計通りの高さや傾斜を実現することが可能です。また、製品によっては土量の計算や管理を支援する機能も備えています。
また、建築分野でも広く使用されており、鉄筋工事ではマシンガイダンスシステムで正確な寸法で鉄筋を配置することが可能です。コンクリート打設の際には均一な厚さでコンクリートを流し込み施工ミスを防ぎます。このように、建設業での施工精度の向上に寄与しています。
2. 農業
農業分野においても、マシンガイダンスシステムを自動運転機械やトラクターに使用することが可能です。重複作業や不足を防ぐことで、作業の精度と効率を大幅に向上させることができます。
3. 鉱業
鉱業におけるマシンガイダンスシステムは、掘削効率の向上と資源の無駄を防ぐために不可欠です。露天掘りや地下採掘において、掘削機やダンプトラックにこのシステムを搭載し、正確な進行管理を行います。これにより、計画通りに資源を採掘することが可能になり、採掘作業の生産性を向上させることが可能です。
マシンガイダンスシステムの原理
マシンガイダンスシステムは重機の運行を正確に制御し、作業の精度を向上させるための技術です。その原理は主に位置情報の取得と制御アルゴリズムに基づいています。
位置情報の取得にはGPSより精度の高いTSやGNSSなど、衛星からの信号を受信して重機の正確な位置を特定します。反射光の戻り時間を測定するレーザー測定技術も利用されることが多いです。
取得した複数の位置情報をデータ統合し、重機の正確な位置や姿勢を算出します。これにより、各センサーのデータが補完し合い、高精度な情報が得ることが可能です。続いて、現場での位置情報とあらかじめ設定された設計データを比較・確認します。
データ処理の結果に基づいて、重機の動きを調整します。例えば、掘削機が設定された深さに達していない場合、自動的に掘削深さを修正する指示を出す製品も販売されています。また、視覚的な情報を提供し、オペレーターが現在の作業状況を把握しやすくすることで、必要に応じて手動での修正を可能にします。
マシンガイダンスシステムの選び方
マシンガイダンスシステムを選定する際は、以下を考慮することが重要です。
1. 精度
マシンガイダンスシステムの精度は信号取得方法によって異なります。高精度な作業が求められる場合は、マルチGNSSに対応したGPSや、高精度のレーザー測定機能を備えたシステムを選ぶことが必要です。現場の条件によって信号の受信状況も変わるため、実際の環境における性能も考慮に入れることが重要です。
2. インターフェイス
操作するオペレーターが使いやすいインターフェイスを選ぶ必要があります。直感的に操作できることや、必要な情報が迅速に得られることを確認します。表示装置の視認性や、オペレーターへのフィードバックの質もチェックすることが重要です。
3. 互換性・拡張性
新しいシステムを導入する場合、既存の機械とスムーズに統合できることや、他の技術との連携が可能であることを確認します。また、将来的に機能を追加したり、アップグレードが可能な設計のシステムを選ぶことも重要です。これにより、長期的な投資効果を高めることができます。