專利名稱：一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)及其卸船方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及港口裝卸設(shè)備，特別涉及一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)及 其卸船方法。
背景技術(shù)：
目前，港口散貨碼頭采用抓斗卸船時(shí)都是手動(dòng)方式。手動(dòng)卸船時(shí)， 大車、小車、起升及抓斗的動(dòng)作全部由司機(jī)來操作，其效率完全取決
于司機(jī)的熟練程度。司機(jī)操作容易引起抓斗的搖擺，很大程度上影響 作業(yè)效率。司機(jī)長時(shí)間連續(xù)作業(yè)時(shí)，不僅作業(yè)效率大幅度降低，還容 易因視覺疲勞引起少抓、埋斗、不準(zhǔn)確卸料等現(xiàn)象。
很多公司也研制了自動(dòng)方式的抓斗卸船機(jī)，但目前這種方式下， 抓斗從船艙上方到料斗上方以及在料斗上方的開斗卸料由程序自動(dòng) 完成，可以避免手動(dòng)操作引起的搖擺和不準(zhǔn)確卸料，消除了人為因素 的影響，提高了卸船動(dòng)作的一致性。目前這種自動(dòng)卸船方式存在兩個(gè) 瓶頸，很大程度上制約了其推廣， 一是需要司機(jī)預(yù)先設(shè)定好船艙的內(nèi) 外側(cè)位置，自動(dòng)作業(yè)的前提是假設(shè)這個(gè)位置在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)是固定 不變的。而在實(shí)際情況下，由于船艙內(nèi)物料的變化以及漲潮和落潮的 影響，船身會(huì)產(chǎn)生傾斜或上浮。這時(shí)采用自動(dòng)方式卸船就存在撞船的 危險(xiǎn)。另外一個(gè)是艙內(nèi)散貨物料分布的不規(guī)則，為了達(dá)到滿斗，避免 空抓、少抓以及埋斗現(xiàn)象，司機(jī)在啟動(dòng)自動(dòng)循環(huán)時(shí)，需要手動(dòng)設(shè)定下 一個(gè)循環(huán)船艙上方的返回點(diǎn)。因此，目前這種自動(dòng)卸船方式僅限于單 個(gè)循環(huán)內(nèi)的有限自動(dòng)化，多個(gè)循環(huán)之間的連接依靠司機(jī)的手動(dòng)調(diào)整， 司機(jī)也需要經(jīng)過一段時(shí)間的訓(xùn)練才能達(dá)到自動(dòng)過程和手動(dòng)調(diào)整的協(xié) 調(diào)操作。隨著港口逐步自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的發(fā)展趨勢(shì)，散貨碼 頭的全自動(dòng)化勢(shì)在必行。目前的卸船裝置不適合散貨碼頭全自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠 實(shí)現(xiàn)船艙位置和物料分布的自動(dòng)檢測(cè)，從而替代司機(jī)的手動(dòng)設(shè)置和操 作，實(shí)現(xiàn)整艙連續(xù)自動(dòng)卸船功能，達(dá)到提高作業(yè)效率和保障安全性能
的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種散貨自動(dòng)化卸船 系統(tǒng)，該系統(tǒng)與起重機(jī)連接，它包括主控制單元，主控制單元與多傳 動(dòng)單元連接，多傳動(dòng)單元與抓斗控制單元連接，多傳動(dòng)單元與小車控 制單元連接，多傳動(dòng)單元與大車控制單元連接，多傳動(dòng)單元與其它控 制單元連接，其特征在于主控制單元與目標(biāo)位置掃描單元連接，主控 制單元與交換機(jī)連接，目標(biāo)位置掃描單元與交換機(jī)連接，交換機(jī)與起 重機(jī)維護(hù)和監(jiān)視單元連接。主控制單元與中央監(jiān)控室連接，主控制單 元與司機(jī)室控制臺(tái)連接。
其中抓斗控制單元包括與主控制單元連接的第一調(diào)速器和第一 編碼器，第一調(diào)速器和第一編碼器連接，第一編碼器和開閉電機(jī)連接， 開閉電機(jī)與抓斗連接，主控制單元還與第二調(diào)速器和第二編碼器連 接，第二調(diào)速器和第二編碼器連接，第二編碼器和支持電機(jī)連接，支 持電機(jī)與起重機(jī)的抓斗連接。
