CN1987693A - 装船机自动作业控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种装船机自动作业控制方法，包括：建立一保存预定的装船作业数据的预定装船作业数据库；侦测到需要装载的船只靠近装船机并对该船只进行身份验证；通过身份验证，指示装船机开始自动装船作业；侦测需要装载的船只的舱口尺寸及形状，与预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，开始装船作业；根据预定的装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并维持作业机构按照预定的作业轨迹作业；侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。

Description

装船机自动作业控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及装船机械的控制技术，更具体地说，涉及一种装船机自动作业控制方法及控制装置。

背景技术

全球贸易一体化的发展促进了全球范围内对散料运输的需求，随之而来的，是对大型、高效的散货自动装卸船机的需求。在以往的散料装船方式中，由于现场环境的限制，加之检测手段的不足，大多是以人工操作为主，现场作业不仅要求司机室有司机进行操作，同时还需要号手在现场配合装船作业。作业基本依据于人工操作，作业效率不高，且操作成本比较大。国内外对装船自动化的研制开发一直没有止过，但分析以往的装船机全自动系统，大多侧重于单机的考虑，对中控系统的信息资源利用不多，且在物料检测手段上，或多或少存在一些问题，在实际操作过程中，往往还需要大量的人工辅助，大大削弱了自动化的过程。

于是，就需要一种能够进行自动装船的技术。

发明内容

本发明针对上述存在的缺陷，旨在提供一种新型的装船机全自动控制技术，结合中控室远程管理和传感检测技术，利用好中控系统的信息资源，并由监控系统实时进行数据交换，由码头地面中控室或机上来实现对装船机的远程操作，以达到装船机的作业自动化。

根据本发明的一方面，提供一种装船机自动作业控制方法，包括：建立一预定装船作业数据库，并在该数据库中保存预定的装船作业数据；侦测到需要装载的船只靠近装船机，利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证；通过身份验证，指示装船机开始自动装船作业；侦测所述需要装载的船只的舱口尺寸及形状，与预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则中止装船作业；根据预定的装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并维持作业机构按照预定的作业轨迹作业；侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据包括需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息，所述对船只进行身份验证包括利用所保存的需要装载的船只的信息进行身份验证。

根据本发明的一实施例，该需要装载的船只的信息还包括舱口信息，至少包括舱口的尺寸和形状，所述侦测需要装载的船只的舱口尺寸及形状并与预定装船作业数据进行比较包括将侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括作业方式、作业轨迹；所述装船机对应的作业机构包括：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，以及所述控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业包括根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括装载量信息，当舱内的物位量达到预定的装载量时，中止自动装船作业，并向装船机发出结束指令；其中所述向装船机发出结束指令还包括：装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据中需要装载的船只的信息还包括：船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量。

根据本发明的第二方面，提供一种装船机自动作业控制装置，包括：存储装置，存储预定装船作业数据库，该数据库中存储有预定的装船作业数据；控制器，连接到存储装置，根据所述预定的装船作业数据控制装船机的自动作业；船只侦测装置，侦测需要装载的船只，当船只靠近装船机时，该船只侦测装置向控制器发送船只身份验证请求，控制器利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证；如果通过身份验证，则控制器指示装船机开始自动装船作业；作业监控装置，侦测所述需要装载的船只的舱口尺寸及形状并发送给控制器，控制器将侦测得到的舱口尺寸及形状与作业数据库存储的预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，控制器指示装船机开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则控制器指示中止装船作业；其中，所述控制器根据作业数据库存储的预定装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，所述作业监控装置监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并向控制器提供反馈信息以维持作业机构按照预定的作业轨迹作业；物量测量装置，侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，报告控制器，控制器中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据包括需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息，所述船只侦测装置和控制器利用所保存的需要装载的船只的信息进行身份验证。

根据本发明的一实施例，该需要装载的船只的信息还包括舱口信息，至少包括舱口的尺寸和形状，所述作业监控装置和控制器将侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较以确定所述控制器是否指示装船机开始自动装船作业。

