專利名稱：一種散貨自動化卸船系統及其卸船方法
技術領域：
本發明涉及港口裝卸設備，特別涉及一種散貨自動化卸船系統及 其卸船方法。
背景技術：
目前，港口散貨碼頭采用抓斗卸船時都是手動方式。手動卸船時， 大車、小車、起升及抓斗的動作全部由司機來操作，其效率完全取決
于司機的熟練程度。司機操作容易引起抓斗的搖擺，很大程度上影響 作業效率。司機長時間連續作業時，不僅作業效率大幅度降低，還容 易因視覺疲勞引起少抓、埋斗、不準確卸料等現象。
很多公司也研制了自動方式的抓斗卸船機，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 完成，可以避免手動操作引起的搖擺和不準確卸料，消除了人為因素 的影響，提高了卸船動作的一致性。目前這種自動卸船方式存在兩個 瓶頸，很大程度上制約了其推廣， 一是需要司機預先設定好船艙的內 外側位置，自動作業的前提是假設這個位置在相當長的時間內是固定 不變的。而在實際情況下，由于船艙內物料的變化以及漲潮和落潮的 影響，船身會產生傾斜或上浮。這時采用自動方式卸船就存在撞船的 危險。另外一個是艙內散貨物料分布的不規則，為了達到滿斗，避免 空抓、少抓以及埋斗現象，司機在啟動自動循環時，需要手動設定下 一個循環船艙上方的返回點。因此，目前這種自動卸船方式僅限于單 個循環內的有限自動化，多個循環之間的連接依靠司機的手動調整， 司機也需要經過一段時間的訓練才能達到自動過程和手動調整的協 調操作。隨著港口逐步自動化、數字化、智能化的發展趨勢，散貨碼 頭的全自動化勢在必行。目前的卸船裝置不適合散貨碼頭全自動化的實現。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種散貨自動化卸船系統，該系統能夠 實現船艙位置和物料分布的自動檢測，從而替代司機的手動設置和操 作，實現整艙連續自動卸船功能，達到提高作業效率和保障安全性能
的目的。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是 一種散貨自動化卸船 系統，該系統與起重機連接，它包括主控制單元，主控制單元與多傳 動單元連接，多傳動單元與抓斗控制單元連接，多傳動單元與小車控 制單元連接，多傳動單元與大車控制單元連接，多傳動單元與其它控 制單元連接，其特征在于主控制單元與目標位置掃描單元連接，主控 制單元與交換機連接，目標位置掃描單元與交換機連接，交換機與起 重機維護和監視單元連接。主控制單元與中央監控室連接，主控制單 元與司機室控制臺連接。
其中抓斗控制單元包括與主控制單元連接的第一調速器和第一 編碼器，第一調速器和第一編碼器連接，第一編碼器和開閉電機連接， 開閉電機與抓斗連接，主控制單元還與第二調速器和第二編碼器連 接，第二調速器和第二編碼器連接，第二編碼器和支持電機連接，支 持電機與起重機的抓斗連接。
本發明的另一目的是提供一種散貨自動化卸船方法，該方法能夠 實現船艙位置和物料分布的自動檢測，從而替代司機的手動設置和操 作，實現整艙連續自動卸船功能，達到提高作業效率和保障安全性能 的目的。
為了實現上述目的，本發明的技術方案是 一種散貨自動化卸船 方法，其特征在于它包含以下步驟A、將起重機大車移動到正對船 形中心線的位置，目標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，主控制單元根據掃描情況在司機室控制臺和中央監 控室同時形成物料表面還原圖形；B、主控制單元自動產生優化路徑， 在司機室控制臺和中央監控室顯示該優化路徑，等待司機確認，司機 確認后，主控制單元命令多傳動單元控制起重機進行自動卸船；C、 起重機抓斗抓取物料后，目標位置掃描單元對作業區域進行掃描，主 控制單元自動生成抓斗的返程點，同時也形成相應的物料表面還原圖 形；D、根據物料表面還原圖形判斷抓斗作業完畢后，主控制單元命 令推耙機將船艙內殘留物料堆積，目標位置掃描單元掃描后，主控制 單元再次命令起重機抓斗抓取物料，同步驟C，直至完全卸船。
