【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及卸船機設備，具體的涉及一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法。
技術介紹
1、螺旋卸船機作為一種廣泛應用于大宗散貨裝卸作業(yè)的物料搬運設備，其原理基于螺旋輸送機械，依靠旋轉的螺旋槳葉將貨物從船艙內(nèi)輸送到岸上的存儲設施或其他運輸工具中。傳統(tǒng)的螺旋卸船機通常依賴于操作人員進行控制，包括啟動機器、控制卸貨速率、調(diào)整螺旋槳的深度以及停機等操作。盡管此類設備在操作上已有一定程度的機械化，但在整個作業(yè)過程中，仍存在多種效率和安全性問題。首先，人工操作依賴性強，導致作業(yè)效率受到操作人員技能水平的限制，且在連續(xù)作業(yè)中，由于人為操作的不穩(wěn)定性，可能會造成作業(yè)效率波動，影響整體卸船速度。其次，人工監(jiān)控的局限性使得作業(yè)過程中對于船舶姿態(tài)變化和貨物分布的響應不夠及時，從而難以保證卸貨過程的均勻性和連續(xù)性。此外，惡劣天氣條件或視野受限情況下，操作人員的安全難以得到保障，且緊急情況下的應對措施可能不夠迅速有效。
2、現(xiàn)有的螺旋卸船機在自動化控制方面也有所發(fā)展，例如部分機型已經(jīng)配備了基本的自動啟停功能和故障自診斷系統(tǒng)，但這些功能仍然無法解決上述效率和安全性問題。特別是在貨物分布不均、船體搖擺或其他復雜作業(yè)條件下，現(xiàn)有自動化水平難以適應，導致必須切換回人工操作模式，從而限制了卸船作業(yè)的自動化發(fā)展。為了解決現(xiàn)有技術存在的不足，人們進行了長期的探索，提出了各式各樣的解決?方案。例如，中國專利文獻公開?了一種螺旋卸船機全自動作業(yè)系統(tǒng)的輔助控制系統(tǒng)[cn202220247244.x]，該方案為全自動作業(yè)系統(tǒng)提供輔助控制系統(tǒng)，并且使輔助控制
3、上述方案在一定程度上解決了現(xiàn)有技術中螺旋卸船機的恒流量取料問題，減少了螺旋卸船機作業(yè)工程中人工調(diào)整設備運行速度的操作頻率。但是并沒有從根本上提高螺旋卸船機整體的自動化程度。
技術實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術中的問題，本專利技術提供一種設計合理、使用效果好、自動化程度更高的全自動系統(tǒng)以及作業(yè)方法。
2、為達到上述目的，本專利技術采用了下列技術方案：一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)，包括以下模塊：
3、三體定位模塊，采用激光掃描儀對船體位置、姿態(tài)以及船艙基礎信息進行實時檢測，結合北斗衛(wèi)星定位，構成坐標系，動態(tài)展示船體實時變化，實時修正岸基、船基、螺旋卸船機作業(yè)位置相對位置變化，為螺旋卸船機實時控制提供坐標計算依據(jù)；
4、物料及船舶探測模塊，采用激光掃描儀、可見光視頻識別及紅外成像融合技術，并通過毫米波雷達掃描獲取船舶生活區(qū)的坐標位置、船舶每個倉口的大小及坐標位置、船艙內(nèi)物料的形狀及高度；
5、防碰撞和狀態(tài)檢測模塊，在卸船機上安裝傳感器，實時檢測數(shù)據(jù)，建立螺旋卸船機與船只、清倉設備以及同軌上其他設備間立體防撞預警和保護球，且根據(jù)實時檢測數(shù)據(jù)，進行狀態(tài)檢測；
6、中央集控模塊，在中央集控室內(nèi)配置服務器，采用帶操作手柄的操作臺配合基于工業(yè)控制軟件intouch開發(fā)的上位機操作界面以及基于unity3d軟件平臺開發(fā)的三維算法軟件構成；
7、通訊模塊，包括卸船機電纜卷筒中的光纖通訊線路，以及覆蓋碼頭的5g通訊無線網(wǎng)絡線路；
8、三維算法模塊，在中央集控室的服務器中布置三維倉口識別算法，三維物料形狀算法，三維障礙物檢測算法，構成統(tǒng)一三維算法；
9、視頻監(jiān)控模塊，在機上布置攝像頭，通過通訊模塊將視頻畫面?zhèn)鬏斨林醒爰啬K，配合視頻智能識別技術，通過中央集控模塊分析卸船機的自動化動作，判斷螺旋卸船機即將靠近障礙物，觀察設備的運行情況。
10、進一步的，其中三體定位模塊構成的坐標系包括，以碼頭岸邊指定位置為原點的坐標系、以卸船機特定位置為原點的坐標系、以船體特定位置為原點的坐標系。
11、進一步的，其中物料及船舶探測模塊對船艙及船艙內(nèi)料堆以及船舶艙壁進行檢測、采集、處理、成像分析得到船艙及物料模型，并根據(jù)特征點消除無用數(shù)據(jù)，保留船艙及船艙內(nèi)物料數(shù)據(jù)；通過三維模型真實反映實際物料情況、料堆信息實時更新，為螺旋卸船機實時控制提供起始地址、切入點及邊界點等特征點。
12、進一步的，其中防碰撞和狀態(tài)檢測模塊，預先設置安全距離閾值，在卸船機作業(yè)過程中，各個機構與船舶接近，小于預先設定的安全距離閾值時，發(fā)出警報并通過plc程序停止設備動作；通過獲取的實時數(shù)據(jù)，實時檢測螺旋卸船機各機構、軸承運行的振動、噪音、溫度、電流等狀態(tài)。
13、進一步的，其中通訊模塊，新建5g通訊系統(tǒng)基站和分站，依托5g網(wǎng)絡，新增機上與地面無線網(wǎng)絡點對點傳輸設備，配合光纖通訊線路，實現(xiàn)光纖、無線網(wǎng)絡冗余互備，通過無線網(wǎng)絡可以獨立運行全自動系統(tǒng)，且通過光纖也可獨立運行全自動系統(tǒng)。
14、進一步的，其中三維算法模塊，通過統(tǒng)計分析濾波方法進行噪聲濾波與去除離群點，然后使用點云密度歸一化方法將點云數(shù)據(jù)進行進一步處理，配合物料及船舶探測模塊以及防碰撞和狀態(tài)檢測模塊得到的數(shù)據(jù)，構成三維倉口識別算法，三維物料形狀算法以及三維障礙物檢測算法。