根据本发明的一实施例，所述装船机包括：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括作业方式、作业轨迹；以及作业监控装置和控制器根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括装载量信息，所述物量测量装置侦测到舱内的物位量达到预定的装载量时，报告控制器使控制器中止自动装船作业；以及当装船机收到控制器发出的结束指令时，装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

根据本发明的一实施例，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据中需要装载的船只的信息还包括：船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量。

本发明具有如下的有益效果，装船机采用全自动作业模式，提高了工作效率，节约了生产成本。监控系统能及时监控船舱内的物料装载情况，监控系统实时与中控室和机上相互反馈信息，保证了作业的精确性和安全性。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，

图1是根据本发明的一实施例的装船机自动作业控制方法的流程图；

图2是根据本发明的一实施例的装船机自动作业控制装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步描述本实用新型的技术方案。

本发明揭示了一种装船机自动作业控制方法，该方法用于通用的装船机上，一般而言，装船机包括如下的结构：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，对于本领域的技术人员来说，应当理解这里所述的装船机包括任何一种现有的装船机。

参考图1，图1所示的控制方法100包括：

102.建立一预定装船作业数据库，并在该数据库中保存预定的装船作业数据。根据本发明的实施例，该数据库中包括如下的数据：需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息、至少包括舱口的尺寸和形状的舱口信息、较佳的，该需要装载的船只的信息还包括船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量；在该数据库中还包括如下的数据：作业方式、作业轨迹、装载量。

104.侦测到需要装载的船只靠近装船机，利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证。根据一实施例，该步骤是利用数据库中储存的需要装载的船只的信息进行身份验证。

106.通过身份验证，指示装船机开始自动装船作业。

108.侦测需要装载的船只的舱口尺寸及形状，与预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则中止装船作业。在一实施例中，该步骤将侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较。较佳的，该舱口的尺寸及形状以图形化的形式表示，并且，预定的门限制可设定为，形状符合，尺寸相差在5％以内。

110.根据预定的装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并维持作业机构按照预定的作业轨迹作业。在一实施例中，该步骤利用数据库中保存的装船作业数据还包括作业方式、作业轨迹，根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。根据一实施例，通过安装在装船机臂架上的监控装置，比如摄像机来进行检测。

112.侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。根据一实施例，该步骤利用预定装船作业数据库中保存的装载量信息，当舱内的物位量达到预定的装载量时，中止自动装船作业，并向装船机发出结束指令，侦测船舱的物位量同样可以使用安装在装船机臂架上的监控装置实现。一般，当物量达到船舱容量的90％时，将认为自动装船作业结束。根据一实施例，向装船机发出结束指令还包括：装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

本发明还提供一种装船机自动作业控制装置，用于控制装船机的自动作业，一般而言，装船机包括如下的结构：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，对于本领域的技术人员来说，应当理解这里所述的装船机包括任何一种现有的装船机。参考图2所示，该控制装置200包括：

存储装置202，存储预定装船作业数据库，该数据库中存储有预定的装船作业数据。根据本发明的实施例，该数据库中包括如下的数据：需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息、至少包括舱口的尺寸和形状的舱口信息、较佳的，该需要装载的船只的信息还包括船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量；在该数据库中还包括如下的数据：作业方式、作业轨迹、装载量。

控制器204，连接到存储装置202，根据预定的装船作业数据控制装船机的自动作业。有关控制器204的工作原理将在下面继续介绍。

船只侦测装置206，侦测需要装载的船只，当船只靠近装船机时，该船只侦测装置206向控制器204发送船只身份验证请求，控制器204利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证。根据一实施例，该船只侦测装置206和控制器204时利用所保存的需要装载的船只的信息进行身份验证。如果通过身份验证，则控制器204指示装船机开始自动装船作业。

