CN206692221U - 一种桥式抓斗起重机操控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥式抓斗起重机操控系统，包括上位机、对卡车货箱及物料进行图像采集的图像采集模块、对抓斗起重机本体和抓斗进行定位的定位模块、驱动机构；所述驱动机构包括控制器、变频器和驱动电机，所述上位机的输出端依次通过控制器、变频器和驱动电机电连接，所述图像采集模块的输出端和定位模块的输出端均与上位机电连接。本实用新型能够自动识别卡车货箱及物料的分布情况，实时反馈桥式抓斗起动机和抓斗的位置，单次抓取作业时间短，且能够避免抓斗与卡车发生碰撞事故，抓取效率高。

Description

一种桥式抓斗起重机操控系统

技术领域

本实用新型属于抓斗起重机的操控领域，特别涉及一种桥式抓斗起重机操控系统。

背景技术

散料是指煤、矿石、粮食、水泥等，散料一般存储在料仓中，散料需要从料仓中取出装到卡车货箱中再运走。抓斗起重机主要用于散料的装车作业，由于其装运能力强，已经成为了国内外各种散料场的主要的装车设备。

桥式抓斗起重机属于抓斗起重机的一种，如图1所示，桥式抓斗起重机由抓斗起重机本体1、导轨3、移动小车8、抓斗2组成。抓斗起重机本体1可沿着导轨3移动。移动小车8可在抓斗起重机本体1上移动，同时移动小车8通过钢丝绳9带动抓斗2上下移动。当卡车7停靠在料仓5旁边的停车位时，桥式抓斗起重机运行到料仓5上空，然后对料仓5中的物料4进行抓取，抓取完成后抓斗2进行提升，然后桥式抓斗起重机运行至卡车货箱6正上方放下抓斗2，当抓斗2快接近卡车货箱6时，抓斗2进行松开将抓斗2中的物料4放入卡车货箱6中。

对于桥式抓斗起重机而言，桥式抓斗起重机的生产能力与抓斗2的抓取能力和抓斗2的运行效率有关。由于桥式抓斗起重机的驾驶舱与物流相距较远，操作人员的视野有限，操作人员在驾驶舱操作过程中，完全依靠人眼或经验判断卡车货箱6及物料4的分布情况，再通过经验手动控制驱动电机（包括大车走行电机、小车走行电机和抓斗升降电机）带动抓斗起重机本体1和抓斗2运行至目标位置。不同的操作人员的操作水平和熟练程度不同对桥式抓斗起重机的生产能力有较大的影响。抓斗2从料仓5抓取物流至卡车货箱6的运动轨迹的规划和控制直接决定单次抓取作业的时间，从而决定了桥式抓斗起重机的生产能力。

可见，在现有技术中，由于桥式抓斗起重机的操作严重依赖于操作人员的操作经验和工作责任心，操作人员的情绪、操作水平、工作责任心等原因都有可能导致误操作，造成抓斗可能与卡车相撞发生碰撞事故，抓取效率低下。

发明内容

现有对桥式抓斗起重机的操作过程中，完全依靠人眼识别卡车货箱和物料的分布情况，并根据人工经验控制抓斗起重机本体和抓斗的移动和物料搬移过程。本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种桥式抓斗起重机操控系统，能够自动识别卡车货箱及物料的分布情况，实时反馈桥式抓斗起重机和抓斗的位置，单次抓取作业时间短，且能够避免抓斗与卡车发生碰撞事故，抓取效率高。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种桥式抓斗起重机操控系统，其结构特点是包括上位机和对卡车货箱及物料进行图像采集的图像采集模块，所述图像采集模块的输出端与上位机电连接。

借由上述结构，利用图像采集模块对卡车货箱及物料的分布情况进行图像采集，并将图像采集结果送至上位机显示，从而避免完全依靠人眼和经验识别卡车货箱及物料的分布情况，对卡车货箱及物料的分布情况定位准确，避免出现因人眼看不见卡车及物料而造成的操作时间长、易碰撞的缺陷。