本發(fā)明的另一目的是提供一種散貨自動(dòng)化卸船方法，該方法能夠 實(shí)現(xiàn)船艙位置和物料分布的自動(dòng)檢測(cè)，從而替代司機(jī)的手動(dòng)設(shè)置和操 作，實(shí)現(xiàn)整艙連續(xù)自動(dòng)卸船功能，達(dá)到提高作業(yè)效率和保障安全性能 的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種散貨自動(dòng)化卸船 方法，其特征在于它包含以下步驟A、將起重機(jī)大車移動(dòng)到正對(duì)船 形中心線的位置，目標(biāo)位置掃描單元掃描船艙及物料并將掃描情況傳 送給主控制單元，主控制單元根據(jù)掃描情況在司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān) 控室同時(shí)形成物料表面還原圖形；B、主控制單元自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化路徑， 在司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān)控室顯示該優(yōu)化路徑，等待司機(jī)確認(rèn)，司機(jī) 確認(rèn)后，主控制單元命令多傳動(dòng)單元控制起重機(jī)進(jìn)行自動(dòng)卸船；C、 起重機(jī)抓斗抓取物料后，目標(biāo)位置掃描單元對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行掃描，主 控制單元自動(dòng)生成抓斗的返程點(diǎn)，同時(shí)也形成相應(yīng)的物料表面還原圖 形；D、根據(jù)物料表面還原圖形判斷抓斗作業(yè)完畢后，主控制單元命 令推耙機(jī)將船艙內(nèi)殘留物料堆積，目標(biāo)位置掃描單元掃描后，主控制 單元再次命令起重機(jī)抓斗抓取物料，同步驟C，直至完全卸船。
在本發(fā)明中，目標(biāo)位置掃描單元自動(dòng)對(duì)船艙進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)船艙 位置和物料分布的自動(dòng)檢測(cè)，主控制單元根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化 的卸船路徑，并通過多傳動(dòng)單元控制執(zhí)行卸船機(jī)各機(jī)構(gòu)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控 制。司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān)控室均與主控制單元連接，可以根據(jù)實(shí)際 情況中斷自動(dòng)卸船過程，對(duì)設(shè)備進(jìn)行干涉和調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于 能夠?qū)崿F(xiàn)整艙連續(xù)自動(dòng)卸船功能，提高作業(yè)效率和保障安全性能，達(dá) 到實(shí)現(xiàn)散貨碼頭全自動(dòng)化的目的。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)框圖
圖2為其中抓斗控制單元的電路框圖
圖3為目標(biāo)位置掃描單元中的目標(biāo)位置傳感器的安裝位置示意
圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的描述。
圖1中的一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，它包括主控制單元1，主控 制單元1與中央監(jiān)控室2連接，主控制單元1與司機(jī)室控制臺(tái)3連接， 主控制單元1.與多傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4連接，多傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4與抓斗控制單元5 連接，多傳動(dòng)單元4與小車控制單元6連接，多傳動(dòng)單元4與大車控 制單元7連接，多傳動(dòng)單元4與其它控制單元8連接，主控制單元l 與目標(biāo)位置掃描單元9連接，主控制單元1與交換機(jī)8連接，目標(biāo)位 置掃描單元7與交換機(jī)10連接，交換機(jī)10與起重機(jī)維護(hù)和監(jiān)視單元 ll連接。該散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)與起重機(jī)相連接。
其中抓斗控制單元5包括與主控制單元1連接的第一調(diào)速器51 和第一編碼器52，第一調(diào)速器51和第一編碼器52連接，第一編碼 器52和開閉電機(jī)53連接，開閉電機(jī)53與抓斗54連接，主控制單元 1還與第二調(diào)速器55和第二編碼器56連接，第二調(diào)速器55和第二 編碼器56連接，第二編碼器56和支持電機(jī)57連接，支持電機(jī)57與 抓斗54連接。在本發(fā)明中，通過第二調(diào)速器55來抑制抓斗在移動(dòng)時(shí) 的搖擺，保證機(jī)械安全和定位。
主控制單元1執(zhí)行卸船機(jī)手動(dòng)和自動(dòng)作業(yè)的邏輯控制以及安全 保護(hù)的邏輯控制。多傳動(dòng)單元4執(zhí)行卸船機(jī)各機(jī)構(gòu)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。 為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，本散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)主要采用光纖傳輸 方式。
