SICK助力開啟“無(wú)人碼頭” 時(shí)代
2016-04-19 11:14 來(lái)源：SICK
近日，由振華重工（ZPMC）提供軟硬件全套裝卸系統(tǒng)的全球首個(gè)第四代無(wú)人全自動(dòng)化集裝箱碼頭——廈門遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭，迎來(lái)首艘干線集裝箱船“中遠(yuǎn)休斯頓號(hào)”。此次遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭成功接卸干線集裝箱船，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首個(gè)自動(dòng)化碼頭成功通過(guò)首次“大考”，其裝卸系統(tǒng)也在實(shí)戰(zhàn)面前經(jīng)受住了嚴(yán)峻考驗(yàn)。
遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭的建設(shè)引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)集裝箱碼頭自動(dòng)化革的新潮流，對(duì)全國(guó)乃至全球集裝箱碼頭的發(fā)展進(jìn)步具有里程碑式的意義。相關(guān)行業(yè)專家認(rèn)為自動(dòng)化碼頭將成為中國(guó)工業(yè)4.0和智能物流的領(lǐng)頭羊。
SICK助力打造智能的全自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)
遠(yuǎn)海自動(dòng)化碼頭大部分功能如集裝箱裝卸、堆存等，均由中央控制室計(jì)算機(jī)控制操作一系列自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備完成，是真正意義上的無(wú)人化全自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)。
由此帶來(lái)一個(gè)極大的挑戰(zhàn)：對(duì)智能識(shí)別、精確定位、作業(yè)安全等原來(lái)需要由操作人員執(zhí)行的工作，現(xiàn)在全部需要由智能傳感器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，并且需要確保在港口惡劣的工況下穩(wěn)定、精確、實(shí)時(shí)的工作。
因此，ZPMC在廈門遠(yuǎn)華碼頭的3臺(tái)自動(dòng)化雙小車岸橋(STS)、16臺(tái)自動(dòng)化軌道吊(ARMG)、18臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)航運(yùn)載車(AGV)等設(shè)備中，選擇了SICK的激光掃描儀為自動(dòng)化碼頭的高效安全運(yùn)作保駕護(hù)航。
智能識(shí)別：集裝箱輪廓掃描
在傳統(tǒng)的港機(jī)設(shè)備中，需要由人工判斷集裝箱堆垛的形狀，駕駛小車到準(zhǔn)確位置并放下吊具裝卸集裝箱。
對(duì)于自動(dòng)化碼頭，自動(dòng)操作的一個(gè)必要條件在于，港機(jī)設(shè)備需要有一個(gè)智能的“眼睛”替代駕駛員實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱輪廓的識(shí)別。并且，這個(gè)識(shí)別過(guò)程在任何符合港口作業(yè)規(guī)范的天氣條件下，都必須穩(wěn)定可靠的工作。
SICK的LMS511激光掃描器可在80米的工作距離下，將190度的掃描區(qū)間中的輪廓值通過(guò)高速以太網(wǎng)上傳到上位機(jī)。并且，通過(guò)采用特有的多次回波技術(shù)，在雨霧雪等惡劣工況下都能穩(wěn)定檢測(cè)。根據(jù)激光掃描器獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，控制器可以重構(gòu)出設(shè)備作業(yè)區(qū)域的集裝箱堆垛三維輪廓，基于該信息港機(jī)設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的裝卸任務(wù)。
LMS511激光掃描器安裝在橋吊進(jìn)行輪廓識(shí)別
精確定位：STS/MRG小車定位
在岸橋吊和場(chǎng)橋吊中對(duì)吊運(yùn)小車位置精準(zhǔn)定位中，傳統(tǒng)的方案是用普通旋轉(zhuǎn)編碼器。但是，使用這類編碼器設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)存在精度較低，不可避免打滑，經(jīng)常需要工人手動(dòng)歸位，在嚴(yán)酷環(huán)境下性能降低等一系列問(wèn)題。
