智能起重机的关键技术

智能起重机的关键技术：
1.安全监控及远程服务技术

  智能起重机械对安全、效率、能耗、成本的要求更高，通过应用安全监控及远程服务技术可进行实时故障监控，并能开展远程故障诊断，提高起重机行业的安全保障、服务水平和快速响应能力，提高设备维护和管理能力。起重机械安全监控提供完善的监控，可长期直接或间接的测量起重机械运行参数，同时记录执行指令和起重机载重情况，根据这些长期的、实际投入使用的设备的详细参数，起重机的设计者、研究人员可获取同批次类似型号起重机大量完整可靠的数据，结合现场工况进行大数据分析，可为优化起重机械设计提供支撑。安全监控及远程服务技术的开发与应用可提高整个起重机体系的管理能力，进而提升起重机械的智能化水平，带动起重机械行业自身的发展。

  安全监控与远程服务技术由安全监控系统、VPN网络系统、数据平台及分析系统等部分组成。数据平台采用面向服务构架的理念，系统应具有可靠性、可扩展性与可管理性的特点，能对起重机械的电气控制系统进行远程连接、数据收集和数据存储。数据平台服务器的架构设计应遵循安全稳定、实用可靠、技术先进、可扩充性、易用性及可维护性的原则，并综合考虑实际情况、特殊要求，形成一套系统的、完整的、全面的、合理的解决方案。安全监控系统实现对起重机械进行状态和故障信息进行数据采集、数据处理和数据上传。数据平台

与安全监控系统采用工业级VPN，建立数据平台与每台起重机的数据连接，并实现了远程维护和升级。

2.货物信息识别、校验、反馈技术

  智能制造、智能物流中广泛使用了货物识别技术，该技术包括物品信息数据的编码、采集、标识、管理、传输、读取，对不同形式的货物、包装采用不同类型的信息识别方法是智能起重机实现自动搬运中的关键一环。起重机搬运的物品及类型主要包括：卷（钢卷、纸

卷、薄膜卷等）、箱（集装箱、料箱、转运箱等；块—钢板、钢胚、盾构构件等）、捆（钢管、螺纹钢、轨道、型钢等）、盘（电缆、盘条等）、件（斗、包等）、根（轨道、工字钢、H 型钢、梁等）、散状物料等。

  常用的识别方法包括条码、REID 射频标签和图像、图形格式信息识别技术。各种包装形式物品的随身信息存储形式、内容、识别方法等现状和需求，初步确定各类包装形式的信息存储、识别的技术方案。包括条码识别、RFID 射频识别、语音识别、光字符识别、磁识别等特定格式信息识别技术和图像、图形识别、生物特征识别等图像、图形格式信息识别技术。

3.吊具防摇技术

  自动化生产中对桥式起重机吊钩的位置精确控制要求较高，但起重机运行过程中受到平移机构加减速等因素影响，吊钩可能产生较大幅度摆动，这种摆动使对负载的装卸难以定位，且存在生产安全隐患。因此，针对桥式起重机防摇摆的研究，对提高生产效率，提升起重

机运行的自动化、智能化水平有着深远的意义。

  国外桥式起重机的防摇在工程应用上主要以带摆角反馈装置的变频防摇技术，以摆角控制算法为核心的变频调速防摇技术，以及依靠速度控制算法的变频防摇技术三种为主，依托专用变频防摇卡实现调速防摇功能。为了满足起重机防摇的需求，国际知名起重设备供应商已经开发出具备防摇功能的变频驱动桥式起重机，部分变频器供应商也开发出基于自有品牌的

专用防摇卡件，这些产品的应用极大提高了桥式起重机在运行方面的自动化程度。

  目前，国内业界同仁在桥式起重机防摇算法方面进行了大量工作，但相关国产设备在这一应用领域上还存在较大上升空间，亟待使用便捷、通用性良好的变频防摇装置，进一步提升国产设备的自动化程度。