司機(jī)只需要把卸船機(jī)移動(dòng)到作業(yè)船艙的范圍內(nèi)，目標(biāo)位置掃描單 元9自動(dòng)對(duì)船艙進(jìn)行掃描，確定艙口的位置和高度，以及艙內(nèi)物料的 分布情況，并以圖形的方式顯示。司機(jī)根據(jù)物料的分布選擇合適的卸 船策略，主控制單元l自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化的卸船路徑，經(jīng)司機(jī)確認(rèn)后，自 動(dòng)開始卸船作業(yè)。在自動(dòng)卸船作業(yè)過程中，目標(biāo)位置掃描單元9隨時(shí) 對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行掃描，及時(shí)更新艙口位置、高度以及艙內(nèi)物料分布的 變化，主控制單元1根據(jù)艙口的實(shí)際位置和高度自動(dòng)更新自動(dòng)卸船作 業(yè)的范圍，并根據(jù)物料的實(shí)際分布自動(dòng)計(jì)算返程點(diǎn)的位置，無需司機(jī) 手動(dòng)設(shè)定。司機(jī)也可隨時(shí)根據(jù)實(shí)際情況中斷自動(dòng)卸船過程，對(duì)設(shè)備進(jìn) 行干涉和調(diào)整，調(diào)整結(jié)束后可以恢復(fù)自動(dòng)作業(yè)，系統(tǒng)繼續(xù)自動(dòng)卸船作 業(yè)。在沒有司機(jī)干涉的情況下，主控制單元1將自動(dòng)進(jìn)行卸船作業(yè)直 至整艙卸船作業(yè)結(jié)束。
本發(fā)明中，目標(biāo)位置掃描單元9用來自動(dòng)識(shí)別船舶所在的位置、
船艙的位置、艙口和艙底的高度，以及船艙內(nèi)的物料種類及其分布情
況。在目標(biāo)位置掃描單元9中，采用國外先進(jìn)的目標(biāo)位置傳感器(TPS) 完成船艙位置、物料種類及分布和返程點(diǎn)的實(shí)時(shí)檢測(cè)三種功能。
目標(biāo)位置傳感器是基于激光測(cè)距的掃描設(shè)備，可應(yīng)用于集裝箱船 型掃描、堆場掃描、集卡掃描和定位。其基本工作原理是激光測(cè)距， 采用激光對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二維高速連續(xù)掃描，測(cè)量目標(biāo)表面上各點(diǎn)的距 離，根據(jù)各點(diǎn)的激光角度和距離，可以得到各點(diǎn)的三維位置信息。從 這些點(diǎn)的位置信息中，可以采用各種算法提取目標(biāo)表面形狀特征(如 邊緣)的位置，也可以將目標(biāo)表面的形狀恢復(fù)出來。
目標(biāo)位置傳感器TPS的安裝位置如圖3所示。安裝點(diǎn)的位置在前 大梁一側(cè)的下方，正對(duì)船型的中心線，掃描窗正對(duì)水面，使TPS的掃 描范圍能覆蓋最大設(shè)計(jì)船型。
該散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)的工作流程為-
步驟一司機(jī)將起重機(jī)大車移動(dòng)到正對(duì)船形中心線的位置，目標(biāo) 位置掃描單元9的目標(biāo)位置傳感器TPS掃描船艙及物料并將掃描情況 傳送給主控制單元l ，主控制單元1根據(jù)掃描情況在司機(jī)室控制臺(tái)3和 中央監(jiān)控室2同時(shí)形成物料表面還原圖形；
步驟二主控制單元l自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化路徑，在司機(jī)室控制臺(tái)3和中 央監(jiān)控室2顯示該優(yōu)化路徑，等待司機(jī)確認(rèn)，司機(jī)確認(rèn)后，主控制單 元1命令多傳動(dòng)單元4進(jìn)行自動(dòng)卸船，多傳動(dòng)單元4通過大車控制單元 7，小車控制單元6，抓斗控制單元5和其它控制單元8控制起重機(jī)工作;
步驟三起重機(jī)抓斗抓取一斗物料后，目標(biāo)位置掃描單元9對(duì)作 業(yè)區(qū)域進(jìn)行掃描，主控制單元l自動(dòng)生成抓斗的返程點(diǎn)，并通過多傳 動(dòng)單元4命令起重機(jī)按自動(dòng)生成的返程點(diǎn)返程，同時(shí)也形成相應(yīng)的物 料表面還原圖形；
步驟四根據(jù)物料表面還原圖形判斷抓斗作業(yè)完畢后，主控制單 元1命令多傳動(dòng)單元4通過其它控制單元8控制推耙機(jī)將船艙內(nèi)殘留物 料堆積，目標(biāo)位置掃描單元9掃描后，主控制單元l再次命令起重機(jī)抓 斗抓取物料，同步驟三，直至完全卸船。
權(quán)利要求
