【摘要】：近年来,科学技术发展迅速,尤其是"互联网+"、"智能制造"等新兴事物的出现,为传统行业带来了新的机遇与挑战。为了提升港口装备和生产组织的智能化水平,提高作业效率,缓解司机紧缺及劳动力成本上升的问题,兴建自动化集装箱码头势在必行。通常,老码头通过人工控制轮胎式起重机(简称轮胎吊,RTG)来进行集装箱装卸作业。传统的轮胎吊起升机构由一台变频器统一控制全部吊绳,吊具在对箱时需要借助汽缸等设备实现水平、旋转运动,司机通过肉眼观察来对齐,这对司机操作水平要求极高。同时,长时间作业容易产生疲劳,控制精度低。而且,各绳长或卷筒在长时间运转后,均出现误差导致吊具不平。因此,推动码头向自动化、智能化方向发展,必须提高轮胎吊的自动化水平。轮胎吊自动化改造包括多项关键技术,其中最重要的是吊具的自动控制。吊具是轮胎吊的末端执行器,装卸的关键在于吊具。根据轮胎吊自动化作业要求,本文对吊具的防摇系统、控制系统硬件结构和软件控制架构等方面进行了改造,设计出一套新型吊具自动控制系统。在防摇系统方面,本文对原有吊具起升机构以及吊具防摇系统进行了研究,分析了原起升机构的不足,提出了一种新型的八绳防摇系统。该系统需要八个卷筒和八台同步电机,相比较原有的一个卷筒和一台异步电机,在防摇效果不变的情况下,增加了吊具的灵活性,为吊具的平移和旋转提供可能。之后,针对吊具调平,提出了一种"逐高式+转矩辅助调平"的新型调平方法。针对吊具平移和旋转,利用电子凸轮来实现实时位置规划,根据实际运行位置生成凸轮曲线,做到精确的位置控制。本系统借助六个激光传感器实现了吊具与集装箱的自动对齐。在吊具自动对箱的过程中,如果激光传感器被遮挡表明仍未对齐,吊具自动调整直到对齐为止,这是吊具自动化的具体体现。另外,电气控制方面,对吊具的控制系统进行改造,搭建了一套基于POWERLINK总线通信方式的八轴交流伺服控制系统。以八台伺服驱动器代替原有的一台变频驱动器,充分利用了伺服优良的控制性能,提高了吊具的定位精度和控制效果。同时,采用POWERLINK总线通信方式,提高了系统的同步性能,简化了吊车远距离布线。软件架构方面,依托贝加莱控制器和Automation Studio编程环境,实现了控制系统之间的实时以太网通信;开发并实现了第三方伺服的三环控制库,使其可以组态使用。设计吊具单轴及多轴协同控制程序,最终实现了吊具的自动控制功能。吊具自动控制系统支持三种操作模式:自动模式、远程手动模式和维修模式。在码头实验平台上对吊具自动化系统的各项技术指标进行实际测试和验证,包括POWERLINK通信测试、吊具运行测试以及性能测试,并对测试结果进行记录与分析。实验表明系统整体方案可行,实现了吊具升降控制、调平功能和平移旋转等功能,控制效果达到预期。

【学位授予单位】：山东大学
【学位授予年份】：2017

“RTG轮胎吊无人操作系统/龙门吊轮胎吊定位控制系统”详细信息

龙门吊轮胎吊自动控制系统 RTG轮胎吊无人操作系统

场桥岸桥定位与控制系统

现代物流的发展向高自动化、全流程**发展。集装箱码头是进出口货物在一个城市甚至国家的前沿，它直接决定了整个物流的效率。集装箱码头堆场最重要的设备为集装箱龙门吊。集装箱龙门吊分为轨道吊和轮胎吊，采集轨道吊大、小车位置信息采用刻度标尺定位系统，抓具高度检测采用旋转编码器，轨道吊作业信息与系统信息互换采用无线数传系统。

1、堆货作业：轨道吊吊运货物前往系统指定堆放地址进行堆放作业。系统信息传递给司机堆放地址（大、小车位置信息、高度），司机根据信息直接前往目标地址作业，抓具完成作业后自动自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；轨道吊吊运货物由司机随机堆放。抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

2、取货作业：系统信息传递给司机目标货物，司机能直观获取目标货物的地址信息，直接驾驶轨道吊前往目标地址信息进行取货作业，抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

