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3、計算模型

1）機械抓斗開閉斗計算控制分析

  A 設(shè)定開斗和閉斗的繩差；

    繩差的定義：開閉鋼絲繩的起升高度減去支持鋼絲繩的起升高度；

    如何設(shè)置繩差：手動單動卷揚2下放和上升至開斗和閉斗位置，并記錄下此時的繩差；

    默認完全開斗的繩差為0%，完全閉斗的繩差為****。

  B 開斗控制：支持繩不動作，開閉繩根據(jù)手柄速度下放，當繩差達到或者小于某一個特定減速區(qū)的繩差值時，開閉繩卷筒的速度由一個特定的減速曲線控制直至停止，此階段，不受手柄速度控制。

  C 閉斗控制：開閉繩根據(jù)手柄速度上升，當繩差達到或者大于某一個特定減速區(qū)的繩差值時，開閉繩卷筒的速度由一個特定的減速曲線控制直至停止，此階段不受手柄速度控制。在此過程中支持繩的動作取決于以下幾點：

     1.支持繩卷筒拉力傳感器所承受的拉力大??；

      2.智能控制抓斗閉合時的支持繩下放；

      3.手動設(shè)定抓斗閉合時的百分比來確定支持繩的下放和停止；

      4.支持繩速度設(shè)定為開閉繩的1/5；

   D  閉斗起升同步：根據(jù)開閉和支持兩根鋼絲繩卷筒上拉力傳感器的數(shù)值進行數(shù)據(jù)運算，當一邊的鋼絲繩受力大于另一邊10噸以上開始矯正程序，將受力大的降速；當兩邊的鋼絲繩受力小于3噸范圍之內(nèi)，結(jié)束矯正程序；

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根據(jù)手動設(shè)定抓斗閉合時的開度（支持繩在此開度之后即停止）來實際抓取一種物料，并測試抓取重量。記錄多次抓取數(shù)據(jù)，進行整理后，獲取在設(shè)定相應(yīng)抓斗閉合開度下抓取物料占百分百抓取的物料比例。

3）智能抓斗計算分析；

  假設(shè)抓斗總體積為T,物料密度為S，那么滿斗時抓斗的抓取量為：E=S * T （噸）;

  默認在抓斗開度設(shè)定為****時，抓斗抓取的物料體積為T。如圖1中變幅式起重機的吊載曲線特性，假設(shè)當工作半徑大于L1米時，額定吊載重量為E1噸，抓斗重量為W，此時抓斗的額定抓取物料重量為：E1-W;

根據(jù)操作手按照經(jīng)驗值輸入的密度值S1,計算此時抓斗抓取物料的體積T1=（E1-W）/S1；

根據(jù)體積百分比Tn=T1/T,如果Tn>=1,那么智能計算輸出的抓斗體積百分比為****；

                        如果Tn<1,那么用Tn跟列表內(nèi)的百分比比較，找出鏟斗相近的一個Tr；

將此百分比Tr用于對應(yīng)抓斗的相應(yīng)開度0%-****，并將此開度運用到抓斗支持繩下降的控制通斷中。

  4、實際應(yīng)用

      1）編制觸摸屏界面及程序配合PLC控制機械抓斗的智能抓取。

      2）針對實際物料進行測試。在不同幅度下，系統(tǒng)自動計算出鏟斗大吊載，并根據(jù)設(shè)定物料的密度計算出抓取物料的鏟斗大體積，根據(jù)滿斗****的比例，換算出體積百分比，從而對應(yīng)確定鏟斗終抓斗百分比。支持繩在抓斗實際百分比小于所要達到的百分比前，根據(jù)開閉繩的速度持續(xù)下放，以實現(xiàn)深挖；當抓斗實際百分比達到并超過所要達到的百分比時，支持繩不再下放，開閉繩持續(xù)閉斗直至完成。經(jīng)過幾次物料測試，抓取的物料基本可以控制在鏟斗大吊載的90%左右，基本達到了智能抓取的要求。

5、總結(jié)。

   此項智能抓取技術(shù)能夠被廣泛應(yīng)用于港口移動式門座機機械抓斗卸船機、港口固定式單臂架或者四連桿變幅機械爪吊機、港口移動式機械抓斗高架吊等設(shè)備，鏟斗大利用好變幅式卸船設(shè)備的優(yōu)點，提高裝卸船效率。當然此項還有提高改善的空間，比如后續(xù)可以考慮抓斗數(shù)據(jù)的讀取能夠通過實際操作中自動計算和識別，提高適應(yīng)性，降低操作難度。