1、一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，該散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)與起重機(jī)相連接，它包括主控制單元，主控制單元與多傳動(dòng)單元連接，多傳動(dòng)單元與抓斗控制單元連接，多傳動(dòng)單元與小車控制單元連接，多傳動(dòng)單元與大車控制單元連接，多傳動(dòng)單元與其它控制單元連接，其特征在于主控制單元與目標(biāo)位置掃描單元連接，主控制單元與交換機(jī)連接，目標(biāo)位置掃描單元與交換機(jī)連接，交換機(jī)與起重機(jī)維護(hù)和監(jiān)視單元連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，其特征在于主控 制單元與中央監(jiān)控室連接，主控制單元與司機(jī)室控制臺(tái)連接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，其特征在于 抓斗控制單元包括與主控制單元連接的第一調(diào)速器和第一編碼器，第 一調(diào)速器和第一編碼器連接，第一編碼器和開閉電機(jī)連接，開閉電機(jī) 與抓斗連接，主控制單元還與第二調(diào)速器和第二編碼器連接，第二調(diào) 速器和第二編碼器連接，第二編碼器和支持電機(jī)連接，支持電機(jī)與起 重機(jī)的抓斗連接。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，其特征在于 目標(biāo)位置掃描單元采用目標(biāo)位置傳感器，該目標(biāo)位置傳感器安裝在起 重機(jī)前大梁一側(cè)的下方，正對(duì)船型的中心線。
5、 一種散貨自動(dòng)化卸船方法，其特征在于它包含以下步驟A、 將起重機(jī)大車移動(dòng)到正對(duì)船形中心線的位置，目標(biāo)位置掃描單元掃描 船艙及物料并將掃描情況傳送給主控制單元，主控制單元根據(jù)掃描情 況在司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān)控室同時(shí)形成物料表面還原圖形；B、主 控制單元自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化路徑，在司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān)控室顯示該優(yōu) 化路徑，等待司機(jī)確認(rèn)，司機(jī)確認(rèn)后，主控制單元命令多傳動(dòng)單元控 制起重機(jī)進(jìn)行自動(dòng)卸船；C、起重機(jī)抓斗抓取物料后，目標(biāo)位置掃描 單元對(duì)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行掃描，主控制單元自動(dòng)生成抓斗的返程點(diǎn)，同時(shí) 也形成相應(yīng)的物料表面還原圖形；D、根據(jù)物料表面還原圖形判斷抓 斗作業(yè)完畢后，主控制單元命令推耙機(jī)將船艙內(nèi)殘留物料堆積，目標(biāo) 位置掃描單元掃描后，主控制單元再次命令起重機(jī)抓斗抓取物料，同 步驟C，直至完全卸船。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種散貨自動(dòng)化卸船系統(tǒng)，其特征在于主控制單元與目標(biāo)位置掃描單元連接，主控制單元與交換機(jī)連接，目標(biāo)位置掃描單元與交換機(jī)連接，交換機(jī)與起重機(jī)維護(hù)和監(jiān)視單元連接。在本發(fā)明中，目標(biāo)位置掃描單元自動(dòng)對(duì)船艙進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)船艙位置和物料分布的自動(dòng)檢測(cè)，主控制單元根據(jù)檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)產(chǎn)生優(yōu)化的卸船路徑，并通過多傳動(dòng)單元控制執(zhí)行卸船機(jī)各機(jī)構(gòu)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。司機(jī)室控制臺(tái)和中央監(jiān)控室均與主控制單元連接，可以根據(jù)實(shí)際情況中斷自動(dòng)卸船過程，對(duì)設(shè)備進(jìn)行干涉和調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)崿F(xiàn)整艙連續(xù)自動(dòng)卸船功能，提高作業(yè)效率和保障安全性能，達(dá)到實(shí)現(xiàn)散貨碼頭全自動(dòng)化的目的。
文檔編號(hào)B65G67/60GK101112961SQ200610029358
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者包起帆 申請(qǐng)人:包起帆