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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于激光測距儀的全自動(dòng)化裝船機(jī)
- 小類：
- 機(jī)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(jī)械裝船機(jī)的自動(dòng)化入手，提出了一種新型的裝船機(jī)自動(dòng)化全自動(dòng)控制模式，利用激光測距儀的檢測功能對待作業(yè)船艙進(jìn)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(dòng)作決策，最終實(shí)現(xiàn)裝船機(jī)自動(dòng)化作業(yè)的功能，保證了作業(yè)的高效與安全。 項(xiàng)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(jī)公司合作開發(fā)）。2008年起，與另一知名港機(jī)公司合作開發(fā)太倉武港散貨自動(dòng)化碼頭。
- 詳細(xì)介紹：
- 為了實(shí)現(xiàn)裝船的自動(dòng)化，我們主要進(jìn)行了以下的工作： 1.通過對原先只能進(jìn)行二維檢測的激光測距儀加以改造，為其增加了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其能實(shí)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(jìn)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(dòng)作決策，實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)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(dòng)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全港機(jī)上無人自動(dòng)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(yàn)若干次，均成功完成自動(dòng)化裝船的任務(wù)，同時(shí)于2007年底迎接了來自交通部，港務(wù)集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)的參觀，得到一致的好評。目前，項(xiàng)目小組正在另一個(gè)散貨碼頭太倉武港散貨碼頭進(jìn)行自動(dòng)化改造。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本作品利用激光測距儀的檢測功能對待作業(yè)船艙進(jìn)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(dòng)作決策，最終實(shí)現(xiàn)裝船機(jī)自動(dòng)化作業(yè)的功能。 對于傳統(tǒng)的裝船機(jī)而言，均是由司機(jī)通過肉眼判斷并操作裝船機(jī)工作，自動(dòng)化裝船機(jī)意在彌補(bǔ)普通裝船機(jī)無法主動(dòng)識別貨船位置與尺寸的不足，通過對原先只能進(jìn)行二維檢測的激光測距儀加以改造，為其增加了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其能實(shí)現(xiàn)三維檢測，以檢測得到的多組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)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(dòng)作決策，實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動(dòng)化裝船。同時(shí)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(dòng)化設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)全港機(jī)上無人自動(dòng)化裝卸。 整個(gè)過程重新安排了裝船機(jī)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(yàn)結(jié)果和07年11月至今的生產(chǎn)情況，激光測距儀運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)精度可以達(dá)到0.1度以內(nèi)，響應(yīng)時(shí)間在10毫秒以內(nèi)，并具備自動(dòng)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(shí)時(shí)檢測的響應(yīng)時(shí)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(dòng)化裝船的需求。 綜上，本作品在中國第一個(gè)散貨自動(dòng)化碼頭中，完成了對普通裝船機(jī)的自動(dòng)化改造，并達(dá)到了所有的技術(shù)要求，并已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本作品以工業(yè)自動(dòng)化、檢測、測繪、計(jì)算機(jī)圖像、模式識別技術(shù)以及通訊技術(shù)為核心，設(shè)計(jì)了一套用于自動(dòng)裝船機(jī)的物位自動(dòng)檢測系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化裝船。 它的特點(diǎn)在于只使用一個(gè)激光測距儀的前提下，配合運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。該方案同時(shí)增加了模式識別處理算法和整體設(shè)計(jì)的難度，以及對運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的維護(hù)難度，優(yōu)點(diǎn)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(zhǔn)確度遠(yuǎn)高于人工操作，可以有效避免司機(jī)視角局限和人員疲倦等因素帶來的潛在危險(xiǎn)。配合上裝船機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對貨船的高精度自動(dòng)化作業(yè)。配合遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的自動(dòng)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(jìn)行準(zhǔn)確管理，從而達(dá)到優(yōu)化運(yùn)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(jī)控制系統(tǒng)，完成對整船的自動(dòng)化裝卸。
獲獎(jiǎng)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(xiàng)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(yàn)若干次，成功完成自動(dòng)化裝船的任務(wù)，同時(shí)迎接了來自多個(gè)部委領(lǐng)導(dǎo)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(jìn)行自動(dòng)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(diǎn)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(jì)效益預(yù)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(dòng)化生產(chǎn)與信息化管理是勢在必行的，本作品實(shí)現(xiàn)的新型裝船機(jī)自動(dòng)化模式便是適應(yīng)這一新形式的未來散貨裝卸自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分之一，可以預(yù)見其在將來并將有廣闊的應(yīng)用前景。 本作品的優(yōu)點(diǎn)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(jī)自動(dòng)化裝船作業(yè)的功能外，同時(shí)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(yuǎn)程指令控制下的全港統(tǒng)一自動(dòng)化裝卸。 本作品已經(jīng)成功迎接了來在多個(gè)部委領(lǐng)導(dǎo)的參觀，并且已經(jīng)應(yīng)用至近期開工的一個(gè)散貨碼頭，為中國的散貨自動(dòng)化碼頭技術(shù)進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。
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(dòng)化碼頭技術(shù)的移植，而是一種全新的，基于散貨碼頭實(shí)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(jì)算機(jī)識別難度超過了集裝箱，同時(shí)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(fù)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。 這是全國乃至世界首個(gè)散貨自動(dòng)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(jī)，我們的技術(shù)優(yōu)勢在于 ： 1.識別效率高（ABB檢測的同時(shí)需要裝船機(jī)大車開動(dòng)）； 2.僅使用單個(gè)激光測距儀識別多個(gè)維度（ABB是使用兩個(gè)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(fù)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。
