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什么是真正意義上的智能起重機?
來源: | 作者:pmo4b722b | 發布時間: 2020-05-15 | 711 次瀏覽 | 分享到:

  1智能起重機定義

  與通用起重機相比,智能起重機具有人工智能,在代替人的體力勞動基礎上,代替或輔助人的腦力勞動。即通過將傳感器與智能決策軟件與起重機集成,實現感知、分析、推理、決策和控制功能,實現人、機、物的交互、融合,代替人工進行感知、決策和執行,使起重機能適應工作環境的變化。其工作流程與通用起重機相同,但增加的智能控制能夠代替人的視覺、聽覺、嗅覺、肢體等感知器官,代替操作員判斷作出對應的動作,完成在起重機工作過程中的識別、感知、操作和管理等。

  2智能起重機關鍵技術

  在代替操作員感知、決策和執行的過程中,需要起重機自動感知被吊物品的位置,自動識別被吊物品并校驗,自動取放被吊物品,自動選擇運行路線,自動優化運行路徑并克服柔性升降系統的搖擺,準確啟停物品存放相應的位置,并在自動運行中記錄、監控自身設備的工作狀態,自動診斷故障并報警。因此,起重機的人工智能需突破幾個關鍵技術。

  2.1物品的識別、校驗、反饋與信息存儲技術

  根據被吊物品的形態、包裝方式、儲運方法等,常 見被吊物品包括:卷(鋼卷、紙卷、薄膜卷等)、箱(集 裝箱、料箱、轉運箱等)、塊(鋼板、鋼胚、盾構構件 等)、捆(鋼管、螺紋鋼、軌道、型鋼等)、盤(電纜、 盤條等)、件(斗、包等)、根(軌道、工字鋼、H 形鋼、梁等)。

  各種狀態物品的自動識別、檢驗和反饋是數據的編碼、采集、標識、管理、傳輸的標準化手段,是智能起重機的工作基礎。該技術涉及物品信息數據的編碼、采集、標識、管理、傳輸等過程。包括條 碼識別、 RFID 射頻識別、語音識別、光 字符識別、磁識別等特 定格式信息識別技術和圖像、圖形識別、生物特征識別等圖像、圖形格式信息識別技術。識別、檢驗后存儲的物品信息需具備普遍性、唯一性、穩定性和不可復制性。

  2.2空間定位技術

  國內部分高端產品雖然應用了三維定位技術 , 但定位水平受限于整機系統的累積誤差,不能實現高精度定位。目前, 普遍應用的定位方式有 2 類:一類是相對認址,一般采用旋轉編碼器、激光或雷達測距、視覺識別等方式實現;另一類是絕對認址,一般采用位置限位開關、編碼電纜(格雷母線)、線性編碼器、 BPS 條碼、鏈輪鏈條以及實時絕對認址無線電、紅外線、無線射頻、GPS 等方式實現。伴隨無線通訊技術的進步 , 通訊網絡的蜂窩定位及 Wi-F i、 藍牙、紅外線、超寬帶、 RFID 和超聲波等室內無線定位技術的定位精度越來越高,已逐 步在機械設備的定位推廣應用。

  起重機定位技術不僅涉及被吊物品的外形監測、空位探測、實際存放位置的一維、二維、三維認址和定位方法,還涉及起重機取物裝置(吊鉤、貨叉、吸盤、抓具、抓斗等)的一維、二維、三維認址和定位方法。

  由千起重機的作業范圍較大,單一的定位方法難以達到需要的定位精度, 故大區域、復雜環境下的精確定位常采用”相對趨近尋址+絕對定位認址”的綜合定位技術,相比單純的絕對認址或相對認址定位的方式,具有更準確、更穩定、更經濟 , 對土建工程質量的要求更低,更能適用起重設備惡劣的環境。

  2. 3智能取物裝置

  95% 以上的起重機取物裝置都采用吊鉤 ,只 能采取人工摘掛, 吊運某一類特定物品, 通用性差, 制約了起重搬運設備自動化程度的提高。在吊取和搬運散料、箱、捆、卷等不同物品過程中,智能起重機需配套自動取物 裝置或智能吊具,包括自動摘掛吊鉤、C 形鉤、電磁吸盤、真空吸盤、貨叉、夾鉗、夾具、掛梁、箱式吊具、罐、 抓斗、抓具等。根據各類被吊物品的狀態,研發適合起 重機應用的自動取物裝置或智能吊具,實現起重機的自 動存取,是起重機實現智能化的最關鍵環節。

  2.4路徑規劃與柔性升降系統的電子防搖擺技術

  運行路徑規劃和柔性升降系統的防搖擺定位控制是實現起重機運行的必要條件。起重機在工作過程中,大、小車加減速以及負載的提升都會使負載出現來回擺動,不僅影響起重機作業效率,還會引發事故。目前,常用開環和閉環控制技術實現起重機路徑規劃和防搖擺控制。開環控制方法主要包括基于輸入整形的定位防搖擺控制和基于軌跡規劃的定位防搖擺控制。實現路徑規劃和防搖擺的閉環控制方法有很多,如反饋線性化、增益調度控制、滑模控制、預測控制、模糊控制、神經網絡控制、無源性控制等控制方式。

