基于桥式抓斗卸船机全自动系统的研究

基于桥式抓斗卸船机全自动系统的研究

张华

华电莱州港务 有限公司 山东莱州 261441

摘要：桥式抓斗卸船机是重要的卸船设备，借助桥式抓斗卸船机能够显著提升卸船效率，因此桥式抓斗卸船机的应用十分广泛。近年来，在科技发展的推动下，桥式抓斗卸船机的自动化水平不断提升，转变了以往由人工手动操作的方式，既能更好地保障卸船效率，也极大地提升了卸船作业的安全性。因此，针对桥式抓斗卸船机全自动系统的研究具有十分重要的意义。

关键词：全自动系统；桥式抓斗卸船机；卸船作业

引言：港口船舶运输是现代物流运输业的重要组成部分，在社会经济快速发展的背景下，港口吞吐量不断提升，这使得桥式抓斗卸船机的作用更加显著，同时也使得以往的手动或者半自动的控制方式难以满足高效率卸船作业的需求，并且手动或者半自动的控制方式还会增加工作人员数量，进而导致卸船作业安全风险随之提升。为转变这种状况，需要加强桥式抓斗卸船机全自动系统的研究，提升桥式抓斗卸船机的性能与自动化水平，推动港口船舶运输的发展。

1桥式抓斗卸船机

卸船机是用于接卸船舶运输货物的设备，在船舶停靠在港口码头之后，借助卸船机可以极大地提升卸船作业效率。在实际的卸船作业过程中，需要结合卸船作业的实际需求，合理选择卸船机。如对桥式抓斗卸船机来说，在中小海港中的使用就更为普遍，但大多用作装卸煤作业。除此以外，桥式抓斗卸船机一般还会被运用于散装货轮的卸船作业当中，而因为散装货轮数量也相对更多所以人们对桥式抓斗卸船机的使用频次也较高。桥式抓斗卸船机主要由起升/开闭机构、俯仰机构、小车牵引机构、大车行走机构、金属结构以及电气与控制系统等。在卸船作业过程中，首先利用桥式抓斗卸船机的抓斗将船舱中的货物抓取出来，然后将抓满物料的抓斗提升至料斗上方，然后将货物放置于料斗之中，通过料斗将货物输送至带式输送机系统之中，借助运输系统将货物运输至指定位置。通过桥式抓斗卸船机的应用流程我们不难看出，桥式抓斗卸船机的作业效率主要会受其自身的运行效率和抓斗的能力影响。在实际的操作过程中，主要会受到操作规范性和操作水平的影响，同时操作水平也是抓料点的直接影响因素。目前，华电莱州港桥式抓斗卸船机主要采用人工操作的方式，在这种方式下，操作人员的技术水平会直接影响桥式抓斗卸船机的作业效率，如果操作人员的技术水平不高，则不仅会影响到桥式抓斗卸船机的作业效率，而且还容易导致桥式抓斗卸船机受损，影响卸船作业的安全性，同时也会导致桥式抓斗卸船机的使用寿命缩短。而借助全自动系统，可以使桥式抓斗卸船机进行自动化运行，极大地提升桥式抓斗卸船机的运行效率，可以更好地规避卸船作业过程中的安全等问题，有效提升了卸船作业的效率和安全性。

2桥式抓斗卸船机全自动系统研究

2.1自动定位系统

传统编码器是桥式抓斗卸船机定位系统的主要构成，编码器定位方式缺乏精确性，在实际应用过程中，定位偏差现象时有发生，为了保障定位的精确性，在定位系统应用过程中还需要借助位置标定的方法。借助位置标定的方法，虽然可以在一定程度上提升桥式抓斗卸船机定位的精确性，但是依然难以满足实际的应用需求，同时还会增加定位工作的复杂性，导致卸船作业效率降低。为解决这一问题，需要对桥式抓斗卸船机自动定位系统的改进与完善，提升定位精确性。借助GPS定位系统，可以为桥式抓斗卸船机提供有力支持。将RTK-GPS系统作为桥式抓斗卸船机的定位系统，极大地提升了桥式抓斗卸船机定位的精确性。RTK-GPS定位系统的精确性可以达到厘米级别，因此十分适用于桥式抓斗卸船机，有效改善传统编码器方式定位精确性不足的问题，在很大程度上提升桥式抓斗卸船机运行效率。

