當前, 成熟的碼頭自動化方案均是基于軌道式集裝箱龍門起重機(簡稱軌道吊,RMG), 需要鋼筋混凝土地基以及軌道作為基礎,因此往往用在新建碼頭,其動工較大,成本高,影響原有碼頭作業[1]。 而占有港口 90%市場的是傳統的輪胎式裝箱龍門起重機(簡稱輪胎吊,RTG),主要靠人工操作。 對 RTG 的自動化改造是當前港口自動化的重要機遇和挑戰, 其關鍵是解決大車直線行走糾偏問題。 由于 RTG 沒有軌道,地面沒有限制,容易發生軌跡偏離,胎壓、負重、小車位置、甚至機械剛度都會影響其大車的直線行走。 另一方面,大車朝著大跨距、大起重量的方向發展,單純的依靠人工來駕駛定位難度不斷增大,而且為了能夠最大限度的使用場區空間,提高堆場利用率,集裝箱的排列比較緊密,集裝箱兩側留給起重機的偏移距離比較小,如果控制不夠準確,極有可能發生碰撞事故。
1 輪胎吊糾偏常用方法
當前,無自動化的 RTG 糾偏采用目測法,即通過駕駛員觀察運行線路上提前規劃好的標志線來控制大車行進, 使用這種方法的缺點是受天氣條件限制比較大, 而且駕駛員長時間觀察標志線容易產生疲勞駕駛,會導致停車位置不精確[2]。 為了適應港口自動化近年來出現了很多新的大車直線糾偏的技術方案??煞譃槿缦聨最悾?br/> 1)差分全球定位糾偏法[3-4]。 全球定位系統包含了 GPS、北斗、GLNOSS。 差分全球定位可以提供厘米級別精度。 但是全球定位系統對于周圍環境要求較高,要避免高樓遮擋、電磁干擾, 對于衛星遮擋時間要進行復雜處理。
2)圖像識別糾偏法[5]。 通過在大車行進方向上畫參考線,并通過多攝像頭識別確定當前大車是否跑偏。 但該法易受雨、雪等天氣影響?!?br/> 3)電磁感應糾偏法。 通常在運行方向上,埋設磁釘(如廈門遠海集裝箱碼頭)或感應電纜,通過電磁感應確定位置[6]。 這種方式易受干擾,對感應距離有要求。
4)光電測距、超聲波測距糾偏法[7]。 光電測距法通常需要激光測距傳感器或激光掃描傳感器,在大車兩側設置隔板,根據傳感器測出大車和隔板之間的距離來判斷是否跑偏。 它對反射面有要求且易受外部光線干擾。 超聲波則測量不出小物體,響應較慢且易受到大風和溫度的影響。
5)編碼器糾偏法[8]。該法在造船廠龍門吊及 RMG 上使用較多。 在 RTG 上,較難檢測路面起伏和道路損壞引起的誤差。
上面的方法,重點都在檢測外部環境,識別偏差進而實現糾偏,所以也易受外部環境的干擾。 近年來,隨著羅經技術的發展, 其精度越來越高,成本越來越低,使其在港口應用成為可能[9-10]。羅經是一種不受外界干擾靠自身的旋轉陀螺儀測定方位基準的儀器,常用于確定航向基準和提供觀測運動物體方位基準。 普通的電羅經精度可達 0.1°,而光纖羅經精度可達 0.01°。 同時,它安裝方便,不受外界影響。 基于此本文提出并實現了一種基于羅經和光電距離傳感器相結合的糾偏方案。 由于光纖羅經成本較高, 本文采用普通電羅經。
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結束 語
本研究出現了一些問題,如電機在高速的狀態下電流出現了 畸 變,這限制了步進電機的最高轉速的提高,這是下一步研究工作中要重點解決的問題。