一種用于集裝箱起重機水平方向輔助制動的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種針對既有的集裝箱起重設備的升級改造方法，主要用于在集裝箱 吊裝的最后階段由計算機自動輔助完成減速制動動作。
【背景技術】
[0002] 目前，相當一部分集裝箱搬運吊裝作業仍然需要依賴人工操作完成。操作人員根 據監視器傳回的圖像，或者依賴肉眼，判斷起重設備吊具與集裝箱箱體以及箱體與箱體之 間的相對位置和運動狀態，據此完成搬運吊裝動作。隨之而來的問題是，起重設備操作難度 大、作業風險高；駕駛人員專業性強、培訓周期長、勞動強度大；作業效率和準確性受到諸 多限制。此外，一些其他因素，如天氣狀況，駕駛員的疲勞程度甚至情緒狀況都會時時影響 作業效果。針對這一缺陷，先后也有一些自動化碼頭系統投入使用，但是這些系統需要對已 有的碼頭設施、場地進行大規模的改造，涉及巨額資金和專業化的設計與實施，難以滿足規 模和資金相對有限的中小型用戶的需求；此外，在勞動力價格相對低廉，低水平勞動力數量 充足的地區，自動化碼頭系統在一定時期內也不具有普遍競爭力。而綜合整個集裝箱起重 設備搬運吊裝的全過程，對操作人員的最主要考驗在于吊裝時對制動過程的把握。

【發明內容】

[0003] 技術問題：本發明的目標在于提供一種用于集裝箱起重機水平方向輔助制動的 方法，在集裝箱裝卸搬運的最后階段，由計算機和自動控制設備輔助操作人員完成吊具與 目標區域的對準和制動操作，即吊具及其吊裝的負載在下方目標平面的投影與目標區域重 合。
[0004] 技術方案：首先就一些將要用到的概念進行約定：
[0005] 1.目標區域：集裝箱起重機吊具需要移向并對準的位置的頂視圖。有以下幾情 況：(a)堆場標識線區域、下層集裝箱頂部輪廓、運載拖車平板輪廓，均為矩形區域。
[0006] 2.頂角：(a)目標區域頂角，目標區域的四個角或特指其中的一個；(b)吊具頂角， 集裝箱起重機吊具的頂視圖輪廓也是矩形，吊具頂角是指該矩形的四個角或特指其中的一 個。
[0007] 3.目標點：吊具及其吊裝的負載在下方目標平面的投影與目標區域重合時，目標 區域中與吊具投影對應的點稱為該點的目標點。
[0008] 數據采集部分：數據采集部分由各類傳感設備接組成，負責采集以下參數：集裝 箱起重機吊具的運動狀態、吊具及所吊裝負載的總質量、工業相機與目標點之間的位置關 系、吊具所在平面與下方目標區域所在平面的高度差。
[0009] 數據處理部分：負責對參數進行運算處理，得到以下結果：1)集裝箱起重機吊具 在下方目標平面上的投影與對應目標點之間的位置關系，2)根據當前吊具在水平方向上的 運動狀態以及吊具和其吊裝負載的總質量，生成與目標區域進行對準并制動的操作方案， 3)將操作方案分解為電機在水平面兩個坐標軸方向上的運轉指令傳遞給集裝箱起重機的 電機控制部分。
[0010] 自動控制部分：負責運轉指令的執行。
[0011] 本發明的一種用于集裝箱起重機水平方向輔助制動的方法在既有的集裝箱起重 設備上加裝的傳感器，用于輔助操作人員在集裝箱吊裝時完成水平方向減速和制動的控 制，具體包括以下幾部分，
[0012] 輔助制動模式下，完成制動動作的方式為：
[0013] 1)操作人員根據需要吊具繼續運動并且減速制動的方向，在人機交互界面上下達 與上述方向相對應的指令。
[0014] 2)接到指令后，吊具上與所需運動方向對應的傳感器組進入主控狀態，稱為主控 傳感器組，其他傳感器組進入待機狀態。主控傳感器組采集起重機吊具當前的運動矢量V、 吊具及其吊裝集裝箱的總質量M、吊具所在平面與下方目標區域所在平面的垂直高度差H、 主控傳感器組中心點與目標點的空間距離S，并傳遞給數據處理部分。
[0015] 3)數據處理部分對收到的參數進行處理，得到：
[0016] a.吊具主控傳感器組中心點
[0017] 在下方目標區域所在平面的投影與目標點之間的距離
[0018] b.吊具從當前速度減速到0時制動器的工作時間ttoalre(|V|-〇)/| α I，通過距離 Lbrakex 0. 5 Ct "t brake ? 其中α為在起重機制動器的速度相對制動力特性F作用下的加速度；
[0019] c.吊具在減速制動過程中的工作方式是先按照原速度V繼續運行L-LbralJ勺距離， 用時tranti_= (L-LtoakJ/IV|，然后在制動器的作用下進行減速。
[0020] 該輔助制動的方法能夠在人工與輔助制動之間切換，輔助制動通過控制面板上與 操作人員需要吊具繼續運行并減速制動的方向相對應的按鈕啟動。
[0021] 發明效果：本發明針對集裝箱起重機吊裝作業中的難點一一水平方向上的減速制 動操作，通過提高其自動化程度來提高工作效率和可靠性。相對于自動化碼頭系統，本發明 可以在已有的集裝箱起重設備上進行升級，無需對已有設備進行徹底更換，節約了成本；同 時，降低了對操作人員專業性的要求，縮短了操作人員培訓上崗的周期并降低了勞動強度。
【附圖說明】
[0022] 圖1是吊具四個方位示意圖。
[0023] 圖2是人機交互界面示意圖。
[0024] 圖3是工業相機視野與目標區域的位置圖。
[0025] 圖4是工業相機中心與目標點的位置圖。
[0026] 圖5是吊具所在平面與下方目標區域所在平面的高度差H圖。
[0027] 圖6是待測距離L的空間關系圖。
[0028] 圖7是待測距離L的平面關系（操作人員視角）圖。
【具體實施方式】
[0029] 人機交互方式與界面設定：
[0030] 如圖1所示，集裝箱起重機吊具有四個方位。
[0031] 如圖2所示，人機交互界面由四個指令組成，分別控制吊具向2點、4點、8點、10點 方向進行制動動作。系統包含人工和輔助制動兩種工作方式。人工模式供系統故障、人員 訓練或者在其他特殊情況下使用。在輔助制動模式下，系統的工作流程是：
[0032] 如圖3和圖4所示，操作人員首先將吊具手動移動到目標區域上方的大致位置。這 里的"大致位置"應當滿足，能夠讓起重機吊具對應方位上的傳感器組（主控傳感器組）中 的工業相機觀測到對應方向目標點這個條件