  對于障礙物地點固定不變的吊裝和搬運環境,采用靜態路徑規劃即可滿足要求。但是,當環境中的障礙物不能事先確定或多臺起重機混合作業時,需要采用動態路徑規劃的方法在線實時得到安全的路徑。吊裝的路徑規劃。近年來, 學者們針對起重機的路徑規劃給出了一些有效的規劃算法,如人工勢場法、概率路標算法、快速隨機生成樹算法、遺傳算法、蟻群算法等。

  隨著無線移動通訊技術的發展,將感應器(陀螺儀、加速度傳感器、方位傳感器等)安裝在吊具或取物裝置 上, 實現基于被吊物品的 三維定位、路徑規劃和防搖擺控制將得到廣泛應用。

  2.5狀態檢測與故障自動診斷技術

  狀態監測是指通過一定的途徑了解和掌握設備的運行狀態;故障診斷則是根據狀態監測所獲得的信息,結合設備的工作原理、結構特點、運行參數、歷史狀況,對可能發生的故障進行分析、預報,對已經或正在發生的故障進行分析、判斷, 以確定故障的性質、類別、程度、部位及趨勢。狀態監測與故障診斷的意義在于其有效地遏制了故障損失和設備維修費用。

  起重機械監控過程中的需要監控的常用監控參數包 括起重量、起重力矩:起升高度/下降深度;運行行程、幅度、大車運行偏斜;水平度;風速;回轉角度;同一或不同一軌道運行機構安全距離 ;支腿垂直度;工作時間、累計工作時間、每次工作循環等。常用的監控狀態 包括電機狀態;制動器狀態;變頻器狀態;抗風防滑狀 態;聯鎖保護:門限位、機構之間的運行聯鎖;工況設置狀態; 供電電纜卷筒狀態;過孔狀態;以及視頻系統、橋架剛度、強度實時自檢測系統等。

  2. 6實時在線監測及遠程診斷技術

  該系統包括傳感器監測、實時無線傳輸、數據管理、信息查詢、故障根源分析、趨勢分析、專家診斷、狀態 預知預測、物聯網遠程監控等技術。通過給現有設備安 裝監控網關, 通過 Wi- Fi 或 3G 網絡傳輸數據采集運行 狀態和故障情況,實現遠程監控和可視化管理;集成新 設備自帶的遠 程管理系統, 建立統一的設備管理平臺; 與資產維修管理系統集成,提升維修效率和設備的工作 表現。提供網絡化的緊急維修協調配合機制, 通過無線抄表獲取設備實時狀態,自動生成維修和檢查計劃,并 在數據分析的基礎上逐步實現基于狀態的預知性維修 。

  通過計算機網絡實現的預知性維修以狀態監測與故障診斷技術為基礎, 以設備實際狀況為依據 , 根據生產需要制定預知性維修計劃的維修體制。其目標是實現實時停車、對應換件、維修確定的項目。從目前的故障維修、定期計劃維修 , 實現未來的預知 性維修, 辨別故障的真偽,判斷故障的類型、程度、具體部位,預判故障 發展的趨勢。及時發現故 障的早期征兆, 以便采取相應的措施, 避免、減緩、減少重大事故的 發生;一旦發生故障, 能自動紀錄下故障過程的完整信息, 以便事后進行故障原因分析, 避免再次發生同類事故;通過對設備異常運行狀態的分析, 揭示故障的原因、程度、部位及趨勢, 為設備的在線調理、停機檢修提供科學依據,延長運行周期,有效地遏制故障損失和設備維修費用;根據狀態監測所獲得的信息, 結合設備的 工作原理、結構特點、運行參數、歷史狀況, 對可能發生的故障進行分析、預報,可充分地了解設備性能,為改進設計、制造 與維修水平提供有力證據。

  2.7成套裝備的監控和管理

  針對散料、箱、捆、卷等不同物品的堆放形式和 存儲要求, 結合上述識別、定位、存取、監控等關鍵技術開發智能起重機的監控和管理系統MWS, 包括接口子系統、貨位庫存管理子系統、物品識別子系統、調度與 起重機運行子系統、空間定位子系統等, 實現起重機智能化高效、安全的運行。

  3結論

  智能制造、智能物流、智能維護等領域對各種智能 化起重機的需求日益擴大 , 應用前景廣闊。上述關鍵技術將以軟件、新產品、新技術 等形式集成為智能起重機的應用解決方案, 形成用于工程的成套裝備, 應用于冶金、造紙、汽車等智能制造領域的工位轉運, 物流領域的倉儲搬運。智能起重機自動完 成工藝流程的操作運行, 并能實時監控、記錄起重機的運行狀態,提供了更高的 工作效率和更低的運行成本。智能監控、操作系統對在役起重機械實現智能維護服務, 即通過遠程在線檢測、大數據統計分析, 實現預知性維修和剩余壽命評估。積累的大數據可以為起重機的設計提供數據依據,提高起 重機的整體設計水平 , 有效、有針對性地提高起重機的本質安全和性能。

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