集裝箱堆場(chǎng)輪胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于集裝箱堆場(chǎng)輪胎吊的自動(dòng)化作業(yè)控制裝置，尤其是能根據(jù)激 光測(cè)距傳感器、絕對(duì)值編碼器、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、雙向傾角傳感器等的測(cè)量信息和碼頭運(yùn)營(yíng) 管理系統(tǒng)的調(diào)度指令，通過(guò)懸停著落階段遠(yuǎn)程+現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制確認(rèn)方式，自動(dòng)完成空載（或 載箱）吊具的門字運(yùn)行、側(cè)傾修正、扭轉(zhuǎn)對(duì)位、懸停糾偏和抓箱放箱等作業(yè)的集裝箱堆場(chǎng)輪 胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 集裝箱堆場(chǎng)輪胎吊（簡(jiǎn)稱輪胎吊）是一種用于集裝箱堆場(chǎng)、依賴輪胎行走的門式 起重設(shè)備，相比依賴軌道行走的軌道吊具有投資成本低、靈活機(jī)動(dòng)性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu) 點(diǎn)，但也存在作業(yè)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全隱患多、自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)難度大等缺點(diǎn)。目前輪胎吊 自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)仍處于研發(fā)測(cè)試（或試運(yùn)行）階段，國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)成功推廣案例。據(jù)資料 分析，現(xiàn)有的輪胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)方案大多采用激光掃描測(cè)距儀、絕對(duì)值編碼器、高清數(shù) 字?jǐn)z像機(jī)等一種（或多種）傳感器測(cè)量技術(shù)，普遍存在定位精度差、自動(dòng)化程度低、場(chǎng)地適 應(yīng)性差、安全可靠性低、投資及維護(hù)成本高、作業(yè)效率提升不明顯等缺陷，因此總體實(shí)用性 不大、難以實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：為克服在研輪胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)普遍存在的定 位精度差、自動(dòng)化程度低、場(chǎng)地適應(yīng)性差、安全可靠性低、投資及維護(hù)成本高、作業(yè)效率提升 不明顯等缺陷，本發(fā)明提供一種集裝箱堆場(chǎng)輪胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，能根據(jù)激光測(cè)距傳感 器、絕對(duì)值編碼器、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、雙向傾角傳感器等的測(cè)量信息和碼頭運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的 調(diào)度指令，通過(guò)懸停著落階段遠(yuǎn)程+現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制確認(rèn)方式，進(jìn)行吊具位置及速度、吊架扭 轉(zhuǎn)及伸縮、旋鎖開(kāi)閉等運(yùn)動(dòng)控制，自動(dòng)完成空載（或載箱）吊具的門字運(yùn)行、側(cè)傾修正、扭轉(zhuǎn) 對(duì)位、懸停糾偏和抓箱放箱等作業(yè)。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：集裝箱堆場(chǎng)輪胎吊自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng) 主要由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)（RMC)、工控機(jī)（IPC)或可編程自動(dòng)化控制器（PAC)、絕對(duì)值編碼器 (AVE)、激光測(cè)距傳感器（LDS)、雙向傾角傳感器（TAS)、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（HDC)、自動(dòng)控制確 認(rèn)按鈕（ACCB)、急停按鈕（ESB)、可編程控制器（PLC)或運(yùn)動(dòng)控制器（SMC)等組件構(gòu)成。