Authors: G. C. Boily, V. Adamchuk, M. Roberge, V. Sadrmanesh.
Identifier: C23568
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Published in: CBE Journal » CBE Journal Volume 65 (2023)
This research, which focuses on validating the simulated soil volume in two distinct wheel loader buckets, relies heavily on field tests to validate the simulation method. The study compared validation iterations to volume data from corresponding field tests performed on a standardized soil pile. The soil particle properties were determined by specific soil characterization tests, which were then meticulously virtually replicated to calibrate the simulation materials accurately. The study compared the simulated and actual soil volumes in the wheel loader buckets using Discrete-Element Method (DEM), Light Detection and Ranging (LiDAR), and real-time simulation. The weight-based method data extracted from the field tests were used as a benchmark for the methodology comparison. The study found that bucket B at speed one (low speed) had a significantly larger capacity than the other bucket and speed combinations, as demonstrated by the results of the weigh-based method. The LiDAR methodology presented excellent volume prediction capacity, with some sectionalization in the results due to the field methodology. The study validated the precision simulation capacity to simulate the volume of soil in the wheel loader buckets by constant simulation results in between the value limits of the benchmark results. The accuracy assessment of the real-time simulation method was agreeably surprising, with results constantly near the precision simulation. The study also describes the methodologies for wheel loader field tests, measurements of physical test material, virtual material calibration using DEM, real-time simulation, statistical comparison between estimation methodologies, and results explanation.
Cette étude de recherche se concentre sur la validation du volume de sol virtuel contenu dans deux godets distincts de chargeuse à roues. Ces validations se basent sur les données rassemblées lors d’essais réalisés sur un site de test pour le développement d’équipement de construction. Les itérations de validation ont été comparées aux données correspondantes de volume de sol contenu dans différents godets de la chargeuse. Les essais ont été réalisés sur un monticule de sols dont les propriétés ont été mesurées préalablement à partir de tests de calibration standardisés. Les propriétés du sol ont été déterminées par des méthodes de calibration représentatives. Ces dernières furent méticuleusement dupliquées virtuellement afin de calibrer adéquatement le sol virtuel. Les volumes de sols physique et virtuel contenus dans les godets de la chargeuse furent comparés en utilisant la Méthode des Éléments Discrets (DEM), un senseur de détection et télémétrie par la lumière (LiDAR) et les simulations en temps réel. La méthode d’estimation du volume de matériel dans le godet, basée sur les données de poids a été utilisée comme référence pour la comparaison des méthodologies. Les résultats de la méthode de référence ont démontré que la capacité du godet B à la première vitesse (vitesse la plus lente) était significativement supérieure aux autres combinaisons de godets et de vitesses. La méthode du LiDAR a démontré d’excellentes capacités de prédiction du volume de matériel dans les godets de la chargeuse à roues. Cette méthode expose un sectionnement des données causé par la méthodologie utilisée lors des essais physiques. L’étude de recherche a permis de valider la capacité des simulations de précision de prédire le volume de matériel contenu dans les godets de la chargeuse à roues. Les prédictions des simulations de précision étaient toujours dans les limites des résultats de la méthode de référence. L’évaluation des capacités de la méthode de simulation en temps réel démontra des résultats agréablement surprenants en étant constamment très proches de ceux des simulations de précisions. La méthodologie utilisée pour les tests physiques de la chargeuse à roues, la détermination des propriétés du sol standardisé, la calibration des particules virtuelles utilisées lors des simulations en DEM, les simulations en temps réel, la comparaison statistique entre les méthodologies d’estimation du volume de matériel et l’interprétation des résultats sont également présentés dans cette étude de recherche.
Méthode des Éléments Discrets (DEM), Équipement de Construction, Chargeuse à Roues, LiDAR, Numérisation 3D, Sols virtuels