智能化抓斗卸船機若干關(guān)鍵技術(shù)分析

何長鎖

摘要：在全球化背景下，世界各國各領(lǐng)域的聯(lián)系都在不斷加深。在經(jīng)濟領(lǐng)域，國家貿(mào)易獲得了迅猛的發(fā)展，散貨碼頭的吞吐量呈現(xiàn)出逐步提升的趨勢，這對碼頭貨物裝卸的效率提出了更高的要求。為了提高我國港口的競爭力，必須對管理體系進行優(yōu)化，同時改進傳統(tǒng)的裝卸工藝模式。本文將就智能化抓斗卸船機的關(guān)鍵技術(shù)進行深入的解讀。

關(guān)鍵詞：智能化；抓斗卸船機；關(guān)鍵技術(shù)

近些年來，隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，我國海運規(guī)模也在不斷能提升，這不僅對我國航海技術(shù)提出了更高的要求，同時也對碼頭船上貨物卸載技術(shù)提出了更高的要求。在所有的貨物中，散貨卸船的難度最高，同時散貨運載船的運載量在所有海運運載船中占據(jù)著較大的比例，因此對智能化抓斗卸船機關(guān)鍵技術(shù)進行探究具有十分重要的意義。

一、智能化抓斗卸船機的控制技術(shù)分析

本文將以橋式智能化抓斗卸船機為例，對相關(guān)控制技術(shù)進行闡述分析。該種類型的卸船機由于運行方式豐富多樣，因此控制方式也十分多樣化。以對人工以來程度的差異為依據(jù)，可以將其分為手動控制、半自動控制以及全自動控制三種[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化控制技術(shù)被引入到橋式抓斗卸船機中，主要用于船體防擺動方面，雖然該系統(tǒng)可以在一定程度上環(huán)節(jié)作業(yè)人員的疲勞，但是并未完全實現(xiàn)自動化。目前，橋式抓斗卸船機想要真正實現(xiàn)完全智能化控制還有很長的一段路要走。接下來筆者將介紹幾種現(xiàn)階段比較常見的橋式抓斗卸船機控制方式。

（一）手動控制

手動控制是最傳統(tǒng)的抓斗卸船機控制方式，同時也是對司機要求最高的方式，因此這種方式下卸船機控制對人工的依賴性較高，所有操作都需要司機獨立完成，因此必須做到全神貫注，容不得一點差錯[2]。在具體工作的過程中，司機主要是通過操作聯(lián)動臺上的手柄實現(xiàn)對車移動、抓斗開合的控制。司機不僅需要具備一定的專業(yè)技能知識，還需擁有豐富的工作經(jīng)驗，如此才能作出正確的操作，完成對抓料點和抓斗擺動的良好控制。由此可見，在手動控制方式下，司機的操作水平直接影響著抓斗卸船機的工作效果。此外，手動控制對司機提離以及腦力的消耗十分巨大，若是長時間保持高強度工作，很容易的因疲勞或是精力不集中導(dǎo)致操作錯誤的發(fā)生。

（二）半自動控制方式

由于手動控制方式對人工的依賴程度較高，抓斗卸船機的工作成效將會受到司機工作狀態(tài)的顯著影響，加之工作強度較高，因此操作失誤率居高不下。同時，手動控制的方式使得橋式抓斗卸船機上面的可編程控制器和直接穿轉(zhuǎn)矩控制變頻的性能無法得到有效的發(fā)揮。因此為了解決手動控制方式存在的弊端，并發(fā)揮上述兩個設(shè)備的性能，人們探索出了半自動控制方式，并逐步成為橋式抓斗卸船機發(fā)展的主要方向。相較于手動控制，半自動控制的操作更加簡單，因此對司機綜合素質(zhì)的要求出現(xiàn)了一定幅度的降低，但司機的操作仍舊不可缺少。半自動抓斗卸船機的應(yīng)用優(yōu)勢在于抓料點的選擇以及抓斗過程中的擺動控制更加便捷，在消除抓斗擺動、抓斗避障、小車及抓斗位置確定等方面發(fā)揮出了顯著的效果，在保障安全性的同時大幅度的提升了卸船機系統(tǒng)運行的效率。

