CN112079252A - 一种天车吊物防摇控制系统 - Google Patents

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李斌
李弢霖
夏艺萌
王敏学
骆亦琦
梁潇潇
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Abstract

本申请公开一种天车吊物防摇控制系统，与现有技术相比，包括：图像采集模块；与所述图像采集模块相连的图像处理模块；与所述图像处理模块相连防摇数据生成模块；与所述防摇数据生产模块相连的中心分析处理系统；与所述中心分析处理系统相连的车体行进驱动模块。本申请提供的天车吊物防摇控制系统，其能够减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点。

Description

一种天车吊物防摇控制系统
技术领域
本发明涉及一种防摇控制系统，具体涉及一种天车吊物防摇控制系统，属于工业生产及物流设备技术领域。
背景技术
随着全球贸易量的不断提高，港口的吞吐量要求越来越高。在港口不扩建的前提下，提高港口门式起重机天车的运行效率，能够大大提高港口门式起重机的工作效率。
天车是工业生产及物流中不可缺少的设备，可以显著提高生产及运输效率，天车在运行过程中，吊物摆动的幅度不得大于设计值，随着科学技术的发展和生产物流的需要，我们对天车吊物的防摇性质具有更高的要求。
桥式起重机的防摇控制方式，已经经历了人工手动方式、机械分离小车方式、多功能液压方式、带吊具角度检测传感器的电子方式，大多因外围设备太多、结构复杂、可靠性差、维修保养工作量大且价格昂贵，因而实际应用存在诸多问题。如机械分离小车控制摇摆，它是通过横移小车上的分离小车将两组起升绳的顶端向两边分离，产生两个方向相反的水平分力，牵制集装箱前后摆动，以达到控制集装箱摇摆的目的。然而，因绳索长度影响，仍存在相当的摆动，加上货物和起升绳弹性影响了摆动周期，并引起不希望的运动：因附加了牵制绳和滑轮，无疑增加了设备的复杂性。传统的机械防摇设备从实质上看都是通过机械手段来消耗摆动的能量以达到最终消除摇摆的目的，在实际应用中仍存在停机时振动太大等不足。
因此，如何提供一种天车吊物防摇控制系统，其能够减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供一种天车吊物防摇控制系统，其能够减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点。
本申请提供的技术方案如下：
本申请提供一种天车吊物防摇控制系统，包括：图像采集模块；与所述图像采集模块相连的图像处理模块；与所述图像处理模块相连防摇数据生成模块；与所述防摇数据生产模块相连的中心分析处理系统；与所述中心分析处理系统相连的车体行进驱动模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述防摇数据生成模块包括：启动数据处理模块，获取小车启动阶段所需控制的加速度数据；稳定运行数据处理模块；制动数据处理模块，获取小车制动阶段所需控制的加速度数据。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述中心分析数据处理模块包括：数据运算模块；计时计数模块；数字及模拟输入输出模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述中心分析数据处理模块还包括：轴控模块；PID控制模块；模糊控制模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述图像采集模块包括：摄像装置；与所述摄像装置连接的采集计时模块；与所述摄像装置相连的特征匹配模块。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述图像处理模块具体为工控一体机。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述工控一体机通过信号与天车PLC控制器、防摇PLC控制器相连。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述防摇PLC控制器通过信号与天车秤、绝对编码器相连。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述防摇PLC控制器与变频器通过信号相连。
进一步地，在本发明一种优选的方式中，所述天车吊物防摇控制系统还包括：设备检测模块，用于检测设备故障，输出故障信息并报警提示。
本发明提供的一种天车吊物防摇控制系统，与现有技术相比，本发明涉及的天车吊物防摇控制系统包括：图像采集模块，图像采集模块与图像处理模块相连，图像处理模块与防摇数据生成模块相连，防摇数据生产模块与中心分析处理系统相连，中心分析处理系统与车体行进驱动模块相连，如此，本发明实施例提供的天车吊物防摇控制系统其能够减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的天车吊物防摇控制系统的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请如图1所示，本发明实施例提供一种天车吊物防摇控制系统，包括：图像采集模块1；与所述图像采集模块1相连的图像处理模块；与所述图像处理模块相连防摇数据生成模块；与所述防摇数据生产模块相连的中心分析处理系统；与所述中心分析处理系统相连的车体行进驱动模块。
本发明实施例提供的天车吊物防摇控制系统，与现有技术相比，本发明实施例涉及的天车吊物防摇控制系统包括：图像采集模块1，图像采集模块1与图像处理模块相连，图像处理模块与防摇数据生成模块相连，防摇数据生产模块与中心分析处理系统相连，中心分析处理系统与车体行进驱动模块相连，如此，本发明实施例提供的天车吊物防摇控制系统其能够减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点。
具体地，在本发明实施例中，所述防摇数据生成模块包括：启动数据处理模块，获取小车启动阶段所需控制的加速度数据；稳定运行数据处理模块；制动数据处理模块，获取小车制动阶段所需控制的加速度数据。
具体地，在本发明实施例中，所述中心分析数据处理模块包括：数据运算模块；计时计数模块；数字及模拟输入输出模块。
具体地，在本发明实施例中，所述中心分析数据处理模块还包括：轴控模块；PID控制模块；模糊控制模块。
具体地，在本发明实施例中，所述图像采集模块1包括：摄像装置；与所述摄像装置连接的采集计时模块；与所述摄像装置相连的特征匹配模块。
具体地，在本发明实施例中，所述图像处理模块具体为工控一体机2。
具体地，在本发明实施例中，所述工控一体机2通过信号与天车PLC控制器3、防摇PLC控制器4相连。