作业监控装置208，侦测需要装载的船只的舱口尺寸及形状并发送给控制器204，控制器204将侦测得到的舱口尺寸及形状与作业数据库存储的预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，控制器指示装船机开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则控制器指示中止装船作业。在一实施例中，控制器204将作业监控装置208侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较。较佳的，该舱口的尺寸及形状以图形化的形式表示，并且，预定的门限制可设定为，形状符合，尺寸相差在5％以内。在自动装船作业的过程中，控制器204根据作业数据库存储的预定装船作业数据，例如根据一实施例是根据作业方式、作业轨迹控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，比如，根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。同时，在装船作业的过程中，作业监控装置208监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并向控制器204提供反馈信息以维持作业机构按照预定的作业轨迹作业。根据本发明的一实施例，作业监控装置208是由安装在装船机臂架上的诸如摄像机的设备实现。

物量测量装置210，侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，报告控制器，控制器中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。物量测量装置210同样可由安装在装船机臂架上的诸如摄像机的设备实现。一般，当物量达到船舱容量的90％时，将认为自动装船作业结束。根据一实施例，当装船机收到控制器发出的结束指令时，装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

下面介绍应用本发明的技术的一操作实例。可以在自动装船的同时结合人工的监控：

放置控制器的中控室根据作业计划(由作业数据库中的各数据组成，也可保存在作业数据库中)，知道什么时候、在哪个泊位、会来一条什么样的船(船只长宽深、船舱大小、舱口数量、吨位等等)、计划装载量是多少。根据作业计划，中控室把指令下达给指定的装船机。中控室在操作软件上登陆确定身份之后，全自动装船进行准备，固定在装船机臂架上的检测装置自动测绘并且形成舱口尺寸，再把这个舱口尺寸的数据传送至中控室或机上。控制器读取此时的作业计划，同时在中控室把这个舱口尺寸的数据跟数据库中调出的船舱舱口数据自动进行比较。如无大的误差即可通过，否则发出错误警示，退出本次操作并将信息反馈至中控室，等待人工干预。相符后操作界面上数据相符指示灯亮，提示此时数据以匹配，进行下一步操作。根据作业计划提供的信息，自动选择装船机此时的作业方式和作业轨迹。同时通过码头前沿闭路摄像系统和中控室内的显示屏幕，确认船只已经靠泊在指定的泊位，确认装船机上设备一切正常，操作界面系统正常指示灯亮，提示装船自动作业已准备完毕，此时控制器的程序自动询问是否要进行自动装船。中控室确定向装船机发出操作命令，装船机执行命令，按照软件设置的作业轨迹自动移动相应的机械设备至指定点。检测装置同时也计算出了溜筒在舱口平面内跟舱口四周边沿的相对位置关系以供软件自动判断是否实在安全作业范围内(装船机上也装有摄像机，中控室可以通过捕捉视频画面来佐证溜筒跟船舱四周边沿的相对位置。装船机的臂架旋转和溜筒上也装有防止碰撞的检测装置，二重保险作业安全)。根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的轨迹，自动运行大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒；根据舱内物位跟船舱上沿的距离来决定何时结束自动装船流程，并根据作业需求决定是否开始人工手动填仓。全自动装船过程中，操作界面中“自动装船中”按钮亮。作业过程中，运行人工根据现场情况进行作业干预，在确认操作正常后，可继续自动化作业进行。装船结束后，自动将作业结束信息反馈至中控室，中控室向装船机发出“退出作业”命令，装船机自动执行：溜筒缩回—臂架皮带机缩回—臂架仰起—旋转至旋转锚定位—大车运动至码头锚定位。

在上述操作流程中，全线的摄像系统一直给中控室提供实况图像，同时监控系统实时反馈作业信息，与中控室或机上交换信息反馈，以供作业决策用。

本发明具有如下的有益效果，装船机采用全自动作业模式，提高了工作效率，节约了生产成本。监控系统能及时监控船舱内的物料装载情况，监控系统实时与中控室和机上相互反馈信息，保证了作业的精确性和安全性。