與此同時，半自動抓斗卸船機在精準(zhǔn)性和可靠性方面也存在一定的不足，因此在具體操作的過程仍舊具有很高的失誤率。想要推動半自動抓斗卸船機的發(fā)展，必須解決一項技術(shù)難題，即假設(shè)半自動抓斗卸船機的內(nèi)外側(cè)位置保持不變，在實際操作中會因潮汐以及重力等因素導(dǎo)致船身出現(xiàn)傾斜或是假設(shè)位置發(fā)生改變，導(dǎo)致操作失誤的發(fā)生[3]。在這樣的情況下，若是不及時停止作業(yè)，將會引發(fā)嚴(yán)重的后果。

（三）全自動控制方式

全自動卸船控制方式目前仍舊處于概念階段，因此想要制造出完全智能化的橋式抓斗卸船機仍舊需要更深層次的研究。全自動指的是通過三維成像技術(shù)的應(yīng)用，使整個卸船過程脫離人工。全自動控制方式實現(xiàn)的難點在于智能傳感、智能定位、智能控制以及圖像圖形處理等方面。只有解決上述幾個方面的問題，才能真正實現(xiàn)智能化控制。例如，在散貨三維數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)方面，考慮到智能化抓斗卸船機的實現(xiàn)會受到艙內(nèi)物料狀況、物料特性等因素的影響，針對如何獲取艙內(nèi)散貨分布情況這一問題，有人設(shè)計出了以下系統(tǒng)方案：在智能控制系統(tǒng)控制下，以大車和小車的運動帶動激光掃描儀對整個船艙進行掃描。之后通過坐標(biāo)換算掌握散貨料堆的三維坐標(biāo)，基于以上坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲得船艙位置、區(qū)分艙板數(shù)據(jù)、分離出貨聊數(shù)據(jù)，同時對干擾數(shù)據(jù)進行排除。之后采取高效組織和快速插值的方式對掌握的離散散貨點云數(shù)據(jù)進行處理，最后利用OpenGL進行散貨三維表面模型的恢復(fù)，如此就可以實現(xiàn)艙內(nèi)散貨料堆數(shù)據(jù)的可視化。

二、散貨三維掃描系統(tǒng)技術(shù)

關(guān)于如何完成實物模型到數(shù)字模型的轉(zhuǎn)換這一問題，關(guān)鍵點在于物體三維立體信息快速獲取。經(jīng)過長期的探索研究人們創(chuàng)造出了許多方法，而在具體實施的過程中，則需要綜合裝置的構(gòu)造、性能、成本、適用范圍等因素進行對比分析，最終選擇最佳方法。在所有方法中，應(yīng)用最廣泛的就是三維掃描技術(shù)。智能化抓斗卸船機中采用的散貨三維掃描系統(tǒng)主要有三坐標(biāo)測量機、激光三維掃描儀、雙目立體相機、工業(yè)CT等斷層掃描設(shè)備構(gòu)成。該技術(shù)的優(yōu)勢在于激光掃描效率高，且能夠快速、大量的獲取空間點位信息，同時還可以大面積高分辨率的獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。在散貨三維掃描系統(tǒng)中，通常將三維激光掃描儀安裝在抓斗卸船機主梁下方。

三、結(jié)語

綜上所述，智能化抓斗卸船機拜托了貨物卸載對人工的過度依賴，大幅度的提升了貨物尤其是散貨卸船的效率和質(zhì)量。因此我國應(yīng)該進一步研究智能化抓斗卸船機，正確突破技術(shù)難關(guān)，從而推動我國海運事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]李利慧.智能化抓斗卸船機若干關(guān)鍵技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（27）：144.

[2]胡金濤.智能化抓斗卸船機的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].武漢理工大學(xué)，2013.

[3]陸俊杰.橋式抓斗卸船機地震動力響應(yīng)分析[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2017.