抓斗控制系统的制作方法

本实用新型涉及智能控制技术领域，特别是涉及一种抓斗控制系统。

背景技术：

在疏浚工程中，疏浚船舶一般都采用水深测量基准控制的方法进行挖泥作业。疏浚船舶的抓斗运动控制是挖泥手通过一个操纵控制手柄的前推、中位和/或后拉来实现的。在这种工作过程中，挖泥手必须时刻保持对各种信号灯的关注，并根据不同的信号灯反馈信号及现场情况操纵控制杆，使其处于适当的位置，以使抓斗运动的当前速度等参数满足工况，上述抓斗控制方案精度差，且施工精度稳定性极大地依赖于挖泥手的能力和经验，容易增大挖泥手的工作强度，使其疲乏，易产生误动作，影响抓斗的控制准确性。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的抓斗控制方案精度差、准确性受到影响的技术问题，提供一种抓斗控制系统。

一种抓斗控制系统，包括：深度传感器、开闭斗传感器和控制装置；

所述深度传感器和所述开闭斗传感器分别设置在抓斗的主卷筒上，所述控制装置设置在抓斗挖泥船的操控室；所述控制装置分别连接所述深度传感器和所述开闭斗传感器；

所述深度传感器用于测量抓斗的下放深度，将所述下放深度发送至所述控制装置；所述开闭斗传感器用于测量抓斗的开闭尺寸信息，将所述开闭尺寸信息发送至所述控制装置；所述控制装置接收所述下放深度和开闭尺寸信息，对所述抓斗进行控制。

上述抓斗控制系统，可以通过深度传感器测量抓斗的下放深度，将所述下放深度发送至所述控制装置，通过开闭斗传感器用于测量抓斗的开闭尺寸信息，将所述开闭尺寸信息发送至所述控制装置，使控制装置依据上述下放深度和开闭尺寸信息对所述抓斗进行相应的控制，这样控制过程以针对抓斗的实测数据为依据，提高了控制精度，具有较高的控制准确性。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括液压压力传感器，所述液压压力传感器设置在液压动力站管路上，所述液压压力传感器连接所述控制装置；

所述液压压力传感器测量所述液压动力站的液压数据，将所述液压数据发送至控制装置，所述控制装置依据所述液压数据输出碟刹控制信息至碟刹制动机构。

本实施可以依据液压动力站处测量的实时液压数据控制碟刹制动机构进行碟刹操作，有效提高了碟刹操作的控制精度。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括位置传感器，所述位置传感器设置在抓斗上，所述位置传感器连接所述控制装置；

所述位置传感器获取所述抓斗的位置数据，将所述位置数据发送至控制装置；所述控制装置提取设定时段内接受的位置数据，生成抓斗运动轨迹。

作为一个实施例，上述抓斗控制系统，还包括显示装置，所述显示装置连接所述控制装置；

所述显示装置用于显示所述抓斗运动轨迹。

本实施例可以通过显示装置显示抓斗运动轨迹，以便相关用户及时获知抓斗在设定时段的位置，对抓斗进行有效监控。

作为一个实施例，所述控制装置根据所述位置数据和开闭尺寸信息生成抓斗的挖泥状态图，将所述挖泥状态图发送至所述显示装置进行显示。

本实施例可以通过显示装置显示抓斗的挖泥状态图，使相关用户进一步了解抓斗的挖泥状态，保证监控工作的全面性。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在Ω液力变矩器表面，所述温度传感器连接所述控制装置；

所述温度传感器测量所述Ω液力变矩器表面的温度，将所述温度发送至所述控制装置。

本实施例中，控制装置可以根据所述温度监测所述Ω液力变矩器的运行安全性，在上述温度超过温度阈值时通过提示或者报警等方式告知用户，以便用户采取相应措施，保证抓斗控制工作的安全性。

作为一个实施例，上述抓斗控制系统，还包括报警器，所述报警器连接所述控制装置；所述报警器接收所述控制装置输出的报警信号进行报警；所述控制装置在所述温度超过温度阈值时输出报警信号。

本实施例可以在温度超过温度阈值时输出报警信号，使报警器报警，提高的抓斗控制过程中的安全性。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括转速传感器，所述转速传感器设置在Ω液力变矩器的输出端，所述转速传感器连接所述控制装置；

所述转速传感器测量所述主卷筒的转速信息，将所述转速信息发送至控制装置；所述控制装置根据所述转速信息监测所述主卷筒的运行状况。

在其中一个实施例中，所述深度传感器包括红外线脉冲计。

本实施例通过红外线脉冲计测量抓斗的下放深度，具有较高的准确性。

在其中一个实施例中，所述控制装置读取抓斗钢丝绳的伸出长度，根据所述伸出长度验证所述下放深度。

本实施例可以根据所述伸出长度验证所述下放深度，若伸出长度验证与下放深度一致，表明控制装置获取的下放深度为准确的深度数据，基于上述下放深度进行的抓斗控制具有较高的准确性。