进一步地，还包括对抓斗起重机本体和抓斗进行定位的定位模块，所述定位模块的输出端与上位机电连接。

借由上述结构，利用定位模块对抓斗起重机本体和抓斗的位置进行定位，并将定位结果送至上位机实时显示，操作人员可以根据图像采集结果与定位结果判断抓斗起重机本体和抓斗到卡车货箱及物料的距离，从而可以有针对性地调节抓斗起重机本体和抓斗的移动情况，缩短操作时间，避免出现抓斗和卡车碰撞或无法抓取物料的情况发生。

进一步地，还包括驱动机构，所述驱动机构包括控制器、变频器和驱动电机，所述上位机的输出端依次通过控制器、变频器和驱动电机电连接。

借由上述结构，由于卡车货箱或物料的分布情况、抓斗起重机本体和抓斗的实时位置均送至了上位机，上位机根据检测结果可以计算出抓斗需要到达的位置（目标位置）的三维坐标信息，同时将目标位置的三维坐标信息与抓斗当前的三维坐标信息进行实时对比，可以得出在X、Y、Z轴三个方向的偏差分别是多少，从而可以获得驱动电机（大车走行电机、小车走行电机、抓斗升降电机）分别需移动多少距离，最终上位机依次通过控制器、变频器驱动驱动电机按照计算结果移动，抓取效率高。

作为一种优选方式，所述控制器为PLC。

PLC根据上位机发送的控制指令，控制变频器驱动驱动电机工作，由驱动电机带动抓斗起重机本体或者抓斗至指定的位置。

作为一种优选方式，所述图像采集模块包括三维激光扫描仪和3D照相机，所述三维激光扫描仪和3D照相机的输出端均与上位机电连接。

目前，三维激光扫描仪已经广泛应用于各种三维模型的构建，本实用新型是用它来实现对卡车货箱和物料的三维模型构建。三维激光扫描仪能够采集到卡车货箱及物料的三维坐标信息，并参考3D相机检测的三维数据，实现卡车货箱及物料的三维模型构建。

作为一种优选方式，所述定位模块包括激光测距仪和旋转编码器，所述激光测距仪和旋转编码器的输出端均与上位机电连接。

与现有技术相比，本实用新型能够自动识别卡车货箱及物料的分布情况，实时反馈桥式抓斗起动机和抓斗的位置，单次抓取作业时间短，且能够避免抓斗与卡车发生碰撞事故，抓取效率高。

附图说明

图1为桥式抓斗起重机的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的结构示意图。

其中，1为抓斗起重机本体，2为抓斗，3为导轨，4为物料，5为料仓，6为卡车货箱，7为卡车，8为移动小车，9为钢丝绳，10为上位机，11为图像采集模块，12为定位模块，13为驱动机构，14为控制器，15为变频器，16为驱动电机，161为大车走行电机，162为小车走行电机，163为抓斗升降电机，17为三维激光扫描仪，18为3D照相机，19为激光测距仪，20为旋转编码器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一实施例包括包括上位机10和对卡车货箱6及物料4进行图像采集的图像采集模块11，所述图像采集模块11的输出端与上位机10电连接。所述图像采集模块11包括三维激光扫描仪17和3D照相机18，所述三维激光扫描仪17和3D照相机18的输出端均与上位机10电连接。

实施例一还包括对抓斗起重机本体1和抓斗2进行定位的定位模块12，所述定位模块12的输出端与上位机10电连接。所述定位模块12包括激光测距仪19和旋转编码器20，所述激光测距仪19和旋转编码器20的输出端均与上位机10电连接。

实施例一还包括驱动机构13，所述驱动机构13包括控制器14、变频器15和驱动电机16，所述上位机10的输出端依次通过控制器14、变频器15和驱动电机16电连接。所述控制器14为PLC。

