基本信息
- 項目名稱:
- 基于激光測距儀的全自動化裝船機
- 小類:
- 機械與控制
- 大類:
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介:
- 本作品從散貨碼頭特有機械裝船機的自動化入手,提出了一種新型的裝船機自動化全自動控制模式,利用激光測距儀的檢測功能對待作業(yè)船艙進行檢測并加以識別,信息數(shù)字化后回傳給控制PLC以生成動作決策,最終實現(xiàn)裝船機自動化作業(yè)的功能,保證了作業(yè)的高效與安全。 項目成果已經(jīng)于2007年底在上海羅涇散貨碼頭第一次應(yīng)用并結(jié)題(與某知名港機公司合作開發(fā))。2008年起,與另一知名港機公司合作開發(fā)太倉武港散貨自動化碼頭。
- 詳細介紹:
- 為了實現(xiàn)裝船的自動化,我們主要進行了以下的工作: 1.通過對原先只能進行二維檢測的激光測距儀加以改造,為其增加了運動機構(gòu),使其能實現(xiàn)三維檢測。 2.以檢測得到的多組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對其進行解碼及模式識別,得到的船艙尺寸參數(shù)和相對位置信息送至主控PLC。 3.主控PLC結(jié)合識別出的參數(shù)以及現(xiàn)場各編碼器、皮帶秤等有關(guān)信號做出動作決策,實現(xiàn)整機自動化裝船。 4.可以通過工業(yè)以太網(wǎng),將貨船檢測識別數(shù)據(jù)與中控調(diào)度數(shù)據(jù)相結(jié)合,配合其他自動化設(shè)備,可以實現(xiàn)全港機上無人自動化裝卸。 本作品已完成,設(shè)備及裝置以安裝于上海羅涇散貨碼頭,并結(jié)合現(xiàn)場情況做過試驗若干次,均成功完成自動化裝船的任務(wù),同時于2007年底迎接了來自交通部,港務(wù)集團領(lǐng)導的參觀,得到一致的好評。目前,項目小組正在另一個散貨碼頭太倉武港散貨碼頭進行自動化改造。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 本作品利用激光測距儀的檢測功能對待作業(yè)船艙進行檢測并加以識別,信息數(shù)字化后回傳給控制PLC以生成動作決策,最終實現(xiàn)裝船機自動化作業(yè)的功能。 對于傳統(tǒng)的裝船機而言,均是由司機通過肉眼判斷并操作裝船機工作,自動化裝船機意在彌補普通裝船機無法主動識別貨船位置與尺寸的不足,通過對原先只能進行二維檢測的激光測距儀加以改造,為其增加了運動機構(gòu),使其能實現(xiàn)三維檢測,以檢測得到的多組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行模式識別,得到的船艙尺寸參數(shù)送至主控PLC,使其結(jié)合這些參數(shù)以及現(xiàn)場各編碼器、皮帶秤等有關(guān)信號做出動作決策,實現(xiàn)整機自動化裝船。同時可以通過工業(yè)以太網(wǎng),將貨船檢測識別數(shù)據(jù)與中控調(diào)度數(shù)據(jù)相結(jié)合,配合其他自動化設(shè)備,可以實現(xiàn)全港機上無人自動化裝卸。 整個過程重新安排了裝船機的信號流程和信號網(wǎng)絡(luò)分布,將與控制有關(guān)的信息數(shù)字化,提高了作業(yè)效率和安全性,完整了碼頭整體作業(yè)的信息流。 根據(jù)數(shù)次試驗結(jié)果和07年11月至今的生產(chǎn)情況,激光測距儀運動控制系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)精度可以達到0.1度以內(nèi),響應(yīng)時間在10毫秒以內(nèi),并具備自動糾偏的功能,滿足了激光測距儀單目多維檢測的要求。模式識別和處理系統(tǒng)實時檢測的響應(yīng)時間在200毫秒內(nèi)(保守值),識別精度可以控制在10厘米以內(nèi),相比較一般貨船幾十米的尺寸,完全可以滿足自動化裝船的需求。 綜上,本作品在中國第一個散貨自動化碼頭中,完成了對普通裝船機的自動化改造,并達到了所有的技術(shù)要求,并已經(jīng)進入了實際應(yīng)用階段。
