全自動智能港口吊機抓煤系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種全自動智能港口吊機抓煤系統及方法，包括煤堆檢測系統、控制系統及固定于港口岸卸煤區中的回轉式起重機；煤堆檢測系統包括安裝于抓斗吊上的圖像獲取裝置、與圖像獲取裝置連接的圖像處理模塊；所述控制系統包括無線接收單元及控制單元，控制單元與回轉式起重機及圖像處理模塊連接；抓煤系統包括無線傳輸單元及安裝于港口岸上船舶靠岸檢測單元；回轉式起重機的抓斗吊包括安裝于機架上的豎向設置的液壓油缸，液壓油缸的活塞桿下端支撐座上通過活動連板鉸接有斗瓣，所述斗瓣與機架之間活動安裝有連桿，兩斗瓣之間設置有固定于支撐座下端的壓煤塊，壓煤塊的中部設置有位于所述圖像獲取裝置正下方的缺口。
【專利說明】
全自動智能港口吊機抓煤系統
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及港口裝卸技術領域，特別涉及全自動智能港口吊機抓煤系統。
【背景技術】
[0002]目前，大型港口特別是專業碼頭，為降低人力成本、提高卸船效率，很多采用抓煤系統。其主要通過對船上貨物如煤堆等散貨進行掃描檢測，通過控制相應的起重機進行卸船，基本實現無人化管理。但目前使用的抓煤系統中，其智能化程度較低，由于卸煤環境較為惡劣，煤堆的掃描檢測存在較大的難度，導致抓取誤差大，降低了整個卸載效率;并且，抓斗吊抓煤時不夠規范，抓斗吊的滿抓率不高，整體抓取效率低。
【實用新型內容】
[0003]本
【申請人】針對現有技術的上述缺點，進行研究和設計，提供一種全自動智能港口吊機抓煤系統，通過帶有壓板的抓斗吊，實現對煤堆的智能化抓取，有效地提高了抓煤效率，具有自動化、智能化程度高，卸船效率高的特點。
[0004]為了解決上述問題，本實用新型采用如下方案:
[0005]—種全自動智能港口吊機抓煤系統，包括機械結構部分及控制檢測系統；
[0006]所述機械結構部分包括固定于港口岸卸煤區中的回轉式起重機，卸煤區中設有料斗，回轉式起重機通過其抓斗吊將運煤船上的煤抓取至料斗中，并通過料斗下方的輸送裝置輸出；
[0007]所述控制檢測系統包括煤堆檢測系統、控制系統；
[0008]所述煤堆檢測系統包括安裝于抓斗吊上的圖像獲取裝置、與圖像獲取裝置連接的圖像處理模塊，圖像獲取裝置的數據輸出端口與圖像處理模塊的數據輸入端口連接，圖像獲取裝置獲取的煤堆圖像通過圖像處理模塊生成煤堆三維數據；
[0009]所述控制系統包括控制單元及無線接收單元，無線接收單元的數據輸出端口與控制單元的數據輸入端口連接;控制單元的數據輸入端口還與圖像處理模塊的數據輸出端口相連接，控制單元根據圖像處理模塊生成的三維數據，控制所述回轉式起重機進行卸船操作；
[0010]所述控制檢測系統還包括安裝于港口岸上無線傳輸單元及船舶靠岸檢測單元，船舶靠岸檢測單元的數據輸出端口與無線傳輸單元的數據輸入端口連接;無線傳輸單元通過無線傳輸的方式與無線接收單元相連接；
[0011]所述回轉式起重機的抓斗吊包括安裝于機架上的豎向設置的液壓油缸，液壓油缸的活塞桿下端支撐座上通過活動連板鉸接有兩斗瓣，所述斗瓣與機架之間活動安裝有連桿，兩斗瓣之間設置有固定于支撐座下端的壓煤塊，所述壓煤塊的中部設置有位于所述圖像獲取裝置正下方的缺口，圖像獲取裝置安裝于支撐座的中部;所述壓煤塊的下表面包括中部的下凸弧部及兩側的上凹弧部，所述下凸弧部與上凹弧部之間光滑過渡。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進:
[0013]所述機械結構部分還包括活動安裝于靠岸側板上的壓板，所述船舶靠岸檢測單元還包括壓板上安裝的豎向接近感應開關及安裝于船舶緩沖圈內的橫向接近感應開關。
