【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用电永磁和真空组合吸盘实现码头无缆系泊的方法及装置，能利用电永磁+真空组合吸盘、三角架+剪叉组合悬臂、电动升降+配重组合岸基、视觉+超声波+拉压力+位移传感器、主控+中控+掌控式控制终端等组件，根据码头风速/流速/波高/潮位/大气能见度、船舶靠/离泊请求、双目机器视觉、超声波测距、悬臂座位移、悬臂拉压力、船舷板漏磁等信息，通过吸盘充退磁/防漏磁/真空辅助控制、悬臂伸缩/馈能控制、悬臂座升降控制等算法，实现海港或内河码头无缆自动系泊、船舶减摇并回馈电能。
技术介绍
1、随着全球贸易、水路运输和港口物流的不断发展，船舶系泊安全及效率、岸桥装卸作业效率、码头泊位利用率是保障港口运营安全、制约进疏港周期、提高物流服务质量、降低产业链成本的关键环节。传统缆绳系泊方式具有系/解泊安全隐患大、作业效率低、且须随码头潮位和船舶装载变化及时松/紧缆等缺点：①未及时松缆会造成系泊缆绳超负荷工作、增加意外或疲劳破断风险，严重威胁码头操作人员安全，全球每年因断缆事故导致上百人伤亡；②未及时紧缆会造成系泊船舶运动量加大，进而使码头装卸作业效率大幅降低，集装箱码头甚至会降低一半以上。针对上述有缆人工系泊的诸多缺点，国外以真空系泊和电永磁系泊为代表的无缆自动系泊技术已得到逐步应用，但仍存在诸多不足（尤其是电永磁系泊技术）影响进一步推广普及。
2、1）现有真空系泊系统采用真空吸盘吸附，真空吸盘虽具有自重相对较轻、不易损伤被吸面、被吸件无须铁磁材质、无磁饱和漏磁影响、吸力受被吸面平整度影响小等优点，但存在吸放响应慢（吸盘吸放移位时
3、2）现有真空（或电永磁）系泊系统的悬臂通常采用液压缸驱动，液压缸虽具有推力体积比大、耐重载抗冲击等优点，但存在支持系统复杂、占用空间大、功耗大效率低、易泄油污染、运维成本高等缺点。而电动缸能通过滚珠/柱丝杠、伺服电机、缸体及光轴等一体化总成将旋转运动转为直线运动，相比液压缸具有节能环保（运行效率高，无液压油污染）、安全可靠（多重故障诊断保护，易实现电机制动及抱闸自锁，内置力传感器易实现过载保护，无高压容器爆破和液压锁失灵风险）、定位精度高（内置绝对值编码器易实现高精度定位控制）、高速高负载（可选直线速度高、推/拉力大）、运维成本低（密封要求低，无易损易耗部件，故障隔离/排查方便）、环境适应性强（可适应高/低温、防腐/爆、砂尘、涉水等恶劣工况）、结构紧凑体积小（无需接头、管道、阀门、液压泵、过滤器、蓄能器等液压组件）、长寿命低噪音（平均无故障使用时间远长于液压缸）、电能回收效率高（随动运行时可通过电机回馈制动方式实现电能高效回收）等优点；目前已广泛应用于多种直线驱动场合，是液压缸的更新换代产品。
4、3）现有真空（或电永磁）系泊系统的悬臂通常采用伸缩梁、剪叉或三角架机构：①伸缩梁机构结构简单，多级伸/缩长度比较大，但梁体需承受较大弯矩，机构体积/重量较大，仅可安装在小潮差码头的固定式岸基上。②剪叉机构组件较多，多级伸/缩长度比较大，但叉件需承受较大弯矩，机构体积/重量较大，可安装在大潮差码头和大进深护舷间的升降式岸基上。③三脚架机构组件较多，伸/缩长度比有限（尤其在侧偏时），但杆件不需承受弯矩，机构体积/重量较小，可安装在大潮差码头和小进深护舷间的升降式岸基上。
