一种多绳起重系统及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及港口机械领域，特别涉及一种多绳起重系统及其方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，港口吞吐量的增加，起重机装卸集装箱的效率与安全越来越受到人们的重视。
[0003]目前，起重机上的多个吊绳一般是通过同一个滚筒控制，此方法虽然节省成本，但是无法实现吊具在六个自由度上都能移动，而且起重机在装卸集装箱时，因重力原因、安装原因、固定货物的位置或者磨损原因，被吊具吊起的集装箱受力不均匀，从而导致集装箱提不平，存在非水平现象。集装箱非水平或者超重会使起重机在装卸集装箱时集装箱容易脱落，从而容易砸伤现场人员以及设施，造成不必要的经济损失。而且，集装箱超重还可能损坏设备，减少设备的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多绳起重系统及其方法，使得不仅可以实现在六个自由度上的移动，还能避免非水平、超重，从而提高起重过程中的安全系数，减少事故概率。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种多绳起重系统，包含:吊具、用于起吊该吊具的N个吊绳，其特征在于，还包含:与所述N个吊绳一一对应的N个滚筒控制机构，所述滚筒控制机构用于控制相应吊绳的收放，所述N为大于I的自然数;与所述N个滚筒控制机构电连接的控制器，用于向各滚筒控制机构发送收绳的位置控制信号，并检测各滚筒控制机构的转矩，根据检测到的各滚筒控制机构的转矩将所述空载吊具调整至水平位置。
[0006]本发明的实施方式还提供了一种多绳起重方法，包含以下步骤:控制器向N个滚筒控制机构发送收绳或放绳的位置控制信号;其中，N个滚筒控制机构与N个吊绳一一对应，所述滚筒控制机构用于控制相应吊绳的收放，所述N为大于I的自然数;所述控制器检测各滚筒控制机构的转矩，并根据检测到的各滚筒控制机构的转矩，判断所述N个吊绳控制的空载吊具是否存在非水平现象;如果存在非水平现象，则通过对各所述滚筒控制机构的控制，将所述空载吊具调整至水平位置。
[0007]本发明实施方式相对于现有技术而言，由于多绳起重系统包含:吊具、用于起吊该吊具的N个吊绳、与N个吊绳--对应的N个滚筒控制机构以及与N个滚筒控制机构电连接的控制器。与N个滚筒控制机构电连接的控制器可以检测各滚筒控制机构的转矩，判断N个吊绳控制的空载吊具是否存在非水平现象，若存在非水平现象，则通过岁滚筒控制机构的控制，将空载吊具调整至水平位置，而且还可以通过检测到的转矩判断是否超重，所以可以通过上述系统及方法避免非水平超重;又由于N个滚筒控制机构与N个吊绳一一对应，所以可以实现在六个自由度上的移动，从而提高起重过程中的安全系数，减少事故概率。
[0008]另外，所述滚筒控制机构包含:滚筒、同步电机和伺服驱动器;所述同步电机设置于所述滚筒上，所述伺服驱动器与所述同步电机连接;所述伺服驱动器用于驱动所述电机。同步电机主要作为电动机运行，且电流和转矩成正比。伺服驱动器通过检测输出给同步电机的电流，获得转矩，具有位置精准度高，响应快的优点，而且通过上述结构能够完善多绳起重系统的结构。
[0009]另外，所述滚筒控制机构包含:滚筒、异步电机、编码器和伺服驱动器;所述异步电机安装于所述滚筒上，所述编码器安装于所述异步电机上;所述伺服驱动器与所述异步电机连接;所述伺服驱动器用于驱动所述电机。异步电机将机电能量转换为机械能量，编码器可以计算出吊绳的收放距离，控制器通过编码器计算出的吊绳的收放距离判断是否存在非水平现象，从而将吊绳调整至水平位置;而且通过上述结构能够完善多绳起重系统的结构。
[0010]另外，还包含:L个测距传感器;所述L为大于I的自然数;所述L个测距传感器安装于所述吊具的底部。激光传感器误差小，可以通过漫反射的光检测吊具至地面或者集装箱的距离，从而辅助检测吊具是否存在非水平现象。
[0011]另外，每个所述测距传感器的安装位置与所述吊具的顶角的最近距离，小于预设门限。进一步提高检测吊具是否存在非水平现象的精准度。
[0012]另外，所述L大于或等于4。测距传感器数量越多，测量结果越准确，检测吊具是否存在非水平现象的精准度也越高。
[0013]另外，所述N为8。八绳吊具是当前应用范围最广的防摇装置，采用八绳有利于本发明的推广。
【附图说明】
[0014]图1是根据本发明第一实施方式多绳起重系统的结构示意图；
[0015]图2是根据本发明第一实施方式滚筒控制机构的方框示意图；
[0016]图3是根据本发明第二实施方式滚筒控制机构的方框示意图；
[0017]图4是根据本发明第三实施方式多绳起重系统的结构示意图；