[0014]所述控制檢測系統還包括安裝于靠岸側板上端的、用于檢測煤堆高度的橫向激光檢測儀及用于檢測所述壓板高度的豎向激光檢測儀。
[0015]所述斗瓣為彎弧狀結構，包括上部的短彎部及下部的長彎部，所述短彎部與長彎部之間光滑過渡;所述短彎部的曲率半徑與上凹弧部的曲率半徑相等，兩斗瓣裹包后與壓煤塊形成心形結構。
[0016]所述上凹弧部的端部帶有凹槽，所述凹槽中通過第一彈簧活動安裝有浮動板，浮動板的上方安裝有接觸感應開關。
[0017]所述斗瓣的內側帶有與其彎弧狀相同的彎弧槽，所述彎弧槽中通過多根沿著其弧面布置的第二彈簧安裝有彎弧板。
[0018]所述圖像獲取裝置包括攝像頭及超聲波測距器。
[0019]本實用新型的技術效果在于:
[0020]本實用新型能可靠地實現煤炭的自動卸船操作，無需人工現場管理，其智能化程度高、成本低;通過攝像掃描及超聲波檢測方式，實現煤堆圖像的準確獲取，對抓斗吊進行精準控制，提高抓取的準確度及可靠性，提高抓取效率;設置帶有壓煤塊的液壓抓斗吊，抓煤時對煤堆進行整形，保證抓煤的滿抓率，進一步提高抓煤效率。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型的系統控制框圖。
[0022]圖2為本實用新型中煤堆圖像獲取及處理的原理框圖。
[0023]圖3為本實用新型中抓斗吊的抓煤控制框圖。
[0024]圖4為本實用新型的結構示意圖。
[0025]圖5為圖4的A處局部放大圖。
[0026]圖6為本實用新型中抓斗吊的結構示意圖。
[0027]圖7為本實用新型中抓斗吊的另一結構圖。
[0028]圖8為圖7的B處局部放大圖。
[0029]圖9為本實用新型中液壓抓斗的抓煤過程圖(煤堆峰未被壓)。
[0030]圖10為本實用新型中液壓抓斗的抓煤過程圖(煤堆峰被壓)。
[0031]圖11為本實用新型中抓煤方法的步驟圖。
[0032 ]圖中:1、煤堆檢測系統；11、圖像獲取裝置；1011、攝像頭；1012、超聲波測距器；102、圖像處理模塊；103、三維數據;2、控制系統；201、控制單元;3、卸煤區；4、回轉式起重機;5、料斗;6、運煤船;7、港口岸；8、無線傳輸單元;9、無線接收單元；10、船舶靠岸檢測單元；1001、壓板；1002、豎向接近感應開關；1003、橫向接近感應開關；11、輸送裝置；12、抓斗吊；120、活動連板；121、機架；122、液壓油缸；123、支撐座；124、斗瓣；1241、短彎部;1242、長彎部；125、連桿；126、壓煤塊；1260、缺口； 1261、下凸弧部；1262、上凹弧部；1263、凹槽；1264、第一彈簧；1265、浮動板；1266、接觸感應開關；127、彎弧槽；128、第二彈簧；129、彎弧板;13、靠岸側板;14、船舶緩沖圈；15、橫向激光檢測儀；16、豎向激光檢測儀;17、煤堆；171、煤堆峰。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明。
[0034]如圖1、圖4所示，本實施例的全自動智能港口吊機抓煤系統，包括煤堆檢測系統1、控制系統2及安裝于港口岸卸煤區3中的回轉式起重機4，卸煤區3中設有料斗5，回轉式起重機4通過其抓斗吊12將運煤船6上的煤抓取至料斗5中，并通過料斗5下方的輸送裝置11輸出。煤堆檢測系統I包括安裝于回轉式起重機4的抓斗吊12上的圖像獲取裝置101、與圖像獲取裝置101連接的圖像處理模塊102，圖像獲取裝置101包括攝像頭1011及超聲波測距器1012，圖像獲取裝置101掃描的煤堆圖像通過圖像處理模塊102生成煤堆三維數據103;控制系統2包括無線接收單元9及控制單元201，控制單元201與回轉式起重機4、圖像處理模塊102及無線接收單元9連接，控制單元201根據圖像處理模塊102生成的三維數據103，控制回轉式起重機4進行卸船操作;抓煤系統還包括安裝于港口岸7上無線傳輸單元8、船舶靠岸檢測單元10，船舶靠岸檢測單元10與控制系統2無線連接;控制系統2根據船舶靠岸檢測單元10的檢測信號控制回轉式起重機4進行卸船操作:當運煤船6靠岸后，船舶靠岸檢測單元10檢測到信號并將信號通過無線傳輸單元8發送至控制單元201，控制單元201根據煤堆信息選擇回轉式起重機4進行卸船操作；
