起重機自動防擺控制系統(tǒng)和控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種起重機自動防擺控制系統(tǒng)，包括起重機本體、所述起重機本體包括支架主體和運行小車，小車下懸掛有吊具，小車上安裝有小車位置傳感器，吊具上安裝有高度傳感器、速度傳感器和和距離探測器，集裝箱頂面安裝有中心位置傳感器，中心位置傳感器用于采集集裝箱頂面中心位置信息，小車位置傳感器、高度傳感器、速度傳感器、距離探測器和中心位置傳感器采集到的信息均發(fā)送至控制器。本發(fā)明通過在自動控制步驟中，在兩個階段進行防擺控制，采用電子防擺方式進行防擺糾偏操作，使得吊具落點穩(wěn)定，擺動幅度小，有效地減少了糾正吊具搖擺的操作時間。此外通過吊爪的收納，進一步減少了吊具的晃動幅度。
【專利說明】起重機自動防擺控制系統(tǒng)和控制方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于起重機防擺【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種能夠有效防擺的起重機自動控制系統(tǒng)和方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]在港口和堆場，常常要在碼頭、堆場和船、汽車之間裝卸集裝箱等貨物，由于集裝箱質(zhì)量很大，稍有不慎，會造成集裝箱和船艙或汽車相撞，有可能造成集裝箱解題或者損壞汽車等運輸工具，因此需要集裝箱就位準(zhǔn)確而平穩(wěn)。而起重機應(yīng)用的環(huán)境多在戶外，特別是碼頭、海邊，風(fēng)速極大，根據(jù)統(tǒng)計，傳統(tǒng)的裝卸設(shè)備在每個集裝箱起卸時，平均約有超過30%的時間浪費在固定其搖晃不定的落點上，這部分操作通常由人工完成，浪費了大量的人力勞云力。
[0005]研究起重機消擺問題，將對提高貨物調(diào)運效率，縮短工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高質(zhì)量、減少安全生產(chǎn)隱患具有深遠(yuǎn)的意義。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種起重機自動防擺控制系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種起重機自動防擺控制系統(tǒng)，包括起重機本體、所述起重機本體包括支架主體和運行小車，小車下懸掛有吊具，小車上安裝有小車位置傳感器，吊具上安裝有高度傳感器、速度傳感器和和距離探測器，集裝箱頂面安裝有中心位置傳感器，小車位置傳感器用于采集小車位置信息，高度傳感器用于測量吊具高度，距離探測器用于采集吊具至地面或集裝箱頂面的距離，速度傳感器用于測量吊具的運行速度和角速度，中心位置傳感器用于采集集裝箱頂面中心位置信息，小車位置傳感器、高度傳感器、速度傳感器、距離探測器和中心位置傳感器采集到的信息均發(fā)送至控制器。
[0009]吊具底部具有收納箱，所述收納裝置中設(shè)置有液壓驅(qū)動裝置和吊爪，所述液壓驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動吊爪收納入收納裝置或自收納裝置中伸出。
[0010]起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法如下:
(1)定位集裝箱；
(2)下放空載吊具；
(3)根據(jù)吊具速度傳感器傳來的速度和角速度，以及小車的當(dāng)前位置和吊具高度，控制器控制小車進行相應(yīng)方向和速度的運行，當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，繼續(xù)后續(xù)步驟； (4)將吊具連接至集裝箱；
(5)微處理器控制吊具收放裝置提升；
(6)控制小車行進至集裝箱落載位置上方；
(7)微處理器控制吊具落載。
[0011]作為控制方法的優(yōu)選方案，在步驟(2)和步驟(7)過程中執(zhí)行步驟(3)，微處理器啟動防擺操作。
[0012]作為控制方法的優(yōu)選方案，所述步驟(3)具體包括:當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于速度切換距離閾值時，放慢下落速度；直至距離探測器采集到的距離信息小于或等于預(yù)先設(shè)定的吊裝距離閾值時，停止吊具的下放。
[0013]作為控制方法的優(yōu)選方案，所述步驟(4)采用人工操作方式或者自動操作方式，采用人工操作時，由現(xiàn)場操作人員將各個吊爪與集裝箱上的吊點連接；當(dāng)采用自動操作方式時，由微處理器判斷吊爪和吊點是否對準(zhǔn)，當(dāng)對準(zhǔn)時則控制自動式吊爪打開穿過吊點后扣緊，完成吊具的自動連接。