3、翻堆作业：业务运营中，不可避免地存在货物翻堆现象，由于龙门吊司机没有及时记录货物位置信息，导致货物实际位置与系统信息不一致，给查找货物带来不便，特别是翻堆次数较多的货物，查找难度更大，影响了货场的作业效率，错误率也不能有效控制。根据抓具开闭量及地址信息，判断作业是否完成，每完成一次作业，实时生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统信息存档；

1、新作业流程每次作业都能与系统信息实时交流，不用对讲机来指挥，提高作业的准确率；

2、新作业流程货物的堆、取信息实时上传系统信息存档，**了货物在堆场的全流程，便于物流信息调取；

3、新作业流程防止翻堆时信息更新不及时，为查找货物提供便利；

4、防止同轨设备的碰撞；

5、**堆场有轨设备，为中控室调度提供便利。

现代物流的发展向高自动化、全流程**发展。集装箱码头是进出口货物在一个城市甚至国家的前沿，它直接决定了整个物流的效率。集装箱码头堆场最重要的设备为集装箱龙门吊。集装箱龙门吊分为轨道吊和轮胎吊，以下介绍是针对轨道吊的应用说明。

涉及硬件：刻度标尺定位系统-采集轨道吊大、小车位置信息；

轨道吊吊运货物前往系统指定堆放地址进行堆放作业。系统信息传递给司机堆放地址（大、小车位置信息、高度），司机根据信息直接前往目标地址作业，抓具完成作业后自动自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

轨道吊吊运货物由司机随机堆放。抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

系统信息传递给司机目标货物，司机能直观获取目标货物的地址信息，直接驾驶轨道吊前往目标地址信息进行取货作业，抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

业务运营中，不可避免地存在货物翻堆现象，由于龙门吊司机没有及时记录货物位置信息，导致货物实际位置与系统信息不一致，给查找货物带来不便，特别是翻堆次数较多的货物，查找难度更大，影响了货场的作业效率，错误率也不能有效控制。根据抓具开闭量及地址信息，判断作业是否完成，每完成一次作业，实时生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统信息存档；

三、 与原有作业流程的比较

3.1新作业流程每次作业都能与系统信息实时交流，不用对讲机来指挥，提高作业的准确率；

3.2新作业流程货物的堆、取信息实时上传系统信息存档，**了货物在堆场的全流程，便于物流信息调取；

3.3新作业流程防止翻堆时信息更新不及时，为查找货物提供便利；

3.4防止同轨设备的碰撞；

3.5**堆场有轨设备，为中控室调度提供便利。

现代物流的发展向高自动化、全流程**发展。集装箱码头是进出口货物在一个城市甚至国家的前沿，它直接决定了整个物流的效率。集装箱码头堆场最重要的设备为集装箱龙门吊。集装箱龙门吊分为轨道吊和轮胎吊，采集轨道吊大、小车位置信息采用刻度标尺定位系统，抓具高度检测采用旋转编码器，轨道吊作业信息与系统信息互换采用无线数传系统。

1、堆货作业：轨道吊吊运货物前往系统指定堆放地址进行堆放作业。系统信息传递给司机堆放地址（大、小车位置信息、高度），司机根据信息直接前往目标地址作业，抓具完成作业后自动自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；轨道吊吊运货物由司机随机堆放。抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

2、取货作业：系统信息传递给司机目标货物，司机能直观获取目标货物的地址信息，直接驾驶轨道吊前往目标地址信息进行取货作业，抓具完成作业后，自动生成结果（绑定地址信息与货物信息）上传系统存档；

3、翻堆作业：业务运营中，不可避免地存在货物翻堆现象，由于龙门吊司机没有及时记录货物位置信息，导致货

现代物流的发展向高自动化、全流程**发展。集装箱码头是进出口货物在一个城市甚至国家的前沿，它直接决定了整个物流的效率。集装箱码头堆场最重要的设备为集装箱龙门吊。集装箱龙门吊分为轨道吊和轮胎吊，以下介绍是针对轨道吊的应用说明。

涉及硬件：刻度标尺定位系统-采集轨道吊大、小车位置信息；

索尔德测控技术///龙门吊轮胎吊自动控制系统 RTG轮胎吊无人操作系统