附图说明

图1为一个实施例的抓斗控制系统结构示意图；

图2为一个实施例的抓斗控制系统结构示意图；

图3为一个实施例的抓斗控制过程构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型实施例所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二\第三”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本实用新型实施例的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参考图1所示，图1为一个实施例的抓斗控制系统结构示意图，包括：深度传感器11、开闭斗传感器12和控制装置13；

所述深度传感器11和所述开闭斗传感器12分别设置在抓斗的主卷筒上，所述控制装置13设置在抓斗挖泥船的操控室；所述控制装置13分别连接所述深度传感器11和所述开闭斗传感器12；

所述深度传感器11用于测量抓斗的下放深度，将所述下放深度发送至所述控制装置13；所述开闭斗传感器12用于测量抓斗的开闭尺寸信息，将所述开闭尺寸信息发送至所述控制装置13；所述控制装置13接收所述下放深度和开闭尺寸信息，对所述抓斗进行控制。

上述深度传感器11为高精度的深度传感器，如精度达到0.1微米的深度传感器，通过上述述深度传感器11可以测量抓斗的下放深度，以便控制装置13可以依据上述下放深度以及抓斗所在水域的水域深度信息控制抓斗下放。上述开闭斗传感器12为高精度的开闭斗传感器，如精度达到0.1微米的开闭斗传感器，开闭斗传感器12可以测量抓斗的张开尺寸和闭合尺寸等抓斗的开闭尺寸信息，使控制装置13可以精确获取抓斗的开闭状态，以依据上述开闭状态进行控制抓斗张开或者闭合，实现抓斗挖泥控制。上述控制装置13可以通过数据接口分别连接深度传感器11和闭斗传感器12，以分别读取深度传感器11和开闭斗传感器12测量的数据，及时进行抓斗控制，提高抓斗控制效率。

上述抓斗控制系统，可以通过深度传感器11测量抓斗的下放深度，将所述下放深度发送至所述控制装置13，通过开闭斗传感器12用于测量抓斗的开闭尺寸信息，将所述开闭尺寸信息发送至所述控制装置13，使控制装置13依据上述下放深度和开闭尺寸信息对所述抓斗进行相应的控制，这样控制过程以针对抓斗的实测数据为依据，提高了控制精度，具有较高的控制准确性。

在其中一个实施例中，参考图2所示，上述抓斗控制系统，还包括液压压力传感器14，所述液压压力传感器14设置在液压动力站管路上或者液压动力站的液压油出口处，所述液压压力传感器14连接所述控制装置13；

所述液压压力传感器14测量所述液压动力站的液压数据，将所述液压数据发送至控制装置13，所述控制装置13依据所述液压数据输出碟刹控制信息至碟刹制动机构。

本实施可以依据液压动力站处测量的实时液压数据控制碟刹制动机构进行碟刹操作，有效提高了碟刹操作的控制精度。

作为一个实施例，控制装置可以从液压压力传感器、抓斗深度传感器、抓斗开闭斗传感器采集液压系统实时状态和抓斗实时状态，通过综合分析计算，输出执行指令，操纵液力变矩器的Ω离合器、抱刹制动机构、碟刹制动机构、吊斗离合器、合斗离合器等相互配合动作，控制抓斗的下降和开闭斗，实现精确挖泥。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括位置传感器，所述位置传感器设置在抓斗上，所述位置传感器连接所述控制装置；

所述位置传感器获取所述抓斗的位置数据，将所述位置数据发送至控制装置；所述控制装置提取设定时段内接受的位置数据，生成抓斗运动轨迹。

上述设定时段可以依据具体的位置检测需求确定，比如设置为当前时刻之前的一个时段；这样控制装置便可以生成上述设定时段的抓斗运动轨迹，对所采集的抓斗状态信息进行了完善。