科學性、先進性
- 本作品以工業(yè)自動化、檢測、測繪、計算機圖像、模式識別技術(shù)以及通訊技術(shù)為核心,設(shè)計了一套用于自動裝船機的物位自動檢測系統(tǒng),并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了自動化裝船。 它的特點在于只使用一個激光測距儀的前提下,配合運動控制系統(tǒng),完成對貨船的多維檢測,并且在檢測過程中不需要大車運動。該方案同時增加了模式識別處理算法和整體設(shè)計的難度,以及對運動控制系統(tǒng)的維護難度,優(yōu)點在于效率高,能靈活處理不同的船型。 與傳統(tǒng)的模式識別方案相比較,本作品所使用的激光檢測技術(shù)的準確度遠高于人工操作,可以有效避免司機視角局限和人員疲倦等因素帶來的潛在危險。配合上裝船機控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對貨船的高精度自動化作業(yè)。配合遠程監(jiān)控功能的自動化系統(tǒng),工作人員便能夠在港口中央控制室內(nèi),就能對裝卸情況和物流情況進行準確管理,從而達到優(yōu)化運行和綜合協(xié)調(diào)的目的。 綜上,本作品能夠靈活高效處理多種船型,并結(jié)合裝船機控制系統(tǒng),完成對整船的自動化裝卸。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 本研究課題為校方與外界單位研發(fā)項目,目前已經(jīng)成功完成并結(jié)題,設(shè)備及裝置以安裝于上海羅涇碼頭,結(jié)合現(xiàn)場情況做過試驗若干次,成功完成自動化裝船的任務(wù),同時迎接了來自多個部委領(lǐng)導的參觀,得到一致的好評。 目前另一單位也與我校建立合作,正在另一散貨碼頭進行自動化調(diào)試。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 知識產(chǎn)權(quán)為校方與合作單位共享
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 隨著世界港口散貨總體吞吐量的迅速增長,碼頭散貨裝卸面臨很大的壓力,建立散貨的自動化生產(chǎn)與信息化管理是勢在必行的,本作品實現(xiàn)的新型裝船機自動化模式便是適應(yīng)這一新形式的未來散貨裝卸自動化系統(tǒng)的組成部分之一,可以預見其在將來并將有廣闊的應(yīng)用前景。 本作品的優(yōu)點在于,船型識別效率高,精度滿足散貨裝卸的要求,除了能夠?qū)崿F(xiàn)單機自動化裝船作業(yè)的功能外,同時還保留了與中控調(diào)度的通訊接口,能夠?qū)崿F(xiàn)在中控調(diào)度遠程指令控制下的全港統(tǒng)一自動化裝卸。 本作品已經(jīng)成功迎接了來在多個部委領(lǐng)導的參觀,并且已經(jīng)應(yīng)用至近期開工的一個散貨碼頭,為中國的散貨自動化碼頭技術(shù)進步做出了貢獻。
同類課題研究水平概述
- 本作品并不是對已經(jīng)初步成熟的集裝箱自動化碼頭技術(shù)的移植,而是一種全新的,基于散貨碼頭實際情況的技術(shù)開發(fā)。散貨相比較集裝箱,形狀不規(guī)則,粉塵干擾大,計算機識別難度超過了集裝箱,同時散貨貨船形狀不規(guī)則程度也超過了集裝箱貨船。通過使用激光檢測技術(shù)和更復雜的模式識別技術(shù),本作品能夠滿足散貨裝卸的精度要求,并實現(xiàn)自動化作業(yè)。 這是全國乃至世界首個散貨自動化碼頭,可比較的案例并不是很多。與同期開工的,基于ABB技術(shù)的一號裝船機,我們的技術(shù)優(yōu)勢在于 : 1.識別效率高(ABB檢測的同時需要裝船機大車開動); 2.僅使用單個激光測距儀識別多個維度(ABB是使用兩個激光測距儀,但是只能識別兩維); 3.多維檢測能夠處理的更多更復雜的船型。 采用激光測距儀旋轉(zhuǎn)定位的方法,數(shù)據(jù)采集和處理算法均為國內(nèi)首創(chuàng)并已經(jīng)申請了國家專利,目前專利正在公示階段。專利申請?zhí)?00710042453,公開號CN 101329166A。