CN113353801A - 一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统及方法，系统包括：控制系统、小车行走机构、右侧起升位置编码器、左侧起升位置编码器、吊具、第一寄存器、第二寄存器。控制系统采集小车行走机构的位置信息，利用右侧起升位置编码器采集吊具右侧下方离地高度、利用左侧起升位置编码器采集吊具左侧下方离地高度，并进一步计算吊具的高度。控制系统将小车行走机构位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中。在未收到手动操作信号时，控制系统根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具的姿态。本发明能提高抓箱精准程度、增加安全系数。

Description

一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统及方法

技术领域

本发明涉及港口吊具系统及方法，更具体地说，涉及一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统及方法。

背景技术

现有的港机场桥机械中，对于不同倾斜程度的集装箱，司机多数采取砸箱的操作来使原本平衡的吊具底部着箱后倾斜置于集装箱上，之后再进行后续的提升、放箱操作。

对于装运集装箱的集卡来说，为了保证运输时集装箱的运输牢靠性，都会采用集装箱倾斜放置的方式，这样就使得司机从集卡抓起一个集装箱再放置到堆场中需要的堆放时间较长。同时，这种频繁的砸箱操作会加速机械结构的老化，缩短损耗件使用寿命，如此操作会加大集装箱吊起时发生故障的概率，影响到堆场内集装箱转运的效率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，包括：控制系统、小车行走机构、右侧起升位置编码器、左侧起升位置编码器、吊具、第一寄存器、第二寄存器。控制系统采集小车行走机构的位置信息，利用右侧起升位置编码器采集吊具右侧下方离地高度、利用左侧起升位置编码器采集吊具左侧下方离地高度，并进一步计算吊具的高度。控制系统将小车行走机构位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中。在未收到额外手动姿态操作信号时，控制系统根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具的姿态。

进一步地，还包括左侧起升钢丝、左侧起升卷筒、左侧起升电机、右侧起升钢丝、右侧起升卷筒、右侧起升电机。左侧起升电机连接左侧起升钢丝、左侧起升卷筒，且左侧起升卷筒连接左侧起升位置编码器；右侧起升电机连接右侧起升钢丝、右侧起升卷筒，且右侧起升卷筒连接右侧起升位置编码器。

进一步地，控制系统在吊具运行过程中读取第一寄存器或第二寄存器中的吊具高度及姿态信息，并根据吊具高度及姿态信息控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

进一步地，第一寄存器或者第二寄存器记录手动操作时的吊具高度及姿态信息，并且控制系统在手动操作完成之后读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

进一步地，吊具在上升过程中，控制系统控制吊具维持水平姿态。吊具在下降过程中，控制系统读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，包括：采集小车行走机构的位置信息，采集吊具右侧下方离地高度、吊具左侧下方离地高度，并进一步计算吊具的高度；分别将小车行走机构位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中；在未收到额外手动姿态操作信号时，根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具的姿态。

进一步地，小车行走机构位于集卡道时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息。在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态；在吊具下降过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具高度及姿态。

进一步地，小车行走机构位于堆场时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息；在吊具下降过程中，维持吊具水平姿态；在吊具上升过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具高度及姿态。

进一步地，小车行走机构从堆场转移至集卡道时，读取第一吊具高度及姿态信息以控制吊具高度；在吊具下降过程中，维持吊具在第一吊具高度及姿态信息中记录的姿态；在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态。

进一步地，小车行走机构从集卡道转移至堆场时，读取第二吊具高度及姿态信息以控制吊具高度；在吊具下降过程中，维持吊具在第二吊具高度及姿态信息中记录的姿态；在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态。

在上述技术方案中，本发明能够提高抓箱精准程度、减少故障发生率、增加安全系数。

附图说明

图1是本发明系统的结构图；

图2是小车行走机构的结构示意图

图3是吊具下降后倾的示意图；

图4是吊具位于集卡道的示意图；

图5是吊具下降前倾的示意图；

图6是吊具位于堆场的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

参照图1，本发明首先公开一种场桥可记忆位置的吊具8半自动倾转控制系统12。如图1所示，该系统主要包括：控制系统12(电气控制房)、小车行走机构7、右侧起升位置编码器10、左侧起升位置编码器11、吊具8、第一寄存器、第二寄存器、左侧起升钢丝1、左侧起升卷筒2、左侧起升电机3、右侧起升钢丝6、右侧起升卷筒5、右侧起升电机4、门框行走机构9等。

如图1所示，门框行走机构9是行吊的主要架构，其结构上呈门字形，底部安装有轮子，可以沿直线往复行走。门字形的顶部安装有小车行走机构7，小车行走机构7沿门框行走机构9的门字形顶部的轨道往复行走，且小车行走机构7的行走方向与门框行走机构9的行走方向互相垂直。通过门框行走机构9和小车行走机构7的互相配合，可以从行、列两个方向分别调整，从而精确定位到具体的集装箱。