[0035]本實用新型中，圖像處理模塊102的處理過程如圖2所示，包括原始數據處理、坐標轉換、數據濾波處理、數據網絡規范化處理等過程，最終生成三維數據103。
[0036]本實用新型中，如圖4所示，控制單元201控制回轉式起重機4進行分層抓煤，每層抓煤順序為按照圖像獲取裝置101掃描的煤堆峰171的高度順序依次抓取，即優先抓取最高的煤堆峰171。
[0037]如圖6、圖7所示，抓斗吊12的結構為:包括安裝于機架121上的豎向設置的液壓油缸122，液壓油缸122的活塞桿下端支撐座123上通過活動連板120鉸接有斗瓣124，斗瓣124與機架121之間活動安裝有連桿125，兩斗瓣124之間設置有固定于支撐座123下端的壓煤塊126。如圖9、圖1O所示，抓煤時，液壓油缸122向下驅動，將兩斗瓣124張開并插入煤堆17中，液壓油缸122向上驅動，將兩斗瓣124閉合實現抓煤；當檢測到煤堆峰171時，張開斗瓣124后，將壓煤塊126繼續下壓一段距離，使得煤堆峰171的高度降低、寬度增大，抓煤時能撐滿斗瓣的包裹區域。其中，液壓抓斗由控制單元201的控制過程如圖3所示。
[0038]如圖6所示，壓煤塊126的中部帶有缺口1260，缺口 1260位于圖像獲取裝置101的正下方。為防止缺口 1260被煤堵塞，其帶有下端大上端小的結構。
[0039]如圖4、圖5所示，船舶靠岸檢測單元10包括活動安裝于靠岸側板13上的壓板1001、壓板1001上安裝的豎向接近感應開關1002及安裝于船舶緩沖圈14內的橫向接近感應開關1003，豎向接近感應開關1002及橫向接近感應開關1003均與控制單元201連接。豎向接近感應開關1002用于檢測船舶緩沖圈14的信號，橫向接近感應開關1003用于檢測靠岸側板13的信號，只有當兩者均感應到信號時，才能確定運煤船6完全靠岸，將信號發送至控制單元201后，可進行卸船操作。
[0040]如圖4、圖5所示，靠岸側板13的上端還安裝有檢測煤堆高度的橫向激光檢測儀15及用于檢測壓板1001高度的豎向激光檢測儀16，橫向激光檢測儀15及豎向激光檢測儀16均與控制單元201連接。橫向激光檢測儀15將檢測到的煤堆高度與豎向激光檢測儀16檢測到的壓板1001的高度之差，可估算出煤堆極限抓取高度，當煤堆的高度小于此極限抓取高度時，表示卸船操作完畢，從而最大程度的避免了抓斗對運煤船6造成的磕碰損傷，實現安全卸船操。
[0041]如圖6、圖7所示，壓煤塊126的下表面包括中部的下凸弧部1261及兩側的上凹弧部1262，下凸弧部1261與上凹弧部1262之間光滑過渡。如圖9、圖10所示，壓煤塊126的這種結構，能有效地將煤堆峰171從圖9的狀態壓成圖10的狀態，將煤堆峰171的峰頂向兩側快速擠壓，相比平板狀的壓煤塊，其所需下壓力小，依靠抓斗吊12的自身重力即可實現，并且壓過后的煤堆峰171還處于較松狀態，利于斗瓣124的插入抓取。
[0042]如圖6、圖7所示，斗瓣124為彎弧狀結構，包括上部的短彎部1241及下部的長彎部1242，短彎部1241與長彎部1242之間光滑過渡;短彎部1241的曲率半徑與上凹弧部1262的曲率半徑相等，兩斗瓣124裹包后與壓煤塊126形成心形結構。當壓煤塊126將煤堆峰171下壓后，煤堆峰171被壓后的峰頂形狀正好與斗瓣124的內弧面同，從而斗瓣124抓取時，只需將其插入煤堆峰171中后閉合即可，無需將整個抓斗浸入煤堆峰171中，其抓取效率高，盡可能地保證每次抓取時均為滿抓狀態。