2.2激光扫描自动系统

激光扫描定位系统也是桥式抓斗卸船机全自动系统的重要组成部分，应用激光扫描定位系统，需要借助扫描仪发射激光，激光在遇到扫描对象后会发生反射作用，再被扫描仪接收，借助对激光发射至接收的间隔时间，可以确定扫描仪与扫描对象之间的距离，进而为桥式抓斗卸船机的卸船作业提供支持。在桥式抓斗卸船机中，主要应用3D激光扫描仪，通过3D激光扫描仪对船舱口以及船舱内部进行扫描定位，掌握船舱口以及船舱内部获取存放位置以及货物轮廓，同时准确计算出扫描对象与扫描仪之间的距离。3D激光扫描仪的性能稳定，因此扫描结果的可靠性更高，除此之外，3D激光扫描仪的扫描频率更高，可以结合船舶的动态变化及时反映出船舶货物状况，进而为卸船作业提供参考和依据，确保卸船作业的规范性。

2.3虚拟三维图像成像系统

桥式抓斗卸船机中的虚拟三维图像成像系统通常需要以激光扫描系统相结合才能更好地发挥作用，首先，通过激光扫描系统获取相关数据信息，然后借助虚拟三维图像成像系统进行数据处理，最终得出三维图形，为控制系统提供支持。利用虚拟三维图像成像系统中的图形处理软件，还能够对传播的甲板表面、船舶中的货物等实现三维轮廓虚拟，并在此基础上，再利用激光扫描仪的扫描数据对三维轮廓虚拟成像加以完善，从而提高了虚拟图像的精确度。除此以外，还能够利用虚拟三维图像成像系统中对激光扫描仪的工作状况加以检测，再利用对虚拟图像与激光扫描仪数据的比较，判断分析激光扫描仪的性能是否完善，工作状态是否正常等。

2.4导航定位系统

桥式抓斗卸船机在卸船作业过程中，会产生相应的加速度与惯性，在加速度与惯性的作用下，会严重影响卸船作业的安全性，同时也会导致卸船作业效率下降。而要想准确定位抓料位置，同时更好的规避卸船作业风险，需要加强对加速度与惯性的控制。借助导航定位系统对抓斗进行定位，能够更好地控制桥式抓斗卸船及卸船过程中产生的加速度与惯性，进而避免因惯性与加速度造成的抓斗摇摆或者碰撞等事故发生。抓斗导航定位系统主要借助陀螺仪与通信系统，准确定位抓斗位置，进而可以更好地判断抓取点。

2.5自动控制系统

自动控制系统是桥式抓斗卸船机的核心系统，借助自动控制系统，可以控制性格设备统一协调工作，同时也能实现对其他系统的有效控制，在自动控制系统的作用下，可以使各个系统之间形成一个完善的控制体系，是实现桥式抓斗卸船机全自动化的关键。例如，借助自动控制系统，一方面能够对抓斗升降高度和抓点进行合理的调节，另一方面还可以对牵引小车的行走速度进行控制，不仅可以提升卸船作业的效率，而且可以优化抓斗的飞行轨迹，避免抓斗摇晃，更好的保障卸船作业的安全性。

结束语：近年来，在科技发展的推动下，国内桥式抓斗卸船机的自动化水平不断提升，有效提升了卸船效率，也极大地提升了卸船作业的安全性。桥式抓斗卸船机是重要的卸船设备，华电莱州港将在吸取成熟经验的基础上，继续加强全自动系统方面的研究，进一步提升桥式抓斗卸船机的安全作业效率，减轻操作人员的劳动强度。

参考文献：

[1]余俐敏,孙浩童,蔡国强,黄益民,葛镇江. 火电机组抓斗卸船机全自动系统开发及应用[J]. 能源研究与管理,2020,(03):75-79.

[2]王建,姚振强,包起帆,朱建龙,雷新华,王小平. 抓斗卸船机性能评估新方法[J]. 交通运输工程学报,2008,(05):38-43.

[3]张东,缑庆林,邱俊波,蔡文祥. 桥式抓斗卸船机钢丝绳使用及结构分析[J]. 金属制品,2012,38(04):62-65.

[4] 桥式抓斗卸船机全自动系统项目完成验收[J]. 起重运输机械，2019,(06):12-13.

[5]马超. 桥式抓斗卸船机控制系统研究与优化[D].华北理工大学,2019.