链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，实现全自动卸货作业，在提高效率的同时减小了司机作业强度。其技术方案为：在原有链斗式连续卸船机控制系统上增加独立的全自动控制器，两套控制系统之间采用通讯连接，使得链斗式连续型卸船机能够在手动操作模式下各机构能实现协调运动；在自动操作模式下，通过第一次司机手动操作进行路径自学习，而后则由全自动控制器完全代替人工进行卸船操作，司机只进行必要的人工干预。

【技术实现步骤摘要】
链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统
本专利技术涉及一种控制系统，尤其涉及在链斗式连续型卸船机上应用的可全自动实现智能控制的系统。
技术介绍
随着码头建设大型化、专业化的发展，以及科学技术不断进步、港口装备设计制造水平不断提高，散货码头的卸船设备也不断在进行升级换代。大型港口卸船设备的高效稳定作业对提高卸船效率、降低卸船成本、缩短船舶停港时间起着决定性作用。目前国内外散货码头的主要卸船设备为抓斗式卸船机，抓斗式卸船机的发展有百年历史，其设计和制造均比较成熟，运行性能可靠以及易于维护保养使其应用于国内为各大小散货码头。但是其物料传送的方式注定在作业时会产生大量的粉尘，虽然配备了相应的除尘技术，但对环境的影响还是存在的。随着社会对节能环保越来越重视，之前不被看好的链斗式连续型卸船机正凭借着其高效、节能、环保等特点逐步应用于国内为专业散货码头。链斗式连续型卸船机的整机结构如图1所示，其主要机构有链斗提升(Bucketelevator，简称BE)机构、BE伸缩机构、BE回转机构、臂架俯仰机构、臂架回转机构及大车行走机构。其工作原理为：物料由链斗提升机构在船舱中连续取料并提升，链斗翻转将物料卸至回转给料盘上，回转给料盘旋转将物料输送至臂架传送带，物料经臂架传送带至输出传输带最后至码头地面传送带上，最后将物料传送至堆场。链斗式连续型卸船机从船舱中进行取料至输送到地面传送带整个过程都是在封闭的环境下进行，有效抑制了卸船作业时产生粉尘对环境的影响。现在很多码头的地面传送带也采用封闭形式，这样整个物料传输过程对环境的影响降到最低。如图2所示，链斗式连续型卸船机在卸货作业时需要几大机构同时协调运动，比如实现在船舱中进行垂直方向卸货时(垂直联动分解运动)需要大车机构及臂架、BE回转机构同时进行动作，通过司机进行手动控制分步完成这些机构动作的话，增加了司机作业难度和强度，而且卸货的效率也大大降低，做不到卸货量的保证。日本住友公司在链斗式连续型卸船机控制技术方面起步的较早，在韩国现代钢铁码头上作业的连续卸船机都使用了住友的控制系统。这套系统由一个独立的PLC作为控制核心，将整机的位置信息、结合各机构的机械参数，能够进行联动控制，即司机通过一个操作手柄，可实现对应各机构的联动动作。该技术对外封闭，没有权限无法观察其内部程序结构，所以应用也受到限制，而且这套系统本身价格昂贵，国内目前没有与其竞争的对手。因而研发设计一套高效的全自动控制系统，能够超越原来的控制理论、提高技术含量和市场竞争力。而且国内这这方面目前技术空白，本专利的实施也是打破国外公司在这方面的技术垄断，使得在国内整个行业的技术上了一个台阶。
技术实现思路
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。本专利技术的目的在于解决上述问题，提供了一种链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，通过增加全自动控制系统，使得司机在作业时操控更简单，而且能够实现全自动卸货作业，在提高效率的同时减小了司机作业强度。本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，包括卸船机主控制器、全自动控制器以及工控机，卸船机主控制器和工控机建立通讯连接，全自动控制器和卸船机主控制器建立通讯连接，其中全自动控制器进一步包括：整机空间坐标系分析转换模块，对链斗式连续型卸船机建立模型，并在链斗式连续型卸船机的运动关节处定义空间坐标系，基于链斗式连续型卸船机的各部件的尺寸在各坐标系间进行转换；卸船路径学习模块，基于对卸船作业的手动操作进行规划路径的学习；控制输出模块，基于空间坐标系以及规划路径的学习，根据卸船机主控制器给出的命令、位置、信息进行控制输出，将卸船机中各机构的运动方向和运动量回传给卸船机主控制器，以驱动各机构实现卸船机挖掘部按照规划路径进行卸货。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，在整机空间坐标系分析转换模块中，以大车行走作为基坐标，将链斗式连续型卸船机的挖掘部的坐标系转换到基坐标系上。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，卸船路径学习模块在手动操作模式下，通过操作手柄的方向和大小，结合当前臂架回转的角度及机械尺寸，计算得出大车机构、臂架回转机构以及链斗提升回转机构运行的方向和速度，完成一个矩形框的路径学习。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，卸船路径学习模块通过样条插补技术实现链斗式连续型卸船机的挖掘部按照规划路径的点到点的运作。