[0043]如圖7、圖8所示，為了避免壓煤塊126過渡下壓煤堆峰171，壓煤塊126的上凹弧部1262的端部凹槽1263中通過第一彈簧1264活動安裝有浮動板1265，浮動板1265的上方安裝有接觸感應開關1266，接觸感應開關1266與控制單元201連接。控制單元201控制壓煤塊126下降，對煤堆峰171進行下壓操作，當控制單元201接收到接觸感應開關1266的信號時，停止下降壓煤塊126，并將液壓油缸122向上驅動，實現抓煤動作。接觸感應開關1266的設置，實現精準壓煤，提高抓斗的抓煤可靠性和及時性。液壓抓斗吊12的抓煤過程如圖3所示。
[0044]如圖7所示，斗瓣124的內側帶有與其彎弧狀相同的彎弧槽127，彎弧槽127中通過多根沿著其弧面布置的第二彈簧128安裝有彎弧板129。設置彈性彎弧板129，其目的是提供一個彈性變形的抓煤空間，避免滿抓時對所抓煤的大力擠壓，利于斗瓣124張開時的卸煤，有效地減少斗瓣124內壁煤的殘留量。
[0045]本實用新型中，為節省抓煤耗能，回轉式起重機4上還可以安裝蓄能器，蓄能器與抓斗吊12的液壓驅動栗連接。當抓斗依靠自身重力下降時，其重力勢能通過蓄能器儲存，儲存的能量用于抓斗吊12的上升推動。
[0046]如圖1、圖11所示，本實施例的利用全自動智能港口吊機抓煤系統的抓煤方法，包括以下步驟:
[0047]第一步，運煤船6靠近港口，船舶靠岸檢測單元10通過無線傳輸單元8將船舶靠岸信息發送至控制單元201，控制單元201根據靠岸信息選擇回轉式起重機4準備卸煤操作；
[0048]第二步，回轉式起重機4的抓斗吊12置于煤堆17的上方，抓斗吊12上的圖像獲取裝置101對煤堆17進行掃描檢測，將掃描檢測的結果通過圖像處理模塊102處理后得到三維數據 103;
[0049]第三步，控制單元201根據三維數據103控制抓斗吊12對煤堆17進行從上之下分層抓取，對每一層的煤堆峰171進行從高至低的順序依次抓取;抓取時，控制抓斗吊12的壓煤塊126下降對煤堆峰171的頂部進行下壓，下壓至壓煤塊126的下凸弧部1261及上凹弧部1262均與煤堆峰171的頂部完全貼合后停止下壓，斗瓣124對被壓后的煤堆峰171進行抱取；
[0050]第四步，控制抓有煤的抓斗吊12上升回轉后，將煤釋放至料斗5中；[0051 ]第五步，重復第二至第四步，至抓煤完成。
[0052]以上所舉實施例為本實用新型的較佳實施方式，僅用來方便說明本實用新型，并非對本實用新型作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本實用新型所提技術特征的范圍內，利用本實用新型所揭示技術內容所作出局部改動或修飾的等效實施例，并且未脫離本實用新型的技術特征內容，均仍屬于本實用新型技術特征的范圍內。
【主權項】
1.一種全自動智能港口吊機抓煤系統，包括機械結構部分及控制檢測系統； 所述機械結構部分包括固定于港口岸卸煤區(3)中的回轉式起重機(4)，卸煤區(3)中設有料斗(5)，回轉式起重機(4)通過其抓斗吊(12)將運煤船(6)上的煤抓取至料斗(5)中，并通過料斗(5)下方的輸送裝置(11)輸出； 所述控制檢測系統包括煤堆檢測系統(1)、控制系統(2); 其特征在于:所述煤堆檢測系統(I)包括安裝于抓斗吊(12)上的圖像獲取裝置(101)、與圖像獲取裝置(101)連接的圖像處理模塊(102)，圖像獲取裝置(101)的數據輸出端口與圖像處理模塊(102)的數據輸入端口連接，圖像獲取裝置(101)獲取的煤堆圖像通過圖像處理模塊(102)生成煤堆三維數據(103); 所述控制系統(2)包括控制單元(201)及無線接收單元(9)，無線接收單元(9)的數據輸出端口與控制單元(201)的數據輸入端口連接;控制單元(201)的數據輸入端口還與圖像處理模塊(102)的數據輸出端口相連接，控制單元(201)根據圖像處理模塊(102)生成的三維數據(103)，控制所述回轉式起重機(4)進行卸船操作； 