何長(zhǎng)鎖

摘要：在全球化背景下，世界各國(guó)各領(lǐng)域的聯(lián)系都在不斷加深。在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，國(guó)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(shì)，這對(duì)碼頭貨物裝卸的效率提出了更高的要求。為了提高我國(guó)港口的競(jìng)爭(zhēng)力，必須對(duì)管理體系進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)改進(jìn)傳統(tǒng)的裝卸工藝模式。本文將就智能化抓斗卸船機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的解讀。

關(guān)鍵詞：智能化；抓斗卸船機(jī)；關(guān)鍵技術(shù)

近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)海運(yùn)規(guī)模也在不斷能提升，這不僅對(duì)我國(guó)航海技術(shù)提出了更高的要求，同時(shí)也對(duì)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(shí)散貨運(yùn)載船的運(yùn)載量在所有海運(yùn)運(yùn)載船中占據(jù)著較大的比例，因此對(duì)智能化抓斗卸船機(jī)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探究具有十分重要的意義。

一、智能化抓斗卸船機(jī)的控制技術(shù)分析

本文將以橋式智能化抓斗卸船機(jī)為例，對(duì)相關(guān)控制技術(shù)進(jìn)行闡述分析。該種類型的卸船機(jī)由于運(yùn)行方式豐富多樣，因此控制方式也十分多樣化。以對(duì)人工以來(lái)程度的差異為依據(jù)，可以將其分為手動(dòng)控制、半自動(dòng)控制以及全自動(dòng)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(jī)中，主要用于船體防擺動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。目前，橋式抓斗卸船機(jī)想要真正實(shí)現(xiàn)完全智能化控制還有很長(zhǎng)的一段路要走。接下來(lái)筆者將介紹幾種現(xiàn)階段比較常見的橋式抓斗卸船機(jī)控制方式。

（一）手動(dòng)控制

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

（二）半自動(dòng)控制方式

由于手動(dòng)控制方式對(duì)人工的依賴程度較高，抓斗卸船機(jī)的工作成效將會(huì)受到司機(jī)工作狀態(tài)的顯著影響，加之工作強(qiáng)度較高，因此操作失誤率居高不下。同時(shí)，手動(dòng)控制的方式使得橋式抓斗卸船機(jī)上面的可編程控制器和直接穿轉(zhuǎn)矩控制變頻的性能無(wú)法得到有效的發(fā)揮。因此為了解決手動(dòng)控制方式存在的弊端，并發(fā)揮上述兩個(gè)設(shè)備的性能，人們探索出了半自動(dòng)控制方式，并逐步成為橋式抓斗卸船機(jī)發(fā)展的主要方向。相較于手動(dòng)控制，半自動(dòng)控制的操作更加簡(jiǎn)單，因此對(duì)司機(jī)綜合素質(zhì)的要求出現(xiàn)了一定幅度的降低，但司機(jī)的操作仍舊不可缺少。半自動(dòng)抓斗卸船機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于抓料點(diǎn)的選擇以及抓斗過(guò)程中的擺動(dòng)控制更加便捷，在消除抓斗擺動(dòng)、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(shí)大幅度的提升了卸船機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的效率。

與此同時(shí)，半自動(dòng)抓斗卸船機(jī)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(guò)程仍舊具有很高的失誤率。想要推動(dòng)半自動(dòng)抓斗卸船機(jī)的發(fā)展，必須解決一項(xiàng)技術(shù)難題，即假設(shè)半自動(dòng)抓斗卸船機(jī)的內(nèi)外側(cè)位置保持不變，在實(shí)際操作中會(huì)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(shí)停止作業(yè)，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果。

（三）全自動(dòng)控制方式

全自動(dòng)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(jī)仍舊需要更深層次的研究。全自動(dòng)指的是通過(guò)三維成像技術(shù)的應(yīng)用，使整個(gè)卸船過(guò)程脫離人工。全自動(dòng)控制方式實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)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(gè)方面的問(wèn)題，才能真正實(shí)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(jī)的實(shí)現(xiàn)會(huì)受到艙內(nèi)物料狀況、物料特性等因素的影響，針對(duì)如何獲取艙內(nèi)散貨分布情況這一問(wèn)題，有人設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)帶動(dòng)激光掃描儀對(duì)整個(gè)船艙進(jìn)行掃描。之后通過(guò)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(shí)對(duì)干擾數(shù)據(jù)進(jìn)行排除。之后采取高效組織和快速插值的方式對(duì)掌握的離散散貨點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后利用OpenGL進(jìn)行散貨三維表面模型的恢復(fù)，如此就可以實(shí)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(shí)物模型到數(shù)字模型的轉(zhuǎn)換這一問(wèn)題，關(guān)鍵點(diǎn)在于物體三維立體信息快速獲取。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索研究人們創(chuàng)造出了許多方法，而在具體實(shí)施的過(guò)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(jìn)行對(duì)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(jī)中采用的散貨三維掃描系統(tǒng)主要有三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、激光三維掃描儀、雙目立體相機(jī)、工業(yè)CT等斷層掃描設(shè)備構(gòu)成。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于激光掃描效率高，且能夠快速、大量的獲取空間點(diǎn)位信息，同時(shí)還可以大面積高分辨率的獲取被測(cè)對(duì)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(jī)主梁下方。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能化抓斗卸船機(jī)拜托了貨物卸載對(duì)人工的過(guò)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(guó)應(yīng)該進(jìn)一步研究智能化抓斗卸船機(jī)，正確突破技術(shù)難關(guān)，從而推動(dòng)我國(guó)海運(yùn)事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李利慧.智能化抓斗卸船機(jī)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(jī)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(jī)地震動(dòng)力響應(yīng)分析[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2017.