此外，继续参照图1，电气控制房固定于门框行走机构9框架内，且电气控制设备皆固定安装于电气控制房内部。左侧起升电机3、右侧起升电机4、左侧起升位置编码器11、右侧起升位置编码器10皆通过电缆与电气控制房内部电气控制设备电气关联。

司机可操作控制系统12使小车行走机构7前进、后退移动，从而改变集装箱摆放位。对于小车行走机构7运动方向来说，小车行走机构7运动至最远离电气控制房的位置为集卡通行车道(总长度为2.5米，即“集卡道”)，其余小车行走机构7运动区域为集装箱摆放区(即“堆场”)。

图2示出了小车行走机构7的具体结构示意图。小车行走机构7主要包括右侧起升位置编码器10、左侧起升位置编码器11、左侧起升钢丝1、左侧起升卷筒2、左侧起升电机3、右侧起升钢丝6、右侧起升卷筒5、右侧起升电机4。

左侧起升卷筒2和左侧起升电机3相对固定于小车行走机构7上方，右侧起升卷筒5与右侧起升电机4相对固定于小车行走机构7上方。左侧起升位置编码器11同轴固定于左侧起升卷筒2尾部，可同轴跟转，右侧起升位置编码器10同轴固定于右侧起升卷筒5尾部，可同轴跟转。

左侧起升电机3连接左侧起升钢丝1、左侧起升卷筒2，且左侧起升卷筒2连接左侧起升位置编码器11，右侧起升电机4连接右侧起升钢丝6、右侧起升卷筒5，且右侧起升卷筒5连接右侧起升位置编码器10。

具体而言，左侧起升卷筒2与左侧起升电机3通过减速箱连接，左侧起升电机3运动时可带动左侧起升卷筒2运动，即顺时针或逆时针旋转。左侧起升钢丝1缠绕于左侧起升卷筒2的沟槽内，当左侧起升卷筒2转动时，左侧起升钢丝1出绳点下方会缩短或变长。

类似的，右侧起升卷筒5与右侧起升电机4通过减速箱连接，右侧起升电机4运动时可带动右侧起升卷筒5运动，即顺时针或逆时针旋转。右侧起升钢丝6缠绕于右侧起升卷筒5的沟槽内，当右侧起升卷筒5转动时，右侧起升钢丝6出绳点下方会缩短或变长。

如图1、图2和图3所示，左侧起升钢丝1与吊具8左侧两端连接。右侧起升钢丝6与吊具8右侧两端连接。

当左侧起升电机3转动上升或下降时，会通过左侧起升卷筒2、左侧起升钢丝1机械关联带动吊具8左侧抬高或降低。当右侧起升电机4转动上升时或下降时，会通过右侧起升卷筒5、右侧起升钢丝6机械关联带动吊具8右侧抬高或降低。当左侧起升电机3与右侧起升电机4同时上升或下降时，会通过相关机械关联带动吊具8整体上升或下降。

结合图1-图3可见，司机可操作控制系统12使吊具8垂直方向上升或下降、吊具8左倾(右侧起升钢丝6与吊具8连接处水平位置高于左侧起升钢丝1与吊具8连接处)、吊具8右倾(左侧起升钢丝1与吊具8连接处水平位置高于左侧起升钢丝1与吊具8连接处)。同时，控制系统12采集小车行走机构7的位置信息，利用右侧起升位置编码器10采集吊具8右侧下方离地高度、利用左侧起升位置编码器11采集吊具8左侧下方离地高度，并进一步计算吊具8的高度。

作为本发明的一种优选实施方式，控制系统12采集小车行走机构7的位置信息，通过右侧起升位置编码器10采集吊具8右侧下方离地高度，通过左侧起升位置编码器11采集吊具8左侧下方离地高度，吊具8高度为左右侧编码器高度值的平均值。

在采集到信息之后，控制系统12将小车行走机构7位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构7位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中。

控制系统12在吊具8运行过程中读取第一寄存器或第二寄存器中的吊具高度及姿态信息，并根据吊具高度及姿态信息控制左侧起升卷筒2和右侧起升卷筒5的运行。

作为本发明的一种实施方式，在未收到额外手动姿态操作信号时，控制系统12根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具8的姿态。

作为本发明的一种实施方式，第一寄存器或者第二寄存器记录手动操作时的吊具高度及姿态信息，并且控制系统12在手动操作完成之后读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒2和右侧起升卷筒5的运行。

作为本发明的一种实施方式，吊具8在上升过程中，控制系统12控制吊具8维持水平姿态。吊具8在下降过程中，控制系统12读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒2和右侧起升卷筒5的运行。