Claims (12)

1.一种装船机自动作业控制方法，包括：

建立一预定装船作业数据库，并在该数据库中保存预定的装船作业数据；

侦测到需要装载的船只靠近装船机，利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证；

通过身份验证，指示装船机开始自动装船作业；

侦测所述需要装载的船只的舱口尺寸及形状，与预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则中止装船作业；

根据预定的装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并维持作业机构按照预定的作业轨迹作业；

侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据包括需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息，所述对船只进行身份验证包括利用所保存的需要装载的船只的信息进行身份验证。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，该需要装载的船只的信息还包括舱口信息，至少包括舱口的尺寸和形状，所述侦测需要装载的船只的舱口尺寸及形状并与预定装船作业数据进行比较包括将侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较。

4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括作业方式、作业轨迹；

所述装船机对应的作业机构包括：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，以及所述控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业包括根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括装载量信息，当舱内的物位量达到预定的装载量时，中止自动装船作业，并向装船机发出结束指令；其中

所述向装船机发出结束指令还包括：装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据中需要装载的船只的信息还包括：船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量。

7.一种装船机自动作业控制装置，包括：

存储装置，存储预定装船作业数据库，该数据库中存储有预定的装船作业数据；

控制器，连接到存储装置，根据所述预定的装船作业数据控制装船机的自动作业；

船只侦测装置，侦测需要装载的船只，当船只靠近装船机时，该船只侦测装置向控制器发送船只身份验证请求，控制器利用预定的装船作业数据对该船只进行身份验证；如果通过身份验证，则控制器指示装船机开始自动装船作业；

作业监控装置，侦测所述需要装载的船只的舱口尺寸及形状并发送给控制器，控制器将侦测得到的舱口尺寸及形状与作业数据库存储的预定装船作业数据进行比较，当尺寸及形状的误差不大于一预定门限值时，控制器指示装船机开始装船作业；如果误差大于预定门限值，则控制器指示中止装船作业；其中，所述控制器根据作业数据库存储的预定装船作业数据，控制装船机对应的作业机构按照预定的作业轨迹进行装船作业，以及，在装船作业的过程中，所述作业监控装置监视作业机构与船舱的相对位置，防止作业机构与船舱发生碰撞并向控制器提供反馈信息以维持作业机构按照预定的作业轨迹作业；

物量测量装置，侦测船舱的物位量，当船舱内的物位量达到预定量时，报告控制器，控制器中止自动装船作业，向装船机发出结束指令。

8.如权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据包括需要装载的船只的信息，该需要装载的船只的信息至少包括船只身份信息，所述船只侦测装置和控制器利用所保存的需要装载的船只的信息进行身份验证。

9.如权利要求8所述的控制装置，其特征在于，该需要装载的船只的信息还包括舱口信息，至少包括舱口的尺寸和形状，所述作业监控装置和控制器将侦测获得的舱口的尺寸及形状与预定的舱口尺寸和形状进行比较以确定所述控制器是否指示装船机开始自动装船作业。

10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述装船机包括：自动运动大车机构、旋转机构、伸缩皮带机构和溜筒，

所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括作业方式、作业轨迹；以及作业监控装置和控制器根据检测到的舱内物位情况，按预先设定好的作业轨迹，控制运动大车机构、旋转机构、和伸缩皮带机构，改变落料地点；根据溜筒跟舱内物位的相对距离，自动升降溜筒。

11.如权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据还包括装载量信息，所述物量测量装置侦测到舱内的物位量达到预定的装载量时，报告控制器使控制器中止自动装船作业；以及

当装船机收到控制器发出的结束指令时，装船机执行下列操作，溜筒缩回、臂架皮带机缩回、臂架仰起、旋转至旋转锚定位、大车运动至码头锚定位。

12.如权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述预定装船作业数据库中保存的装船作业数据中需要装载的船只的信息还包括：船只长度、船只宽度、船只深度、船只吨位、舱位数量。

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