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，卸船机主控制器进行整机外围数据采集、单机构逻辑控制以及安全保护。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，卸船作业的手动操作包括水平横行、垂直横行以及链斗提升垂直升降。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，链斗式连续型卸船机包括链斗提升机构、链斗提升伸缩机构、链斗提升回转机构、臂架俯仰机构、臂架回转机构以及大车行走机构。根据本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的一实施例，全自动控制器和卸船机主控制器之间通过profinet通讯协议进行连接。本专利技术对比现有技术有如下的有益效果：本专利技术针对链斗式连续型卸船机的全自动智能控制系统，在原有链斗式连续卸船机控制系统上增加独立的全自动控制器，两套控制系统之间采用通讯连接，使得链斗式连续型卸船机能够在手动操作模式下各机构能实现协调运动；在自动操作模式下，通过第一次司机手动操作进行路径自学习，而后则由全自动控制器完全代替人工进行卸船操作，司机只进行必要的人工干预。总的来说，本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统可以使得链斗式连续型卸船机在自动化控制方面更进一步，对推广具有环保、节能、高效等特点的连续卸船机的应用更具有意义。附图说明图1示出了链斗式连续型卸船机的整机机构示意图。图2示出了垂直联动动作的分解示意图。图3示出了简化模型以及坐标定义的示意图。图4示出了本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的较佳实施例的原理图。图5示出了卸船机三维仿真图。图6示出了水平、垂直横行控制手柄的示意图。图7示出了臂架俯仰、BE回转控制手柄的示意图。具体实施方式在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。图1示出了链斗式连续型卸船机的整机机构，请参见图1，链斗式连续型卸船机由下而上主要的运行机构为：大车行走机构11(GantryTravelling)、臂架回转机构12(BoomSlewing)、臂架俯仰机构13(BoomLuffing)、BE回转机构14(BESlewing)、BE摆动机构15(BESwing)以及挖掘部伸缩机构16(BETelescopic)。图4示出了本专利技术的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统的较佳实施例的原理，请参见图4，本实施例的链斗式连续型卸船机全自动智能控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，包括卸船机主控制器、全自动控制器以及工控机，卸船机主控制器和工控机建立通讯连接，全自动控制器和卸船机主控制器建立通讯连接，其中全自动控制器进一步包括：整机空间坐标系分析转换模块，对链斗式连续型卸船机建立模型，并在链斗式连续型卸船机的运动关节处定义空间坐标系，基于链斗式连续型卸船机的各部件的尺寸在各坐标系间进行转换；卸船路径学习模块，基于对卸船作业的手动操作进行规划路径的学习；控制输出模块，基于空间坐标系以及规划路径的学习，根据卸船机主控制器给出的命令、位置、信息进行控制输出，将卸船机中各机构的运动方向和运动量回传给卸船机主控制器，以驱动各机构实现卸船机挖掘部按照规划路径进行卸货。

【技术特征摘要】
1.一种链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，包括卸船机主控制器、全自动控制器以及工控机，卸船机主控制器和工控机建立通讯连接，全自动控制器和卸船机主控制器建立通讯连接，其中全自动控制器进一步包括：整机空间坐标系分析转换模块，对链斗式连续型卸船机建立模型，并在链斗式连续型卸船机的运动关节处定义空间坐标系，基于链斗式连续型卸船机的各部件的尺寸在各坐标系间进行转换，以大车行走作为基坐标，将链斗式连续型卸船机的挖掘部的坐标系转换到基坐标系上；卸船路径学习模块，基于对卸船作业的手动操作进行规划路径的学习；控制输出模块，基于空间坐标系以及规划路径的学习，根据卸船机主控制器给出的命令、位置、信息进行控制输出，将卸船机中各机构的运动方向和运动量回传给卸船机主控制器，以驱动各机构实现卸船机挖掘部按照规划路径进行卸货。2.根据权利要求1所述的链斗式连续型卸船机全自动智能控制系统，其特征在于，卸船路径学习模块在手动操作模式下，通过操作手柄的方向和大小，结合当前臂架回转的角度及机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正权，赵斌，崔杰，朱振华，吕为猛，张向阳，
申请(专利权)人：上海振华重工集团股份有限公司，上海振华重工电气有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31