[0014]作為控制方法的優(yōu)選方案，所述步驟(7)具體包括:當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于落載速度切換閾值時，放慢下落速度；當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于防擺操作閾值時，執(zhí)行步驟(3)，當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，繼續(xù)以慢速下落至吊具與集裝箱頂面的距離為零后停止下落。
[0015]本發(fā)明通過在自動控制步驟中，在兩個階段——吊具與集裝箱連接之前、集裝箱落載至地面之前進行防擺控制，采用電子防擺方式進行防擺糾偏操作，使得吊具落點穩(wěn)定，擺動幅度小，有效地減少了糾正吊具搖擺的操作時間。此外通過吊爪的收納，進一步減少了吊具的晃動幅度。
[0016]
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0018]一種起重機自動防擺控制系統(tǒng)，包括起重機本體、所述起重機本體包括支架主體和運行小車，小車下懸掛有吊具，小車上安裝有小車位置傳感器，吊具上安裝有高度傳感器、速度傳感器和和距離探測器，集裝箱頂面安裝有中心位置傳感器，小車位置傳感器用于采集小車位置信息，高度傳感器用于測量吊具高度，距離探測器用于采集吊具至地面(或集裝箱頂面)的距離，速度傳感器用于測量吊具的運行速度和角速度，中心位置傳感器用于采集集裝箱頂面中心位置信息，小車位置傳感器、高度傳感器、速度傳感器、距離探測器和中心位置傳感器采集到的信息均發(fā)送至控制器。
[0019]由于吊具底部具有吊爪，吊爪會對吊具的擺動起到推波助瀾的作用，因此我們在吊具底部還設(shè)置有收納箱，所述收納箱中設(shè)置有液壓驅(qū)動裝置和吊爪，所述液壓驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動吊爪收納入收納裝置或自收納裝置中伸出。
[0020]本系統(tǒng)的工作原理如下:
(I)定位集裝箱； 通過集裝箱頂面的中心位置傳感器獲取集裝箱的中心位置，并控制小車運行至該位置上方，是的小車位置傳感器信息與中心位置傳感器采集到的信息相等。(這里的位置信息應(yīng)為平面二維信息)
(2)下放空載吊具；
此步驟應(yīng)分為兩階段，第一階段是快速放落，第二階段是慢速放落，在吊具與集裝箱位置接近時切換為慢速放落，因此我們應(yīng)設(shè)定速度切換距離閾值和吊裝距離閾值，當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于速度切換距離閾值時，放慢下落速度；直至距離探測器采集到的距離信息小于或等于預(yù)先設(shè)定的吊裝距離閾值時。停止吊具的下放。
[0021](3)微處理器啟動防擺操作:根據(jù)吊具速度傳感器傳來的速度和角速度，以及小車的當(dāng)前位置和吊具高度，控制器控制小車進行相應(yīng)方向和速度的運行，我們也可以直接采用德國西門子公司的電子防擺器與小車驅(qū)動機構(gòu)相連，電子防擺器根據(jù)上述信息控制小車的運行。當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，停止防擺操作，繼續(xù)后續(xù)步驟。
[0022](4)將吊具連接至集裝箱；該步驟可以由人工操作或者自動操作，采用人工操作時，由現(xiàn)場操作人員將各個吊爪與集裝箱上的吊點連接。如果采用自動操作方式，應(yīng)在吊爪和吊點上都安裝位置傳感器，這些位置傳感器采集吊爪和吊點的位置信息并傳輸至控制器，由數(shù)據(jù)處理設(shè)備判斷吊爪和吊點是否對準(zhǔn)，當(dāng)對準(zhǔn)時則控制自動式吊爪打開穿過吊點后扣緊，完成吊具的自動連接。
[0023]當(dāng)?shù)踝κ湛s進收納箱時，該步驟之前還包括吊爪伸出步驟；
(5)微處理器控制吊具收放裝置提升；
(6)控制小車行進至集裝箱落載位置上方；集裝箱的落載位置可根據(jù)落載位置集裝箱的中心位置傳感器取得，當(dāng)落載位置無集裝箱時，可在落載位置中心點設(shè)置位置傳感器以為微處理器提供落載位置中心點。
[0024]( 7 )微處理器控制吊具落載。
[0025]此步驟也應(yīng)分為兩階段，第一階段是快速放落，第二階段是慢速放落，在吊具與集裝箱位置接近時切換為慢速放落，因此我們應(yīng)設(shè)定落載速度切換閾值和防擺操作閾值，當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于落載速度切換閾值時，放慢下落速度；當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于防擺操作閾值時，啟動微處理器防擺操作:
根據(jù)吊具速度傳感器傳來的速度和角速度，以及小車的當(dāng)前位置和吊具高度，控制器控制小車進行相應(yīng)方向和速度的運行，我們也可以直接采用德國西門子公司的電子防擺器與小車驅(qū)動機構(gòu)相連，電子防擺器根據(jù)上述信息控制小車的運行。
[0026]防擺操作閾值應(yīng)非常小，當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，停止防擺操作，繼續(xù)以慢速下落至吊具與集裝箱頂面的距離為零后停止下落。
[0027]本發(fā)明方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種起重機自動防擺控制系統(tǒng)，包括起重機本體、所述起重機本體包括支架主體和運行小車，小車下懸掛有吊具，其特征在于:小車上安裝有小車位置傳感器，吊具上安裝有高度傳感器、速度傳感器和和距離探測器，集裝箱頂面安裝有中心位置傳感器，小車位置傳感器用于采集小車位置信息，高度傳感器用于測量吊具高度，距離探測器用于采集吊具至地面或集裝箱頂面的距離，速度傳感器用于測量吊具的運行速度和角速度，中心位置傳感器用于采集集裝箱頂面中心位置信息，小車位置傳感器、高度傳感器、速度傳感器、距離探測器和中心位置傳感器采集到的信息均發(fā)送至控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重機自動防擺控制系統(tǒng)，其特征在于:吊具底部具有收納箱，所述收納裝置中設(shè)置有液壓驅(qū)動裝置和吊爪，所述液壓驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動吊爪收納入收納裝置或自收納裝置中伸出。
3.—種起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)定位集裝箱； (2)下放空載吊具； (3)根據(jù)吊具速度傳感器傳來的速度和角速度，以及小車的當(dāng)前位置和吊具高度，控制器控制小車進行相應(yīng)方向和速度的運行，當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，繼續(xù)后續(xù)步驟； (4)將吊具連接至集裝箱； (5)微處理器控制吊具收放裝置提升； (6)控制小車行進至集裝箱落載位置上方； (7)微處理器控制吊具落載。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:在步驟(2)和步驟(7)過程中執(zhí)行步驟(3)，微處理器啟動防擺操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟(3)具體包括:當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于速度切換距離閾值時，放慢下落速度；直至距離探測器采集到的距離信息小于或等于預(yù)先設(shè)定的吊裝距離閾值時，停止吊具的下放。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟(4)采用人工操作方式或者自動操作方式，采用人工操作時，由現(xiàn)場操作人員將各個吊爪與集裝箱上的吊點連接；當(dāng)采用自動操作方式時，由微處理器判斷吊爪和吊點是否對準(zhǔn)，當(dāng)對準(zhǔn)時則控制自動式吊爪打開穿過吊點后扣緊，完成吊具的自動連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的起重機自動防擺控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟(7)具體包括:當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于落載速度切換閾值時，放慢下落速度；當(dāng)距離探測器采集到的吊具至集裝箱頂面的距離小于或等于防擺操作閾值時，執(zhí)行步驟(3)，當(dāng)?shù)蹙咚俣葌鞲衅鱾鱽淼乃俣群徒撬俣刃∮陬A(yù)先設(shè)定的閾值時，繼續(xù)以慢速下落至吊具與集裝箱頂面的距離為零后停止下落。
【文檔編號】B66C13/06GK103612984SQ201310630813
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】盛雷軍, 王有路, 任適標(biāo), 穆素波 申請人:安濤(寧波)電器有限公司