15、本專利技術還采用了以下作業(yè)方法：一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)的作業(yè)方法，包括以下步驟：
16、s1：采用編碼器以及掃描儀結合北斗衛(wèi)星定位的岸機船三體定位模塊獲取卸船機的實時位置和各機構的姿態(tài)；
17、s2、采用激光掃描、視頻識別和毫米波雷達探測的物料及船舶探測系統(tǒng)，對船艙內(nèi)物料分布進行實時精準建模；
18、s3、通過測距傳感器及激光掃描儀組成的防碰撞和狀態(tài)檢測模塊，提供多級安全保障，確保作業(yè)人員和設備的安全穩(wěn)定運行；
19、s4、在中央集控室配置服務器，操作臺以及上位機操作軟件組成中央集控模塊，對螺旋卸船機下達自動化工單；
20、s5、整合5g技術與光纖通訊結合的通訊模塊，實現(xiàn)設備間的高速數(shù)據(jù)傳輸和實時控制，將s1、s2、s3步驟所采集的數(shù)據(jù)傳至中央集控模塊；
21、s6、在中央集控室服務器中布置三維算法模塊，通過提取有效點云數(shù)據(jù)，分析和生成自動化作業(yè)工單，發(fā)送至卸船機機上的plc控制系統(tǒng)執(zhí)行自動化任務；
22、s7、在機上布置攝像頭，通過通訊模塊將視頻畫面?zhèn)鬏斨林醒爰啬K。
23、本專利技術的有益效果是：兼顧了螺旋卸船機全自動作業(yè)時的安全和穩(wěn)定需求，以及較高的自動化程度的需求。螺旋卸船機操作員通過通訊系統(tǒng)給出對中央集控模塊的操作指令，再通過中央集控模塊對螺旋卸船機下達自動化作業(yè)指令，螺旋卸船機接收到作業(yè)指令后，執(zhí)行三維掃描程序獲取船艙和物料信息，生成自動化作業(yè)工單，開始執(zhí)行自動化作業(yè)程序，螺旋卸船機自動化作業(yè)時，通過視頻監(jiān)控模塊幫助操作員觀察設備的運行情況。系統(tǒng)很大的提高了螺旋卸船機的自動化程度和安全性。
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1.一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中三體定位模塊構成的坐標系包括，以碼頭岸邊指定位置為原點的坐標系、以卸船機特定位置為原點的坐標系、以船體特定位置為原點的坐標系。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中物料及船舶探測模塊對船艙及船艙內(nèi)料堆以及船舶艙壁進行檢測、采集、處理、成像分析得到船艙及物料模型，并根據(jù)特征點消除無用數(shù)據(jù)，保留船艙及船艙內(nèi)物料數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中防碰撞和狀態(tài)檢測模塊，預先設置安全距離閾值，在卸船機作業(yè)過程中，各個機構與船舶接近，小于預先設定的安全距離閾值時，發(fā)出警報并通過PLC程序停止設備動作；通過獲取的實時數(shù)據(jù)，實時檢測螺旋卸船機各機構、軸承運行時的振動、噪音、溫度、電流等狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中通訊模塊，新建
6.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中三維算法模塊，通過統(tǒng)計分析濾波方法進行噪聲濾波與去除離群點，然后使用點云密度歸一化方法將點云數(shù)據(jù)進行進一步處理，配合物料及船舶探測模塊以及防碰撞和狀態(tài)檢測模塊得到的數(shù)據(jù)，構成三維倉口識別算法，三維物料形狀算法以及三維障礙物檢測算法。
7.根據(jù)權利要求1-6所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)的作業(yè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)，其特征在于，包括以下模塊：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中三體定位模塊構成的坐標系包括，以碼頭岸邊指定位置為原點的坐標系、以卸船機特定位置為原點的坐標系、以船體特定位置為原點的坐標系。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中物料及船舶探測模塊對船艙及船艙內(nèi)料堆以及船舶艙壁進行檢測、采集、處理、成像分析得到船艙及物料模型，并根據(jù)特征點消除無用數(shù)據(jù)，保留船艙及船艙內(nèi)物料數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無人值守螺旋卸船機全自動系統(tǒng)及其作業(yè)方法，其特征在于：其中防碰撞和狀態(tài)檢測模塊，預先設置安全距離閾值，在卸船機作業(yè)過程中，各個機構與船舶接近，小于預先設定的安全距離閾值時，發(fā)出警報并通過plc程序停止設備動作；通過獲取的實時數(shù)據(jù)，實...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張豪慶，張聞中，俞更喜，唐瑋駿，朱淑勇，董凌云，秦利敏，阮航瀚，
申請(專利權)人：華能國際電力股份有限公司上海石洞口第二電廠，
類型：發(fā)明
國別省市：
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