根据本发明的系统，本发明可以采用如下的控制方法：

姿态自动控制功能开启后，小车行走机构7位置处于集卡道时，若激活记忆指令,则吊具高度及姿态信息(左侧与右侧)会且仅会存储于第一寄存器内(寄存器1)，信息读取时亦然。小车行走机构7位置处于堆场时，若激活记忆指令,则吊具高度及姿态信息(左侧与右侧)会且仅会存储于第二寄存器内(寄存器2)，信息读取时亦然。

当司机未进行额外手动姿态操作使吊具8姿态发生改变，控制系统12会实时读取吊具8的位置信息并给左侧起升电机3及右侧起升电机4命令使电机速度相同，保持吊具8姿态维持不变，即维持水平姿态。若由于各种扰动使吊具8姿态改变，控制器会读取寄存器1或寄存器2中记忆的位置(即位置环控制)来实时动态微调电机速度，使吊具8恢复原姿态并持续动态维持。

本发明所述控制是一种闭环控制，吊具8姿态为被控对象，执行元件为左侧起升电机3与右侧起升电机4，负反馈原件为左侧起升位置编码器11与右侧起升位置编码器10。由上位机进行扫描周期为10ms的程序执行，控制电机转速并由位置编码器进行位置数据反馈加以补偿，通过相关机械关联，最终使吊具8姿态保持为目标值。

当控制系统12检测到吊具8由意外因素引起的倾斜角度过大时，会立即停止电机输出、启动制动功能并进行报警，直到维护人员介入处理，以紧急制动的方式来保证机械设备及人员安全。

下面通过几个实施例来进一步说明本发明的控制方法。

实施例1

小车行走机构7位于集卡道时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息。在吊具8上升过程中，维持吊具8水平姿态；在吊具8下降过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具8高度及姿态。

如图3所示，当操作司机操作小车行走机构7至集卡道时，可对集卡道处的集装箱(集卡拖运)进行观测，并通过手动操作调整吊具8使其倾斜角度与集装箱倾斜角度匹配，操作电气控制房内的记忆设定按钮。如此操作后，每次司机操作吊具8下降，吊具8都会自动进行姿态调整并维持记忆时的姿态(左倾、右倾或水平)。

如图4所示，当操作司机在集卡道内操作吊具8上升，吊具8会自动恢复水平姿态并动态维持。若途中再次操作吊具8下降，则吊具8会重新改变姿态至记忆时的姿态并在下降过程中动态维持。

实施例2

小车行走机构7位于堆场时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息；在吊具8下降过程中，维持吊具8水平姿态；在吊具8上升过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具8高度及姿态。

如图5所示，当操作司机操作小车行走机构7至堆场时，可对堆场摆放区进行观测，并通过手动操作调整吊具8使其倾斜角度与堆场摆放面匹配，操作电气控制房内的记忆设定按钮(若摆放面为平面，可不改变吊具8倾斜度)。如此操作后，每次司机操作吊具8下降，吊具8都会自动进行姿态调整并维持记忆时的姿态(左倾、右倾或水平)。

如图6所示，当操作司机在堆场内操作吊具8上升，吊具8会自动恢复水平姿态并动态维持。若途中再次操作吊具8下降，则吊具8会重新改变姿态至记忆时的姿态并在下降过程中动态维持。

实施例3

小车行走机构7从堆场转移至集卡道时，读取第一吊具高度及姿态信息以控制吊具8高度；在吊具8下降过程中，维持吊具8在第一吊具高度及姿态信息中记录的姿态；在吊具8上升过程中，维持吊具8水平姿态。

当操作司机操作小车行走机构7从集卡道转移至堆场时，控制系统12会读取寄存器2内的数据，其关联姿态会自动改变为在堆场时记忆的姿态。若司机操作吊具8下降，则吊具8会重新调整姿态至堆场时记忆的姿态并维持。若原先未对堆场区域内的吊具8的姿态做记忆操作，则吊具8默认维持水平姿态。吊具8上升则姿态恢复为水平姿态并维持。

实施例4

小车行走机构7从集卡道转移至堆场时，读取第二吊具高度及姿态信息以控制吊具8高度；在吊具8下降过程中，维持吊具8在第二吊具高度及姿态信息中记录的姿态；在吊具8上升过程中，维持吊具8水平姿态。

当操作司机操作小车行走机构7从堆场转移至集卡道时，控制系统12会读取寄存器1内的数据，其关联姿态会自动改变为在集卡道时记忆的姿态。若司机操作吊具8下降，则吊具8会重新调整姿态至集卡道时记忆的姿态并维持。若原先未对集卡道区域内吊具8的姿态做记忆操作，则吊具8默认维持水平姿态。吊具8上升则姿态恢复为水平姿态并维持。