該 系統(tǒng)原理是：安裝在小車運(yùn)行和起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸上的兩臺(tái)AVE分別測(cè)量小車水平向絕對(duì)位 置和吊具垂向絕對(duì)位置，對(duì)稱安裝在小車四角上的四臺(tái)LDS分別測(cè)量吊具兩側(cè)下方的堆場(chǎng) 高度，安裝在小車上的一臺(tái)TAS測(cè)量輪胎吊前后/左右方向的水平傾角，對(duì)稱安裝在小車上 的兩臺(tái)HDC分別采集吊具兩側(cè)及下方堆場(chǎng)的視覺(jué)圖像，安裝在車道側(cè)腿柱外立面上的ACCB 和ESB分別接收集卡司機(jī)的確認(rèn)和急停信號(hào)；安裝在司機(jī)室的IPC或PAC通過(guò)通信端口分 別接收AVE、LDS、TAS、HDC發(fā)送的數(shù)據(jù)流，并通過(guò)數(shù)字I/O 口分別接收ACCB和ESB的電平 信號(hào)，以及通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)接收位于中控室的RMC的遠(yuǎn)程操控指令和來(lái)自碼頭運(yùn)營(yíng)管理系 統(tǒng)的箱位調(diào)度指令，同時(shí)將作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控信息反饋給RMC和TOPS ;IPC或PAC按照手/自 動(dòng)門字運(yùn)動(dòng)控制算法，通過(guò)通信端口將控制指令發(fā)送給PLC或SMC ;PLC或SMC再將控制指 令通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器分別驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、吊具起升機(jī)構(gòu)、旋鎖開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和吊架扭轉(zhuǎn)伸縮 機(jī)構(gòu)運(yùn)行，PLC或SMC還同時(shí)接收輪胎吊運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、操作手柄開(kāi)關(guān)等輸入信號(hào)，并發(fā)送 運(yùn)行狀態(tài)指示等輸出信號(hào)。
[0005] 作業(yè)系統(tǒng)的手/自動(dòng)門字運(yùn)動(dòng)控制算法：主要分手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行模式，且具 有手/自動(dòng)模式互補(bǔ)功能；開(kāi)機(jī)默認(rèn)自動(dòng)運(yùn)行模式，如切換至手動(dòng)運(yùn)行模式，系統(tǒng)將暫停自 動(dòng)運(yùn)行后續(xù)作業(yè)步驟，再次切換回自動(dòng)運(yùn)行模式并解除暫停后，系統(tǒng)將恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行后續(xù) 作業(yè)步驟。手動(dòng)運(yùn)行模式下，可實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)行速度、吊具升降速度、吊架扭轉(zhuǎn)/伸縮、旋鎖 開(kāi)閉等控制功能，小車運(yùn)行速度控制還包括防打保齡功能（打保齡預(yù)警時(shí)小車停止運(yùn)行， 否則小車可繼續(xù)運(yùn)行），吊具升降速度控制還包括松繩停降功能（下降至觸底松繩時(shí)吊具 停止下降，否則吊具可繼續(xù)升降），旋鎖開(kāi)閉控制還包括緊繩禁開(kāi)鎖功能（緊繩狀態(tài)時(shí)旋鎖 禁止開(kāi)鎖，否則旋鎖可執(zhí)行開(kāi)閉鎖）。自動(dòng)運(yùn)行模式下，作業(yè)指令未更新或有錯(cuò)誤時(shí)等待作 業(yè)指令，否則順序執(zhí)行上升至門頂（準(zhǔn)備階段）、平移至門頂起點(diǎn)（準(zhǔn)備階段）、下降至懸空 低位（起點(diǎn)階段）、提示自動(dòng)控制確認(rèn)（起點(diǎn)階段）、下降至觸底松繩（起點(diǎn)階段）、閉鎖抓 箱（起點(diǎn)階段）、上升至門頂（起點(diǎn)階段）、平移至門頂終點(diǎn)（過(guò)渡階段）、下降至懸空低位 (終點(diǎn)階段）、提示自動(dòng)控制確認(rèn)（終點(diǎn)階段）、下降至觸底松繩（終點(diǎn)階段）、開(kāi)鎖放箱（終 點(diǎn)階段）、上升至門頂（終點(diǎn)階段）14個(gè)作業(yè)步驟，期間可隨時(shí)執(zhí)行急停（同時(shí)退出自動(dòng)運(yùn) 行）、中止自動(dòng)運(yùn)行、跳過(guò)當(dāng)前轉(zhuǎn)至下一步驟、暫停后續(xù)步驟、切換至手動(dòng)模式（同時(shí)暫停后 續(xù)步驟）等操作；LDS與HDC定位誤差超出門限時(shí)，暫停后續(xù)步驟、故障提示及記錄；吊具懸 停著落階段，處于車道排位時(shí)須遠(yuǎn)程和集卡司機(jī)同時(shí)保持確認(rèn)狀態(tài)方可繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，處 于其它排位時(shí)僅須保持遠(yuǎn)程確認(rèn)狀態(tài)即可繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)行。
