مزيج فعال من تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) وجهاز تحديد الاتجاه الشمالي

النقاط الرئيسية

يُعدّ الحصول على معلومات السمت الجغرافية فرعًا هامًا من فروع تقنية القصور الذاتي. مع ذلك، تُعتبر تقنية تحديد الشمال بالقصور الذاتي تقنية توجيه قادرة على تحديد اتجاه الشمال الحقيقي دون الاعتماد على أي معطيات خارجية. ومع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا والبناء الاقتصادي، يتزايد الطلب على تقنية التوجيه بالقصور الذاتي. وعلى وجه الخصوص، تُستخدم تقنية تحديد الشمال بالقصور الذاتي على نطاق واسع في مسح المناجم.

يحتاج جهاز تحديد الشمال المثبت على حامل ثلاثي القوائم إلى "التسوية أولاً، ثم تحديد الشمال". إلا أن التسوية غالبًا ما تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا كبيرًا، خاصةً مع الدقة العالية لمنصات المركبات الكبيرة، كما يصعب تحقيق التسوية السريعة. إذا تمكن جهاز تحديد الشمال من تحديد الشمال مباشرةً في حالة الميل، فسيتم حل مشكلة التسوية تمامًا. هذه هي نقطة الانطلاق لتطوير جهاز تحديد الشمال متعدد الأوضاع. يُقصد بـ"تحديد الشمال متعدد الأوضاع" قدرته على تحديد الشمال في مختلف حالات الميل. لا تكمن أهميته في قدرته على تحديد الشمال بدقة في حالة الميل فحسب، بل الأهم من ذلك، أنه يُحدث تغييرات في أساليب توجيه النظام وقياسه. لهذا السبب، سيصبح "تحديد الشمال متعدد الأوضاع" أحد اتجاهات تطوير تحديد الشمال في المجالين العسكري والمدني. لا تتطلب طريقة تحديد الشمال الجيروسكوبية رصدًا فلكيًا، ولا تعتمد على المجال المغناطيسي الأرضي، ولا تتأثر بالمواد الحديدية، وتحدد الشمال الحقيقي للأرض، وتُعد خصائصها المستقلة والعملية في جميع الأحوال الجوية ذات أهمية بالغة في المجالين العسكري والمدني.

في المجالات المدنية، مثل تعدين الفحم والتعدين وهندسة الحفر تحت الأرض وحفر الأنفاق، تُستخدم عادةً أجهزة تحديد الشمال بالقصور الذاتي المزودة بجيروسكوبات كعنصر أساسي، نظرًا لعدم إمكانية الحصول على معلومات خارجية. وقد واصلت شركة مايكرو-ماجيك تطوير تقنية أجهزة تحديد الشمال التقليدية، متجاوزةً بذلك عيوب أجهزة تحديد الشمال التقليدية المصنوعة من الألياف الضوئية، ككبر حجمها وانخفاض استهلاكها للطاقة. وتستخدم الشركة تقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) لتصغير حجم جهاز تحديد الشمال وتخفيف وزنه وخفض استهلاكه للطاقة، مع الحفاظ على دقة تتراوح بين المتوسطة والعالية، مما يجعله مناسبًا لمعظم الصناعات المدنية، وأكثر ملاءمةً للمجالات التي تفرض قيودًا صارمة على بيئة المسح.

يدمج جهاز تحديد الاتجاه الشمالي NF 1000 MEMS جيروسكوبًا عالي الأداء ومقياس تسارع بتقنية MEMS في بنية مستقلة. يُمثل الجيروسكوب ومقياس التسارع المُختاران للنظام أحدث ما توصلت إليه أجهزة القصور الذاتي بتقنية MEMS. جميع المكونات الإلكترونية في النظام محلية الصنع بالكامل. يتميز جيروسكوب MEMS ثلاثي المحاور بحساسيته للحركة الزاوية للحامل، بينما يتميز مقياس التسارع MEMS ثلاثي المحاور بحساسيته للتسارع الخطي للحامل. يتم تعويض نقطة الصفر لجميع معلمات درجة الحرارة، ومعامل المقياس، والخطأ غير المتعامد، والمصطلحات المتعلقة بالتسارع داخل النظام، مما يضمن دقة قياس عالية لفترة طويلة. في الوقت نفسه، تم دمج خوارزمية الوضع التكيفي في النظام، مما يضمن دقة قياس الوضع لفترة طويلة.

يُعدّ نقل السمت والتوجيه أهم عنصرين عند استخدام نظام تحديد الشمال الجيروسكوبي للحصول على المعلومات. في عمليات الحفر الدرعي في المناجم والأنفاق، يُعتبر الحصول على معلومات الشمال أمرًا بالغ الأهمية. عند العمل تحت الأرض، يعتمد قياس خط المنتصف في الحفرة عادةً على أسلاك طويلة يصعب ضمان دقتها. تكمن صعوبة دقة القياس في استحالة إجراء الكثير من عمليات المسح. يتيح استخدام جهاز تحديد الشمال الحصول على مرجع اتجاه عالي الدقة، ويقلل من عمليات المسح، وذلك باستخدام طريقة قياس خط المنتصف. مع التطوير المستمر لأجهزة تحديد الشمال، وتزايد تطبيقاتها في قياسات المناجم المكشوفة، ودقة تحديد المواقع، والتحديد الذاتي الفيزيائي، وقصر وقت القياس، وغيرها من المزايا، سيصبح استخدامها في القياسات تحت الأرض أكثر شيوعًا، وستكون فوائدها الاقتصادية أكثر وضوحًا.

إضافةً إلى جهاز تحديد الشمال بتقنية MEMS المذكور أعلاه والمستخدم في الحفر الموجه للتعدين، توفر شركة Micro-Magic Inc أيضاً جهاز تحديد الشمال ثلاثي المحاور بتقنية MEMS NF 1000 ذو التكلفة المعقولة. إذا كنتم مهتمين، يمكنكم التواصل معنا لمزيد من التفاصيل.