所述控制檢測系統還包括安裝于港口岸(7)上無線傳輸單元(8)及船舶靠岸檢測單元(10)，船舶靠岸檢測單元(10)的數據輸出端□與無線傳輸單元(8)的數據輸入端□連接;無線傳輸單元(8)通過無線傳輸的方式與無線接收單元(9)相連接； 所述回轉式起重機(4)的抓斗吊(12)包括安裝于機架(121)上的豎向設置的液壓油缸(122)，液壓油缸(122)的活塞桿下端支撐座(123)上通過活動連板(120)鉸接有兩斗瓣(124)，所述斗瓣(124)與機架(121)之間活動安裝有連桿(125)，兩斗瓣(124)之間設置有固定于支撐座(123)下端的壓煤塊(126)，所述壓煤塊(126)的中部設置有位于所述圖像獲取裝置(1I)正下方的缺口( 1260)，圖像獲取裝置(101)安裝于支撐座(I 23)的中部;所述壓煤塊(126)的下表面包括中部的下凸弧部(1261)及兩側的上凹弧部(1262)，所述下凸弧部(1261)與上凹弧部(1262)之間光滑過渡。2.按照權利要求1所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述機械結構部分包括活動安裝于靠岸側板(13)上的壓板(1001)，所述船舶靠岸檢測單元(10)包括壓板(1001)上安裝的豎向接近感應開關(1002)及安裝于船舶緩沖圈(14)內的橫向接近感應開關(1003)。3.按照權利要求2所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述控制檢測系統還包括安裝于靠岸側板(13)上端的、用于檢測煤堆高度的橫向激光檢測儀(15)及用于檢測所述壓板(1001)高度的豎向激光檢測儀(16)。4.按照權利要求1所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述斗瓣(124)為彎弧狀結構，包括上部的短彎部(1241)及下部的長彎部(1242)，所述短彎部(1241)與長彎部(1242)之間光滑過渡;所述短彎部(1241)的曲率半徑與上凹弧部(1262)的曲率半徑相等，兩斗瓣(124)裹包后與壓煤塊(126)形成心形結構。5.按照權利要求1或4所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述上凹弧部(1262)的端部帶有凹槽(1263)，所述凹槽(1263)中通過第一彈簧(1264)活動安裝有浮動板(1265)，浮動板(1265)的上方安裝有接觸感應開關(1266)。6.按照權利要求1所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述斗瓣(124)的內側帶有與其彎弧狀相同的彎弧槽(127)，所述彎弧槽(127)中通過多根沿著其弧面布置的第二彈簧(128)安裝有彎弧板(129)。7.按照權利要求5所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述斗瓣(124)的內側帶有與其彎弧狀相同的彎弧槽(127)，所述彎弧槽(127)中通過多根沿著其弧面布置的第二彈簧(128)安裝有彎弧板(129)。8.按照權利要求1所述的全自動智能港口吊機抓煤系統，其特征在于:所述圖像獲取裝置(101)包括攝像頭(1011)及超聲波測距器(1012)。
【文檔編號】B66C3/16GK205527383SQ201620173777
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】孫堅
【申請人】江蘇聚業機械裝備股份有限公司