具体地，在本发明实施例中，所述防摇PLC控制器4通过信号与天车秤5、绝对编码器6相连。
具体地，在本发明实施例中，所述防摇PLC控制器4与变频器7通过信号相连，变频器7与交流电机8相连。
具体地，在本发明实施例中，所述天车吊物防摇控制系统还包括：设备检测模块，用于检测设备故障，输出故障信息并报警提示。
更为具体地阐述，在本发明实施例中，为了实现天车防摇系统，必须建立比较完善的控制系统，因此控制系统主要分为三个层次：执行层、控制层、监控层，其中，执行层是控制系统的底层，主要由图像采集系统、交流电机、天车秤和绝对编码器等组成。控制层是控制系统的核心，主要由变频器和可编程控制器(PLC)组成，控制层设备直接通过现场总线技术完成信息交换。可编程控制器(PLC)是控制层的心脏，完成整个系统开关量和模拟量的检测、起重机控制逻辑表示、功能模块的演算和实现，以及与监控层的信息交换等功能。
其中，监控层主要由本地工控一体机组成，监控层设备通过Erthnet/IP与控制层交换信息，完成设备级的故障检测、显示、图像处理算法及处理系统状态，动态显示历史记录的生成及报表输出打印等功能。
其中，本实施例涉及的绝对编码器，主要用于计算吊绳的实际长度，在建立初步模型建立时，吊物重心估算的重要参数之一，绝对编码器分为单圈和多圈，单圈绝对式编码器，以转动中测量光码盘各道刻线，以获取唯一的编码，当转动超过360度时，编码又回到原点，这样就不符合绝对编码唯一的原则，这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量。多圈绝对式编码器，当中心码盘旋转时，通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮，多组码盘)，在单圈编码的基础上再增加圈数的编码，以扩大编码器的测量范围。在实验过程中，我们采取多圈绝对式编码器。
在本发明实施例中，行车摄像头安装于行车的顶部，并在摄像头正下方，吊具上安装识别标志。在行车运行过程中，连续抓拍识别标志的摆动位置，并把采集的所有帧图像传入图像处理器(工控一体机)。图像采集系统的图像采集必须与采集时刻同步，此时得到的采集数据才是有效数据。设计采用Microscan专业的视觉工具处理，通过模板匹配工具，对视野内的特征进匹配定位得出特征的坐标。
在本发明实施例中，变频器在天车防摇装置中，主要是驱动天车大车、小车的交流电机，实现速度的平滑运行，实现系统的软启动和软停止。除了控制速度外，变频器的应用还有如下特点：
与之前直流系统相比，可以不用制造复杂、价格昂贵、维护麻烦的直流电动机，而选用方便节能经济的交流电动机，从而节省成本。
与常规电气控制相比，省去了电动机转子侧的大功率电阻加速接触器和电动机正反转交流接触器。
能满足起升机构对调速硬度低频转矩特性及四象限运行的要求，可以长时间低速运行，能有效防止重载空中溜钩现象。
采用矢量控制闭环方式，零速时起升电机也能以满矩输出，实现零速抱闸，可以全速受控，减少抱闸闭合时振动和磨损。
其中，可编程控制器是以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。结合天车的使用工况要求，需要考虑以下因素：
考虑到行车的使用环境，PLC应具有很强的机械和电气性能，耐冲击、电隔离、防污染。
考虑到行车速度和响应快的特点，要求PLC具备很高的响应和解算能力。
拥有各种智能模块和特殊应用模块(如轴控模块、计数模块、PID控制模块、模糊控制模块等)。
PLC应提供全面的自诊断功能，从运行时事件诊断，到所有系统部件的实时诊断，一应俱全。诊断功能如下：IO模块健康状态检测：每个通道的状态检测；断线/短路检测；面板指示。运行时CPU硬件检测：RAM、Flash RAM、外围控制芯片等。网络检测：传送错误检测等。
由上所述，本发明实施例提供的天车吊物防摇控制系统，能够显著减少物件的摆动角度，实现天车的防摇控制，有助于天车准确快速地把物件搬运到指定地点。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种天车吊物防摇控制系统，其特征在于，包括：
图像采集模块；
与所述图像采集模块相连的图像处理模块；
与所述图像处理模块相连防摇数据生成模块；
与所述防摇数据生产模块相连的中心分析处理系统；
与所述中心分析处理系统相连的车体行进驱动模块。
2.根据权利要求1所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述防摇数据生成模块包括：启动数据处理模块，获取小车启动阶段所需控制的加速度数据；稳定运行数据处理模块；制动数据处理模块，获取小车制动阶段所需控制的加速度数据。
3.根据权利要求2所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述中心分析数据处理模块包括：数据运算模块；计时计数模块；数字及模拟输入输出模块。
4.根据权利要求3所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述中心分析数据处理模块还包括：轴控模块；PID控制模块；模糊控制模块。
5.根据权利要求1所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述图像采集模块包括：摄像装置；与所述摄像装置连接的采集计时模块；与所述摄像装置相连的特征匹配模块。
6.根据权利要求5所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述图像处理模块具体为工控一体机。
7.根据权利要求6所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述工控一体机通过信号与天车PLC控制器、防摇PLC控制器相连。
8.根据权利要求7所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述防摇PLC控制器通过信号与天车秤、绝对编码器相连。
9.根据权利要求8所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述防摇PLC控制器与变频器通过信号相连。
10.根据权利要求9所述的天车吊物防摇控制系统，其特征在于，所述天车吊物防摇控制系统还包括：设备检测模块，用于检测设备故障，输出故障信息并报警提示。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114314350A (zh) * 2022-03-02 2022-04-12 聚时科技(江苏)有限公司 一种用于自动行车吊具摆角定位的自动标定方法
TWI804983B (zh) * 2021-01-18 2023-06-11 台達電子工業股份有限公司 基於變頻器架構之橋式天車系統全時程防搖擺的控制方法

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