夏乐
杭州华新机电工程有限公司,浙江省杭州市310000
摘要：桥式起重机是一种现代化物料搬运领域的重要机械设备，具有效率高、可靠性高、载重量大等优点，广泛应用于港口码头、生产厂房及铁路交通等各个领域。然而，传统的桥式起重机一般是人工操作，工作效率主要取决于工人的熟练程度，且工作强度大。在一些特殊工况下，如辐射、高温等环境，传统的人工操作还存在很大的安全问题。显然，这种现象与现代化智能生产的趋势相背离。因此，文中提出一种集成现代智能化技术，能够实现运行机构的自动运行以完成起重作业具有路径规划、自动定位、远程在线状态监测和可编程功能的无人化桥式起重机。它将不仅不需要专业的操作人员，同时操作人员只需在监控室即可有效监控数台设备甚至整个车间的所有设备的运行状态，它将大幅提升工作环境，降低人力需求并提高工作效率。
关键词：无人化；桥式起重机；控制关键技术
引言
桥式起重机是一种横架在仓库、车间等上方的高架轨道上进行物料运输的起重设备，大车沿着铺设在高架两侧的轨道上纵向运行，小车沿着起重机本体桥架上的轨道横向运行，使重物在三维空间实现平移、起升和下降等操作。随着桥机大型化、无人化、智能化的迅速发展，对桥机的可靠性、安全性的要求越来越高，尤其是安全性关乎设备和人身安全。因此，本文研究无人化桥式起重机控制关键技术具有十分重要的现实意义。
1起重机种类及机械构造
起重机为应对不同的工作需求其种类繁多，主要工作任务是提升和搬运重物，按照结构分类有轻小型起重设备、桥架式、臂架式、缆索式等；按照起重性质，可以分为流动式、塔式机、桅杆式。目前，桥式起重机的应用范围最大，能够承载的载重量也大。桥式起重机按照其结构不同，可以进行再次分类，有年梁、双梁、多梁、双小车和多小车桥式等。其主要机构有机械结构、运行机构和电气机构等。桥式起重机通常占地面积小，又因为其工作空间属于高架作业，可以应用于大部分的厂房、仓库或露天场地的货物搬运，其起重量大、运作效率高。桥式起重机主要由桥架、大车运行机构、起重设备和电气设备构成，桥架主要由梁结构、运行轨道、控制室等组成，是起重机的整体构成，主要用于承载，因此，需要满足实际需要的结构刚度和材料强度。通用桥式起重机的起重设备为装有起升机构和小车运行机构的起重小车，驱动装置机构为大车运行机构，由驱动电机和制动器构成负责提供动力及制动停车。梁结构的主要材料选用优质的碳素结构钢，增大了主梁结构的整体刚性，更便于运输起重，而且承载量大、工作速度高、生产率高。
2无人化桥式起重机控制关键技术
2.1系统框架构建
以起重机为研究对象，结合客户实际生产需求，按照产品模块划分方法和原则，将起重机各级结构划分为不同层级的多个模块，并整合各模块之间的对接方式;确定设计对象的基本参数，引入参数化设计方法及标准，形成了一定的规范与标准的模块化设计方法;通过研究柔性化模块的形成机理，建立起重机的柔性化模块;最后根据参数化模型驱动的相关技术，进行柔性模块的参数化设计，形成满足客户需求的工程图样和产品设计的相关文档。起重机设计系统技术路线，其中包含总体功能框架制定、设计部件及参数确定、模型驱动机制、工程图优化调整及产品设计文档管理。
2.2关键技术
2.2.1数据库设计
为了实现起重机的无人化控制，因此需要对起重机运行数据、工作环境数据进行掌握。并且无人化起重机在运行过程中会使用大量的数据，因此需要利用数据库来对数据进行存储与管理。数据库技术是信息资源管理最有效的手段。它是以一定的组织方式来储存在一起的，能为多个用户共享的，具有尽可能小的冗余度的，且与应用彼此独立的，相互关联的数据集合。数据库的使用有助于精确、快速、方便、人性化地管理系统中的所有数据。