在本發明中，目標位置掃描單元自動對船艙進行掃描，實現船艙 位置和物料分布的自動檢測，主控制單元根據檢測結果自動產生優化 的卸船路徑，并通過多傳動單元控制執行卸船機各機構電機的驅動控 制。司機室控制臺和中央監控室均與主控制單元連接，可以根據實際 情況中斷自動卸船過程，對設備進行干涉和調整。本發明的優點在于 能夠實現整艙連續自動卸船功能，提高作業效率和保障安全性能，達 到實現散貨碼頭全自動化的目的。
圖1為本發明一實施例的系統框圖
圖2為其中抓斗控制單元的電路框圖
圖3為目標位置掃描單元中的目標位置傳感器的安裝位置示意
圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步的描述。
圖1中的一種散貨自動化卸船系統，它包括主控制單元1，主控 制單元1與中央監控室2連接，主控制單元1與司機室控制臺3連接， 主控制單元1.與多傳動機構4連接，多傳動機構4與抓斗控制單元5 連接，多傳動單元4與小車控制單元6連接，多傳動單元4與大車控 制單元7連接，多傳動單元4與其它控制單元8連接，主控制單元l 與目標位置掃描單元9連接，主控制單元1與交換機8連接，目標位 置掃描單元7與交換機10連接，交換機10與起重機維護和監視單元 ll連接。該散貨自動化卸船系統與起重機相連接。
其中抓斗控制單元5包括與主控制單元1連接的第一調速器51 和第一編碼器52，第一調速器51和第一編碼器52連接，第一編碼 器52和開閉電機53連接，開閉電機53與抓斗54連接，主控制單元 1還與第二調速器55和第二編碼器56連接，第二調速器55和第二 編碼器56連接，第二編碼器56和支持電機57連接，支持電機57與 抓斗54連接。在本發明中，通過第二調速器55來抑制抓斗在移動時 的搖擺，保證機械安全和定位。
主控制單元1執行卸船機手動和自動作業的邏輯控制以及安全 保護的邏輯控制。多傳動單元4執行卸船機各機構電機的驅動控制。 為保證數據傳輸的實時性，本散貨自動化卸船系統主要采用光纖傳輸 方式。
司機只需要把卸船機移動到作業船艙的范圍內，目標位置掃描單 元9自動對船艙進行掃描，確定艙口的位置和高度，以及艙內物料的 分布情況，并以圖形的方式顯示。司機根據物料的分布選擇合適的卸 船策略，主控制單元l自動產生優化的卸船路徑，經司機確認后，自 動開始卸船作業。在自動卸船作業過程中，目標位置掃描單元9隨時 對作業區域進行掃描，及時更新艙口位置、高度以及艙內物料分布的 變化，主控制單元1根據艙口的實際位置和高度自動更新自動卸船作 業的范圍，并根據物料的實際分布自動計算返程點的位置，無需司機 手動設定。司機也可隨時根據實際情況中斷自動卸船過程，對設備進 行干涉和調整，調整結束后可以恢復自動作業，系統繼續自動卸船作 業。在沒有司機干涉的情況下，主控制單元1將自動進行卸船作業直 至整艙卸船作業結束。
本發明中，目標位置掃描單元9用來自動識別船舶所在的位置、
船艙的位置、艙口和艙底的高度，以及船艙內的物料種類及其分布情
況。在目標位置掃描單元9中，采用國外先進的目標位置傳感器(TPS) 完成船艙位置、物料種類及分布和返程點的實時檢測三種功能。
目標位置傳感器是基于激光測距的掃描設備，可應用于集裝箱船 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距， 采用激光對目標進行二維高速連續掃描，測量目標表面上各點的距 離，根據各點的激光角度和距離，可以得到各點的三維位置信息。從 這些點的位置信息中，可以采用各種算法提取目標表面形狀特征(如 邊緣)的位置，也可以將目標表面的形狀恢復出來。
目標位置傳感器TPS的安裝位置如圖3所示。安裝點的位置在前 大梁一側的下方，正對船型的中心線，掃描窗正對水面，使TPS的掃 描范圍能覆蓋最大設計船型。
該散貨自動化卸船系統的工作流程為-