综上所述，本发明具有以下的有益效果：

1.本发明的所述的控制是对双起升电机场桥起重机械的起升电机进行控制，从而实现对吊具的姿态控制。该控制可在司机分别设定好集卡车道与堆场车道吊具的倾斜角度后，电机自动进行速度计算，以完成吊具姿态的调整。抓箱与放箱可设置不同的倾斜角度，仅需进行一次记忆设置。如更换堆场，亦可重新对所需倾斜角度进行设置。

2.本发明大大减少了司机对抓放箱时吊具姿态调整所进行的操作时间，避免了不同灯光、颜色、观察角度等外围因素引起的司机判断误差，提高抓箱精准程度。

3.本发明涉及对电机速度的控制，可使机构的两个起升电机速度差动后同步，以实现吊具姿态的保持。

4.本发明涉及过倾斜保护，可动态监控吊具倾斜角度，以避免由于某种意外而导致吊具倾斜角度偏差过大，以保护机构及集装箱。

5.本发明涉及吊具角度记忆存储及清零功能，可使司机自由选择功能是否开启，并根据堆场、集卡实际情况进行吊具角度设置。

6.本发明可有效提升对场内集装箱转运效率，同时减少故障发生率。

7.本发明可使司机避免诸多对机械结构会产生较大冲击的操作，延长损耗件的使用寿命，大幅降低故障发生概率，增加安全系数。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，其特征在于，包括：

控制系统、小车行走机构、右侧起升位置编码器、左侧起升位置编码器、吊具、第一寄存器、第二寄存器；

所述控制系统采集小车行走机构的位置信息，利用右侧起升位置编码器采集吊具右侧下方离地高度、利用左侧起升位置编码器采集吊具左侧下方离地高度，并进一步计算吊具的高度；

所述控制系统将小车行走机构位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中；

在未收到额外手动姿态操作信号时，所述控制系统根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具的姿态。

2.如权利要求1所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，其特征在于，还包括：

左侧起升钢丝、左侧起升卷筒、左侧起升电机、右侧起升钢丝、右侧起升卷筒、右侧起升电机；

所述左侧起升电机连接左侧起升钢丝、左侧起升卷筒，且所述左侧起升卷筒连接所述左侧起升位置编码器；

所述右侧起升电机连接右侧起升钢丝、右侧起升卷筒，且所述右侧起升卷筒连接所述右侧起升位置编码器。

3.如权利要求2所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，其特征在于：

所述控制系统在吊具运行过程中读取第一寄存器或第二寄存器中的吊具高度及姿态信息，并根据吊具高度及姿态信息控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

4.如权利要求2所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，其特征在于：

所述第一寄存器或者第二寄存器记录手动操作时的吊具高度及姿态信息，并且控制系统在手动操作完成之后读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

5.如权利要求2所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制系统，其特征在于：

所述吊具在上升过程中，所述控制系统控制吊具维持水平姿态；

所述吊具在下降过程中，所述控制系统读取第一寄存器或者第二寄存器记录的吊具高度及姿态信息，以此控制左侧起升卷筒和右侧起升卷筒的运行。

6.一种场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，其特征在于，包括：

采集小车行走机构的位置信息，

采集吊具右侧下方离地高度、吊具左侧下方离地高度，并进一步计算吊具的高度；

分别将小车行走机构位于集卡道时的吊具高度及姿态信息存储于第一寄存器中，并将小车行走机构位于堆场时的吊具高度及姿态信息存储于第二寄存器中；

在未收到额外手动姿态操作信号时，根据第一寄存器或者第二寄存器的吊具高度及姿态信息来调节吊具的姿态。

7.如权利要求6所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，其特征在于：

小车行走机构位于集卡道时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息；

在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态；

在吊具下降过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具高度及姿态。

8.如权利要求6所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，其特征在于：

小车行走机构位于堆场时，记录手动操作的吊具高度及姿态信息；

在吊具下降过程中，维持吊具水平姿态；

在吊具上升过程中，读取吊具高度及姿态信息并自动控制吊具高度及姿态。

9.如权利要求6所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，其特征在于：

小车行走机构从堆场转移至集卡道时，读取第一吊具高度及姿态信息以控制吊具高度；

在吊具下降过程中，维持吊具在第一吊具高度及姿态信息中记录的姿态；

在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态。

10.如权利要求6所述的场桥可记忆位置的吊具半自动倾转控制方法，其特征在于：

小车行走机构从集卡道转移至堆场时，读取第二吊具高度及姿态信息以控制吊具高度；

在吊具下降过程中，维持吊具在第二吊具高度及姿态信息中记录的姿态；

在吊具上升过程中，维持吊具水平姿态。

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