4.自动控制、管理软件开发

  针对散料、箱、捆、卷等不同物品的堆放形式和存储要求，开发与工况要求相适宜的监控管理系统MES，包括接口子系统、货位库存管理子系统、物品识别子系统、调度与起重机运行子系统、空间定位子系统等。起重机的全自动控制系统可从控制室控制起重机的

起动、停止，选择自动控制的模式，执行的任务种类。

  全自动控制工艺设计包括了停车、以及多种优先级的搬运任务。任务按优先级高低依次执行，同优先级任务按时间先后依次执行。例如针对散料堆场的工况，系统需要进行矩阵式分块，找出堆场的取料点和堆放点，选择堆取点需要获取料位的采样数据，以采样点的高程、平面位置以及相互间距离作为挑选依据。在选择全自动工作模式后，全自动控制系统根据优先级执行分配的生产任务。在起重机未执行生产任务时，控制软件按各任务的优先级高低顺序查询该任务是否需要执行，同优先级任务按时间先入先出。当所需物料能够用于生产时，生成相应的取物搬运地址，并启动该任务；若无可用物料时，自动跳过当前任务，转入下一个等待执行的任务进行查询。全自动控制系统为全自动运行调度中心，由高性能计算机和其他附加设备构成，协调分配起重机进行泊车、搬运等任务。厂内DCS 系统负责提供任务信号，确定起重机运行方式。

信息管理软件负责货物库存采集、生产数据存储与管理、起重机任务调度、故障自检、信息传输等为实现自动化库存管理与自动运行的各项数据支持功能。设备与控制系统之间通过厂级局域网进行互联互通，所有采集信息经由信息管理软件实时读取并汇总管理。

5.三维空间定位技术

  起重机三维定位技术涉及被吊物品的外形监测、空位探测、实际存放位置的一维、二维、三维认址、定位方法，以及起重机取物装置（吊钩、货叉、吸盘、抓具、抓斗等）一维、二维、三维认址、定位方法。因此，起重机停车定位即取物装置的认址、定位方法和被吊物品存放的定位方法针对不同物品、不同取物装置、不同定位精度要求，应进行相应的传感器与技术方案研究。目前定位常用的传感器有：限位开关、接近开关、

编码器、条码定位器和齿轮齿条定位等。

1）限位开关 这里的限位开关指常用的机械接触式限位开关，如直柄式限位开关、十字限位开关、凸轮式限位开关等等，这类限位开关的定位精度较低，在复位时还带有回程，通常应用于定位要求不高的场合。

2）接近开关 不依靠机械接触的方式使开关发出信号，常见的有电容式、电感式、光电式、霍尔式等，可应用于定位精度不高的场合，在复杂电磁环境中可能会受到干扰。

3）编码器 通过安装在运行机构轮轴上获得其速度、位置信息，可与变频器连接作为速度、位置反馈元件，但安装于车轮轴上时会因发生打滑而发生定位偏差，可通过使用定点校准的方式消除偏差。

4）条码定位器 通过扫描运行路线上的一维条形码获得准确的位置信息，定位精度可达±1 mm，可支持多种类型的传输、通讯方式。

5）齿轮齿条定位 设置一根齿条于轨道梁上，起重机上装有一个与齿条相啮合的带有编码器的齿轮，随着齿轮转动编码器发出定位信息，用于平移机构定位，但应考虑避免因震动等因素导致齿轮与齿条脱节。

6.智能化吊具的研制

  针对散料、箱、捆、卷等不同物品，需要研究各类取物装置的生产状况、应用情况，研发适合智能起重机应用的自动取物装置，确定各类物品的自动取物技术方案。包括吊钩、C 形钩、电磁吸盘、真空吸盘、货叉、夹钳、夹具、挂梁、箱式吊具、罐、抓斗、抓具等。针对不同的吊具还可以开发相应的智能管理系统，在线监测抓具的电气、液压、温度、负载、油位、位置、姿态等多种运行状态信息，通过无线传输、总线通讯等方式进行现场在线监控，并可就地保存至数据库。当具备远程连接的条件时，可以通过互联网传送至生产商的服务中心，提供进一步的服务支持。