岸橋吊上的安裝示意圖，每套KH53鋪設(shè)26根磁尺，共36米長(zhǎng)
場(chǎng)橋吊上的安裝示意圖，每套KH53鋪設(shè)15根磁尺，共21米長(zhǎng)
在岸橋吊和場(chǎng)橋吊上采用SICK直線編碼器解決方案，能夠確定岸橋吊和場(chǎng)橋吊的起重機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的絕對(duì)位置，確保集裝箱的堆棧盡可能具有最小的偏差，且能避免工人手動(dòng)作業(yè)，保障了起重機(jī)的防撞保護(hù)和自動(dòng)化操作。
KH53直線編碼器現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地安裝圖
直線絕對(duì)值型編碼器KH53采用磁性工作原理，是在嚴(yán)酷環(huán)境和長(zhǎng)距離精準(zhǔn)定位應(yīng)用中的理想解決方案。其主要特點(diǎn)如下：
1. 非接觸式精準(zhǔn)測(cè)量，從根源上消除累積誤差。KH53沿軌道鋪設(shè)含有永磁體的感應(yīng)標(biāo)尺，在行走機(jī)構(gòu)上安裝閱讀器，當(dāng)閱讀器保持一定間隙經(jīng)過(guò)感應(yīng)標(biāo)尺時(shí)，利用霍爾效應(yīng)計(jì)算出絕對(duì)位置，分辨率高達(dá)0.1mm。
2. 使用壽命長(zhǎng)，惡劣環(huán)境適用，與上位機(jī)系統(tǒng)匹配。KH53完全無(wú)需維護(hù)，在振動(dòng)的港機(jī)上仍能可靠測(cè)定位置，在雨霧天氣或重污環(huán)境也不影響使用，大大提高了生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，完全達(dá)到了自動(dòng)化碼頭的要求。
作業(yè)安全：港機(jī)設(shè)備防撞
港口設(shè)備若發(fā)生碰撞事故不僅會(huì)導(dǎo)致巨大的設(shè)備人員損失，同時(shí)也會(huì)引起港口作業(yè)停頓，而對(duì)于繁忙的港口而言，這意味著巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，如果單純?yōu)榇_保安全而設(shè)置過(guò)多的安全裕量，比如降低速度或增加安全距離也會(huì)降低效率，這和自動(dòng)化碼頭的高效宗旨相悖。
SICK LMS511激光掃描器能實(shí)現(xiàn)非接觸式的二維區(qū)域檢測(cè)，最遠(yuǎn)檢測(cè)距離達(dá)到80米。防護(hù)區(qū)域的形狀可以任意設(shè)置，并且可以由上位機(jī)根據(jù)不同工況切換不同形狀。避免了單點(diǎn)式檢測(cè)的誤報(bào)/漏報(bào)問(wèn)題。為自動(dòng)化碼頭的設(shè)備防護(hù)提供了最佳的選擇。
AGV防撞
廈門遠(yuǎn)華碼頭使用自動(dòng)導(dǎo)航運(yùn)載車(AGV)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化高速集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)。為確保AGV在行進(jìn)中的安全性，必須讓AGV可靠的檢測(cè)到前進(jìn)方向上的障礙物。同時(shí)由于港口的復(fù)雜環(huán)境，當(dāng)AGV運(yùn)行在狹窄巷道中，又不能產(chǎn)生誤報(bào)警信號(hào)。LMS511可任意設(shè)置檢測(cè)區(qū)域形狀，保障了AGV高速高效的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高安全性。
LMS511激光掃描儀安裝在AGV實(shí)現(xiàn)防撞
岸橋（STS ）大梁防撞
岸橋在作業(yè)時(shí)，大梁升降及移動(dòng)過(guò)程中，必須避免撞擊到船舶本身。作為自動(dòng)化碼頭設(shè)備沒有現(xiàn)場(chǎng)操作人員參與，必須要由傳感器檢測(cè)到周邊的障礙物。LMS511提供了80米的非接觸式檢測(cè)距離，可以完整的覆蓋整個(gè)STS大梁運(yùn)動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)可靠的防護(hù)。
LMS511安裝在岸橋進(jìn)行防護(hù)
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