2.2.2数据采集技术
起重机在日常生产中起着重要的作用，是生产企业的重要负荷和运输工具。起重机系统与生产线的生产率直接相关。为确保起重机无人值守运行后的安全，需要对车间和实际现场的各种信号进行安全监控，以便实现电气信号、状态信号、实时视频信号和长期存储的组合实时采集。这是起重机安全运行、设备维修、维护分析、故障排除等方面的重要信息支持，也是跟踪运行和生产过程的分析方法。起重机监控系统可以基于标准(GB/T28264-2012)，允许采集和存储系统规划指令、起重机和起重机视频数据。视频信号可保留至少一周，但视频信号至少持续500毫秒，存档时间至少为三个月。
2.2.3运行数据处理
传统的桥式起重机运行数据大多是依靠PLC处理，无人化桥式起重机在运行过程中会产生并且使用大量数据，传统数据处理硬件及处理方式不能满足无人桥式起重机的需求，因此对传统桥式起重机数据处理系统进行了改造。硬件上增加了以工控机作为控制器的设备，在启动无人桥式起重机后，工控机上同时开始运行底层软件，具体包括远程通信模块、PLC通信模块、路径规划模块。其中远程通信模块包含服务器连接程序及收发数据程序，通过路由器与上位机通信，使得监控中心可以实时对起重机运行状态进行监控。PLC通信模块包含PLC连接程序和读写寄存器程序，实现通过对PLC寄存器的读写对起重机大小车运行和起升机构的运动控制。路径规划模块包含路径生成程序，在获取货物调运起点和终点坐标后，计算生成从起点到终点的路径点和每个路径点上的速度大小及方向。
2.2.4运行路径规划
分析智能启动系统的路径阵列。计划流程的路径是特定条件下的优化路径或子优化路径，详细描述了作业环境，并提供了明确的路径搜索策略。它们是模糊算法、遗传算法、蚁群算法、神经元算法。详细分析了最初对外界敏感的模糊逻辑算法，然后采取相应的行动，导致路径规划中数学模型相对准确。对遗传算法的分析，往往导致复杂问题的优化。一个技术问题有助于优化该算法的使用。但是，优化问题只有在您熟悉问题的性质时才有意义，目标函数是数组生存的外部环境，大的依赖关系是满足的环境属性，并且当您在目标函数环境中呈现理想化特征时，环境域会接受数据。蚂蚁算法。当个体独立时，为了便于跟踪，信号被释放，信息元素随着时间的推移变弱，路径随后被蚂蚁跟踪，表明路径相对于其他路径进行了优化。然后，该路径将越来越少被视为优化路径，直到将其关闭。算法不断扩展，信息密度不断增加，算法收敛，信息集中程度最高的元素。使用蚂蚁配置算法快速选择优化路径的能力消除了传感器错误导致的检测信息中的模糊性。
2.2.5安全管理和警报系统
无人驾驶起重机系统允许配置图书馆领域的安全管理和报警系统，确保图书馆领域的安全生产。所有进入该设施的人员必须按照当地通行的人行道和起重机预防规则的规定行走；由于无人驾驶起重机是按照规定的路径运行的，在起重机与人员运行重叠的情况下，应适用起重机回避的原则；为了确保工作人员的安全和早期预警，在起重机的起落架与地面安装的警告灯通过地面时发出警告的人的行走路线相交的地方设置声报警灯，并对地面驾驶员采取预防措施。工作人员进入由安全门锁管理的已完成的图书馆区域。
结束语
在实际开发过程中，企业将各种新技术应用于实际生产，不断增加创新企业生产的新产品，从而缩短上市时间。市场发展需求不仅仅是一个新的时代方向。随着市场流程的加快和劳动成本的不断降低，为了提高生产率，无人起重机的未来市场非常庞大。
参考文献
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