5、4）现有真空（或电永磁）系泊系统的岸基通常采用固定、趸船（浮码头）或升降机构：①固定式岸基适合安装于低潮差码头前沿地面，要求泊位地面以上始终有足够的船舷板高度供系泊，依靠吸盘吸放移位动作来适应有限的码头潮差和船载吃水变化；该型式虽便于安装和维保，但存在易超限脱泊、悬臂易过载、适用面窄等不足。②趸船式岸基适用于高潮差码头前沿水域，采用系泊趸船承载全系统，虽结构简单、可靠性高、无水下导轨腐蚀，但存在无法主动调节悬臂座高度、悬臂易过载、占用空间大、适用面有限等不足。③升降式岸基适合安装于高潮差码头前沿立面，可通过浮筒或动力升降机构随动或主动调节悬臂座高度，自适应较大的码头潮差和船载吃水变化；浮筒升降机构虽结构简单、无须配重，但占用空间大、无法主动调节悬臂座高度；动力升降机构能主动调节悬臂座高度，选择平整适宜的船舷被吸面，但结构复杂、有配重时占用空间大、无配重时起重功耗大。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有真空和电永磁系泊系统的缺陷，①解决现有电永磁系泊依赖钢质船舷等不足；②解决现有剪叉悬臂机构侧向承载弱、三角架悬臂机构伸/缩长度比小等不足；③解决现有动力升降岸基有配重时占用空间大、无配重时起重功耗大等不足。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、1 解决方案
4、1）针对现有电永磁系泊依赖钢质船舷的不足，采用带电永磁、橡胶圈、真空管路、真空泵的组合吸盘；橡胶圈封装在电永磁吸盘工作面边缘，真空泵安装在悬臂上横轨梁上，真空管路由盘面气孔、吸盘内腔、盘背气阀、输气软管至真空泵；橡胶圈借助磁吸力紧密压合在吸盘与船舷板间，能兼顾真空和电永磁吸盘的各自优势，提升真空吸盘气密性和电永磁吸盘侧向附着力，从而进一步增强船舶纵/横移系泊能力。
5、2）针对现有剪叉悬臂机构侧向承载弱、三角架悬臂机构伸/缩长度比小的不足，采用带三角架伸缩臂和多级剪叉升降机构的组合悬臂；组合吸盘通过三角架伸缩臂与多级剪叉升降机构连接，悬臂伸缩行程由剪叉升/降和伸缩杆伸/缩两段行程组成，剪叉降低或升高、伸缩杆复原或压缩时悬臂伸长或缩短；多级剪叉上/下端通过螺旋拉簧和横轨滚轮在上/下横轨梁中张合运动，电动缸横向铰接于多本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种码头用电永磁+真空组合系泊系统，主要由组合吸盘、组合悬臂、组合岸基、电控单元构成，能利用电永磁+真空组合吸盘、三角架+剪叉组合悬臂、电动升降+配重组合岸基、视觉+超声波+拉压力+位移传感器、主控+中控+掌控式控制终端组件，根据码头风速/流速/波高/潮位/大气能见度、船舶靠/离泊请求、双目机器视觉、超声波测距、悬臂座位移、悬臂拉压力、船舷板漏磁信息，通过吸盘充退磁/防漏磁/真空辅助控制、悬臂伸缩/馈能控制、悬臂座升降控制算法，实现海港或内河码头无缆自动系泊、船舶减摇并回馈电能；其中：
2.根据权利要求1所述的码头用电永磁+真空组合系泊系统，控制软件的算法流程主要包括：
3.根据权利要求1所述的码头用电永磁+真空组合系泊系统，控制软件的操作面板主要包括：海况信息、船舶信息、泊位信息、泊机信息数值输出控件，以及泊位俯视图、泊位正视图、系泊部位监视图表输出控件，以及泊机手动控制、设置、仿真、自动、解泊、空闲、帮助、紧急和退出布尔输入控件；系泊部位监视视频在脱泊时切换至视觉相机输出，系泊时切换至安防相机输出。
【技术特征摘要】
1.一种码头用电永磁+真空组合系泊系统，主要由组合吸盘、组合悬臂、组合岸基、电控单元构成，能利用电永磁+真空组合吸盘、三角架+剪叉组合悬臂、电动升降+配重组合岸基、视觉+超声波+拉压力+位移传感器、主控+中控+掌控式控制终端组件，根据码头风速/流速/波高/潮位/大气能见度、船舶靠/离泊请求、双目机器视觉、超声波测距、悬臂座位移、悬臂拉压力、船舷板漏磁信息，通过吸盘充退磁/防漏磁/真空辅助控制、悬臂伸缩/馈能控制、悬臂座升降控制算法，实现海港或内河码头无缆自动系泊、船舶...
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