作为一个实施例，上述抓斗控制系统，还包括显示装置，所述显示装置连接所述控制装置；

所述显示装置用于显示所述抓斗运动轨迹。

本实施例可以通过显示装置显示抓斗运动轨迹，以便相关用户及时获知抓斗在设定时段的位置，对抓斗进行有效监控。

作为一个实施例，所述控制装置根据所述位置数据和开闭尺寸信息生成抓斗的挖泥状态图，将所述挖泥状态图发送至所述显示装置进行显示。

本实施例可以通过显示装置显示抓斗的挖泥状态图，使相关用户进一步了解抓斗的挖泥状态，保证监控工作的全面性。

作为一个实施例，控制装置可以通过抓斗深度传感器、抓斗开闭斗传感器和位置传感器等测量装置获取抓斗实时状态，通过综合分析计算，记录每斗实际挖深，记录该斗齿(唇)的(x，y，z)坐标位置及装泥重量、时间等信息，并通过该系统生成图形文件，显示实时挖泥状况。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在Ω液力变矩器表面，所述温度传感器连接所述控制装置；

所述温度传感器测量所述Ω液力变矩器表面的温度，将所述温度发送至所述控制装置。

上述控制装置可以根据所述温度监测所述Ω液力变矩器的运行安全性，在上述温度超过温度阈值时通过提示或者报警等方式告知用户，以便用户采取相应措施，保证抓斗控制工作的安全性。

作为一个实施例，上述抓斗控制系统，还包括报警器，所述报警器连接所述控制装置；所述报警器接收所述控制装置输出的报警信号进行报警；所述控制装置在所述温度超过温度阈值时输出报警信号。

上述温度阈值可以通过Ω液力变矩器的性能特征设置，比如设置为Ω液力变矩器正常工作时表面温度可达到的最高值等。

本实施例可以在温度超过温度阈值时输出报警信号，使报警器报警，提高的抓斗控制过程中的安全性。

在其中一个实施例中，上述抓斗控制系统，还包括转速传感器，所述转速传感器设置在Ω液力变矩器的输出端，所述转速传感器连接所述控制装置；

所述转速传感器测量所述主卷筒的转速信息，将所述转速信息发送至控制装置；所述控制装置根据所述转速信息监测所述主卷筒的运行状况。

控制转置获取转速信息，可以识别上述转速信息是否处于主卷筒所对应的转速范围，若转速信息处于相应的转速范围，表面主卷筒的运行正常；若转速信息不在上述转速范围，表面主卷筒的运行出现异常。

在其中一个实施例中，所述深度传感器包括红外线脉冲计。

本实施例通过红外线脉冲计测量抓斗的下放深度，具有较高的准确性。

在其中一个实施例中，所述控制装置读取抓斗钢丝绳的伸出长度，根据所述伸出长度验证所述下放深度。

本实施例可以根据所述伸出长度验证所述下放深度，若伸出长度验证与下放深度一致，表明控制装置获取的下放深度为准确的深度数据，基于上述下放深度进行的抓斗控制具有较高的准确性。

在其中一个实施例中，控制装置接收所述下放深度和开闭尺寸信息后，可以生成控制指令，通过相关电缆将控制指令传输至各装置执行电磁阀，操纵液力变矩器的Ω离合器、抱刹制动机构、碟刹制动机构、吊斗离合器、合斗离合器等相互配合动作，实现精确挖泥。控制装置还可以对上述下放深度和开闭尺寸信息进行综合分析，确定抓斗下放深度(自动寻深)。

具体地，在实际挖泥过程中，控制装置可以预置如下功能模块：参数输入模块，用于将抓斗下放目标潮位、速度指令、潮位基准检测参数和预设施工参数输入至控制系统；数学建模模块，将输入的指令、补偿修正参数和预设参数进行数学模型建模；控制计算模块，根据数学模型实时进行目标追踪、偏差纠正、扰动的动态补偿和修正；反馈修正模块，基于控制计算模块和监测数据，实时反馈补偿修正参数；执行模块，对Ω液力变矩器转速、抱刹制动机构、碟刹制动机构、吊斗离合器、合斗离合器进行控制；控制装置还可以读取相关用户输入的抓斗下放目标高程、速度指令等目标指令，根据目标指令、深度传感器和开闭斗传感器等传感器反馈的实测数据，及预置模块包括的控制算法，对抓斗实施实时目标追踪、偏差纠正、各类扰动的动态补偿和修正、速度调节、终点制动刹车等一系列过程控制动作，使抓斗快速、准确、平稳地到达预定挖泥作业位置。上述抓斗的控制过程可以参考图3所示。

在抓斗的实际控制过程中，控制装置还可以采用实时数字地形拟合算法，根据施工区离散水深数据，实时拟合计算任意斗位置投影点下方泥面高程，和抓斗当前位置至挖掘点间的下放行程，自动寻深；通过动态调节碟刹制动压力，准确控制抓斗闭斗挖掘阶段其沉降位移量，削平受抓斗几何形状所产生的挖掘泥土浅点土层，以充分利用抓斗开口尺度，达到精度指标范围内的无浅点挖掘面积最大化。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。