[0006] 作業(yè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作界面：系統(tǒng)主面板主要包括二維圖片控件（作業(yè)場(chǎng)景動(dòng)畫演 示）、視覺(jué)影像控件（作業(yè)場(chǎng)景攝像監(jiān)視）、字符串顯示控件（包括箱位調(diào)度指令、被吊箱型 指令、吊具工作狀態(tài)）、數(shù)值顯示控件（包括吊具當(dāng)前位置、吊具當(dāng)前速度、大車當(dāng)前傾角）、 選項(xiàng)卡控件（包括自動(dòng)運(yùn)行模式、手動(dòng)運(yùn)行模式）、布爾顯示控件（包括故障報(bào)警、指令已完 成、急停外部按鈕、自動(dòng)控制確認(rèn)外部按鈕）、布爾輸入控件（包括設(shè)置、啟動(dòng)、急停、退出） 等區(qū)位，設(shè)置子面板主要包括布爾輸入控件（保存用戶設(shè)置、恢復(fù)用戶設(shè)置、恢復(fù)出廠設(shè) 置、應(yīng)用退出）、選項(xiàng)卡控件（動(dòng)畫演示參數(shù)、大車結(jié)構(gòu)參數(shù)、小車結(jié)構(gòu)參數(shù)、吊具結(jié)構(gòu)參數(shù)、 集裝箱結(jié)構(gòu)參數(shù)、堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、編碼器配置參數(shù)、激光器配置參數(shù)、傾角計(jì)配置參數(shù)、攝像 頭配置參數(shù)、運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)、控制器配置參數(shù)）等區(qū)位，用戶可通過(guò)觸控式顯示屏進(jìn)行監(jiān)視 和操作。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：能根據(jù)激光測(cè)距傳感器、絕對(duì)值編碼器、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 雙向傾角傳感器等的測(cè)量信息和碼頭運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的調(diào)度指令，通過(guò)懸停著落階段遠(yuǎn)程+ 現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制確認(rèn)方式，自動(dòng)完成空載（或載箱）吊具的門字運(yùn)行、側(cè)傾修正、扭轉(zhuǎn)對(duì)位、懸 停糾偏和抓箱放箱等作業(yè)；且具有手/自動(dòng)模式互補(bǔ)、冗余定位、防打保齡、松繩停降、緊繩 禁開(kāi)鎖、緊急停機(jī)、故障提示、過(guò)程記錄、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，能顯著提高對(duì)位精度、提升 作業(yè)效率、減少撞箱事故和節(jié)約人力成本，可廣泛用于集裝箱堆場(chǎng)的各類輪胎式和軌道式 龍門吊。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009] 圖1是本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的電氣結(jié)構(gòu)圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的控制流程圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作界面之系統(tǒng)主面板。
[0013] 圖5是本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操作界面之設(shè)置子面板。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0015] 在圖1所示實(shí)施例中，本發(fā)明中作業(yè)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：輪胎吊（1)、小車 (11)、吊具（12)、腿柱（13)、集裝箱（2)、卡車（3)、絕對(duì)值編碼器（111)、激光測(cè)距傳感器 (112)、高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)（113)、雙向傾角傳感器（114)、急停按鈕（131)、自動(dòng)控制確認(rèn)按鈕 (132)