图像采集模块11用于对卡车货箱6和物料4分布情况进行图像采集并将采集信息发送给上位机10；定位模块12检测抓斗起重机及抓斗2的位置信息并将位置信息发送给上位机10；上位机10根据采集的信号实时调整控制抓斗起重机和抓斗2的移动路径并将生成的移动路径转变为控制信号发送给驱动机构13；驱动机构13根据上位机10的控制信号控制抓斗起重机移动及抓斗2的动作，完成桥式抓斗起重机的重复装车过程。驱动电机16包括大车走行电机161、小车走行电机162、抓斗升降电机163。大车走行电机161带动抓斗2在X轴方向移动，小车走行电机162带动抓斗2在Y轴方向移动，抓斗升降电机163带动抓斗2在Z轴方向移动。

本实施案例中，通过图像采集模块11对卡车货箱6的位置及货箱内物料4、料仓5中物料4的分布情况进行采集，从而能够准确地获取卡车货箱6的位置及货箱内物料4、料仓5中物料4的实际分布的变化。上位机10根据物料4的实际情况计算了抓斗2抓取物料4的位置和松开抓斗2装车的位置，从而实现对抓斗2和抓斗起重机移动的路径进行优化。定位模块12对抓斗2的实际位置进行实时监测，避免了抓斗2在运动过程中与卡车货箱6发生碰撞。

三维激光扫描仪17和3D照相机18的安装位置应能够完整扫描到卡车货箱6和料仓5的位置。

定位模块12能够监测到抓斗起重机本体1的运行速度、加速度、位置和抓斗2的位置、速度、加速度。

本实用新型的操控方法包括以下步骤：

1、图像采集模块11对卡车货箱6和物料4的分布进行图像采集，将图像采集信息发送给上位机10；定位模块12检测抓斗起重机本体1和抓斗2的位置并发送给上位机10。

2、上位机10根据图像采集模块11发送的信息进行图像处理和三维建模，生成虚拟化的卡车货箱6及物料4的三维模型；同时上位机10计算抓斗2当前三维坐标值与目标位置三维坐标值的差值，从而确定桥式抓斗起重机的移动路径，将移动路径转变为控制路径发送给驱动机构13。

3、驱动机构13中的控制器14根据上位机10的控制指令通过变频器15控制驱动电机16动作，控制抓斗2的松开、闭合、上升、下降和抓斗起重机本体1的移动等，从而完成一次从料仓5中抓取散料到卡车货箱6的装车过程。

4、上位机10判断卡车货箱6是否已完全装满（装满时，卡车货箱6最顶端的物料4的Z坐标大于或等于卡车货箱6最高点的Z坐标），若装满，则结束操控过程；否则重复上述步骤直至卡车货箱6完全装满。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种桥式抓斗起重机操控系统，其特征在于，包括上位机（10）和对卡车货箱（6）及物料（4）进行图像采集的图像采集模块（11），所述图像采集模块（11）的输出端与上位机（10）电连接；还包括对抓斗起重机本体（1）和抓斗（2）进行定位的定位模块（12），所述定位模块（12）的输出端与上位机（10）电连接。

2.如权利要求1所述的桥式抓斗起重机操控系统，其特征在于，还包括驱动机构（13），所述驱动机构（13）包括控制器（14）、变频器（15）和驱动电机（16），所述上位机（10）的输出端依次通过控制器（14）、变频器（15）和驱动电机（16）电连接。

3.如权利要求2所述的桥式抓斗起重机操控系统，其特征在于，所述控制器（14）为PLC。

4.如权利要求1至3任一项所述的桥式抓斗起重机操控系统，其特征在于，所述图像采集模块（11）包括三维激光扫描仪（17）和3D照相机（18），所述三维激光扫描仪（17）和3D照相机（18）的输出端均与上位机（10）电连接。

5.如权利要求1至3任一项所述的桥式抓斗起重机操控系统，其特征在于，所述定位模块（12）包括激光测距仪（19）和旋转编码器（20），所述激光测距仪（19）和旋转编码器（20）的输出端均与上位机（10）电连接。