步驟一司機將起重機大車移動到正對船形中心線的位置，目標 位置掃描單元9的目標位置傳感器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根據掃描情況在司機室控制臺3和 中央監控室2同時形成物料表面還原圖形；
步驟二主控制單元l自動產生優化路徑，在司機室控制臺3和中 央監控室2顯示該優化路徑，等待司機確認，司機確認后，主控制單 元1命令多傳動單元4進行自動卸船，多傳動單元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控制起重機工作;
步驟三起重機抓斗抓取一斗物料后，目標位置掃描單元9對作 業區域進行掃描，主控制單元l自動生成抓斗的返程點，并通過多傳 動單元4命令起重機按自動生成的返程點返程，同時也形成相應的物 料表面還原圖形；
步驟四根據物料表面還原圖形判斷抓斗作業完畢后，主控制單 元1命令多傳動單元4通過其它控制單元8控制推耙機將船艙內殘留物 料堆積，目標位置掃描單元9掃描后，主控制單元l再次命令起重機抓 斗抓取物料，同步驟三，直至完全卸船。
權利要求
1、一種散貨自動化卸船系統，該散貨自動化卸船系統與起重機相連接，它包括主控制單元，主控制單元與多傳動單元連接，多傳動單元與抓斗控制單元連接，多傳動單元與小車控制單元連接，多傳動單元與大車控制單元連接，多傳動單元與其它控制單元連接，其特征在于主控制單元與目標位置掃描單元連接，主控制單元與交換機連接，目標位置掃描單元與交換機連接，交換機與起重機維護和監視單元連接。
2、 如權利要求1所述的散貨自動化卸船系統，其特征在于主控 制單元與中央監控室連接，主控制單元與司機室控制臺連接。
3、 如權利要求1或2所述的散貨自動化卸船系統，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速器和第一編碼器，第 一調速器和第一編碼器連接，第一編碼器和開閉電機連接，開閉電機 與抓斗連接，主控制單元還與第二調速器和第二編碼器連接，第二調 速器和第二編碼器連接，第二編碼器和支持電機連接，支持電機與起 重機的抓斗連接。
4、 如權利要求1或2所述的散貨自動化卸船系統，其特征在于 目標位置掃描單元采用目標位置傳感器，該目標位置傳感器安裝在起 重機前大梁一側的下方，正對船型的中心線。
5、 一種散貨自動化卸船方法，其特征在于它包含以下步驟A、 將起重機大車移動到正對船形中心線的位置，目標位置掃描單元掃描 船艙及物料并將掃描情況傳送給主控制單元，主控制單元根據掃描情 況在司機室控制臺和中央監控室同時形成物料表面還原圖形；B、主 控制單元自動產生優化路徑，在司機室控制臺和中央監控室顯示該優 化路徑，等待司機確認，司機確認后，主控制單元命令多傳動單元控 制起重機進行自動卸船；C、起重機抓斗抓取物料后，目標位置掃描 單元對作業區域進行掃描，主控制單元自動生成抓斗的返程點，同時 也形成相應的物料表面還原圖形；D、根據物料表面還原圖形判斷抓 斗作業完畢后，主控制單元命令推耙機將船艙內殘留物料堆積，目標 位置掃描單元掃描后，主控制單元再次命令起重機抓斗抓取物料，同 步驟C，直至完全卸船。
全文摘要
本發明公開了一種散貨自動化卸船系統，其特征在于主控制單元與目標位置掃描單元連接，主控制單元與交換機連接，目標位置掃描單元與交換機連接，交換機與起重機維護和監視單元連接。在本發明中，目標位置掃描單元自動對船艙進行掃描，實現船艙位置和物料分布的自動檢測，主控制單元根據檢測結果自動產生優化的卸船路徑，并通過多傳動單元控制執行卸船機各機構電機的驅動控制。司機室控制臺和中央監控室均與主控制單元連接，可以根據實際情況中斷自動卸船過程，對設備進行干涉和調整。本發明的優點在于能夠實現整艙連續自動卸船功能，提高作業效率和保障安全性能，達到實現散貨碼頭全自動化的目的。
文檔編號B65G67/60GK101112961SQ200610029358
公開日2008年1月30日 申請日期2006年7月25日 優先權日2006年7月25日
發明者包起帆 申請人:包起帆