[0018]图5是根据本发明第四实施方式多绳起重方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0020]本发明的第一实施方式涉及一种多绳起重系统。如图1所示包含:吊具1、用于吊起该吊具的N个吊绳2、与N个吊绳一一对应的N个滚筒控制机构3、与N个滚筒控制机构电连接的控制器(图未示)。其中，吊绳2—端固定于吊具I上，另一端缠绕于相对应的滚筒控制机构3，滚筒控制机构3电连接于控制器。滚筒控制机构用于控制相应吊绳的收放，控制器用于向各滚筒控制机构发送收绳的位置控制信号，并检测各滚筒控制机构的转矩，根据检测到的各滚筒控制机构的转矩判断空载吊具是否存在非水平现象，若存在非水平现象，控制器控制滚筒控制机构将空载吊具调整至水平位置。
[0021]如图2所示，滚筒控制机构包含:滚筒、同步电机、伺服驱动器。其中，同步电机设置于滚筒上;伺服驱动器与同步电机连接，伺服驱动器用于驱动电机，并采用位置控制模式。
[0022]具体而言，在本实施方式中，N可以为8。即该多绳起重系统包含:吊具，用于吊起该吊具的8个吊绳、与8个吊绳一一对应的8个滚筒控制机构、与8个滚筒控制机构电连接的控制器。由于8绳起重系统在水平方向上均有两绳是三角形，所以具有一定的刚性，可以保证集装箱即使有点偏心也会近似水平。但是，当集装箱偏心且过重时，绳及绳的连接机构会发生形变，导致集装箱不水平，此时需要根据各绳的转矩来调整，控制器控制控制机构对转矩大的吊绳进行收绳，对转矩小的吊绳进行放绳，从而使集装箱水平。
[0023]【具体实施方式】如下:在起重过程中，控制器检测各滚筒控制机构的转矩，由于本实施方式中采用的是同步电机，所以输出给电机的电流和转矩成正比，也就是说控制器根据输出给各滚筒控制机构的电流可以测量出该滚筒控制机构的转矩的大小。然后，控制器根据判断检测到的各滚筒控制机构的转矩是否相同，判断N个吊绳控制的空载吊具是否存在非水平现象，若检测到各滚筒控制机构的转矩相同，那么，该空载吊具不存在非水平现象即处于水平位置，控制器向N个滚筒控制机构发送收绳的位置控制信号;若检测到各滚筒控制机构的转矩不相同，那么控制器控制各滚筒控制机构将空载吊具调整至水平位置，然后向N个滚筒控制机构发送收绳的位置控制信号。比如说，滚筒控制机构A、B、C、D的转矩均为500牛顿米，滚筒控制机构E、F、G、H的转矩均为600牛顿米，控制器可以通过收绳加大输出给滚筒控制机构A、B、C、D的电流，增大其转矩至600牛顿米，从而将空载吊具调整至水平位置。将空载吊具调至水平，只需要在一定时间后进行维护时操作即可。最后，当空载吊具抓取集装箱时，如果转矩相等则不存在非水平现象，反则存在非水平现象。吊具存在非水平现象会导致转矩大的吊绳有拉伸形变，这时需要根据各吊绳转矩的大小进行补偿，比如，A、B、C、D的转矩均为500牛顿米，滚筒控制机构E、F、G、H的转矩均为600牛顿米，控制器可以将E、F、G、H的吊绳收一点距离，从而使集装箱水平，收绳的距离与转矩的当前值以及相互间的差值有关。
[0024]另外，还可以在起重过程中通过检测各滚筒控制机构的转矩判断集装箱是否超重。比如说，8个滚筒控制机构的转矩均为5000牛顿米，若集装箱超重的预设转矩为4000牛顿米，那么由于滚筒控制机构的转矩大于预设转矩，所以控制器可以判断该集装箱超重。
[0025]值得一提的是，由于滚筒控制机构与吊绳一一对应，所以控制器可以通过控制滚筒控制机构，控制与滚筒控制机构相对应的吊绳，从而实现吊具在六个自由度上的移动，最终可以控制集装箱的精确下落点与抓取点。
[0026]通过本实施方式，可以实现吊具在六个自由度上的移动，还能避免非水平、超重，从而提高起重过程中的安全系数，减少事故概率。
[0027]本发明的第二实施方式涉及一种多绳起重系统。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于:在第一实施方式中，滚筒控制机构包含同步电机。而在本发明第二实施方式中，滚筒控制机构包含异步电机以及编码器。控制器通过编码器计算出的吊绳的收放距离判断吊具是否存在非水平现象。
[0028]本实施方式中的多绳起重系统结构与第一实施方式相同，但如图3所示，滚筒控制机构包含:滚筒、异步电机、编码器和伺服驱动器。其中，异步电机安装于滚筒上，编码器安装于异步电机上;伺服驱动器与异步电机连接，伺服驱动器用于驱动所述电机。
[0029]具体而言，N也采用8，在起重过程中，编码器实时计算吊绳的收放距离，发送信号至控制器，控制器通过编码器计算出的吊绳的收放距离来保证位置精度，然后如同第一实施方式，根据转矩判断吊具是否存在非水平现象。调水平后，若各吊绳的收放距离相同，那么该吊具不存在偏斜现象即处于水平位置，控制器向8个滚筒控制机构发送收绳的位置控制信号，继续起重工作;若各吊绳的收放距离不同，那么控制器通过控制各滚筒控制机构将吊具调整至水平位置讣匕如’吊绳^^^加勺收揽距离丨米’吊绳匕匕^抽勺收揽距离为^米，那么，控制器可以通过加大输出给对应于吊绳A、B、C、D的滚筒控制机构A、B、C、D的电流，使其收揽距离至I.I米，从而调整吊具至水平位置。
[0030]通过