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一、任務(wù)

當(dāng)荷載懸掛在起重機(jī)上時(shí)，不可避免會(huì)有一定量的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，例如，在碼頭裝貨時(shí)，一陣強(qiáng)風(fēng)吹襲集裝箱。另一方面，這也適用于確切需要高精度的場(chǎng)合，因?yàn)榉駝t會(huì)造成裝貨延誤，或者甚至?xí)斐蓳p壞。為了確保在這些極端條件下，荷載定位不會(huì)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間而且不會(huì)太困難，需要采用新型智能解決方案。在港市鹿特丹，日前，開始啟動(dòng)一個(gè)最佳定位系統(tǒng)。在五個(gè)新集裝箱機(jī)架上，擺動(dòng)調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)對(duì)集裝箱進(jìn)行高精度定位。

二、解決方案

該系統(tǒng)由西門子開發(fā)，它由一帶有集成紅外聚光燈以及三件式反射器的SIMATIC VS 710攝像機(jī)組成。為了檢測(cè)荷載擺動(dòng)角度，攝像機(jī)及紅外聚光燈都直接安裝在小車下面。紅外聚光燈把燈光向下投向荷載，因此在擺動(dòng)區(qū)內(nèi)是最亮的。

安裝在荷載接收機(jī)構(gòu)上的三件式反射器，始終將燈光直接反射到帶有集成攝像機(jī)的紅外聚光燈。三件式反射器的這種特性也意味著，任何干擾外部燈光（例如港口照明）被直接反射到光源，這樣它就不會(huì)到達(dá)攝像機(jī)。使用內(nèi)置圖像處理算法，攝像機(jī)確定荷載的角擺動(dòng)，并將該擺動(dòng)通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線傳遞給擺動(dòng)調(diào)節(jié)器。

SIMATIC VS 710和LED紅外聚光燈在其保護(hù)外殼內(nèi)

圖像處理系統(tǒng)內(nèi)置于攝像機(jī)中，并使用內(nèi)插算法。當(dāng)攝像機(jī)到反射器之間的距離在3m～50m范圍內(nèi)時(shí)，該系統(tǒng)確保最高分辨率和最高準(zhǔn)確度，而且曝光時(shí)間短，測(cè)量速率高。攝像機(jī)內(nèi)的圖像處理系統(tǒng)，在圖像區(qū)內(nèi)查找發(fā)射器的精確幾何形狀。這為防止錯(cuò)誤識(shí)別無關(guān)對(duì)象提供了極高程度的保證，例如反射式集裝箱部件，以及反射器。

攝像機(jī)的專用保護(hù)外殼可容許其在港口環(huán)境條件（相對(duì)濕度高，含鹽分的空氣）下操作。在這些條件下，環(huán)境溫度允許高達(dá)45℃。當(dāng)在涼爽或者有冰凍危險(xiǎn)的區(qū)域使用時(shí)，可提供一臺(tái)附加加熱器，以防止白霜、雪花和凝結(jié)水積聚在反射器上。

集裝箱起重機(jī)架駕駛艙

由于來自LED聚光燈的紅外射束具有有效的透霧性，而且三件式反射器反射燈光的強(qiáng)度高，因而當(dāng)可見度不良（可見度降至約80m）時(shí)，也可進(jìn)行操作。在這些條件下，擺動(dòng)調(diào)節(jié)器不斷進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以查明攝像機(jī)是否識(shí)別反射器。甚至在懸掛過程中，因一側(cè)強(qiáng)風(fēng)發(fā)生扭絞，或者因起重機(jī)上的電纜長(zhǎng)度不等而發(fā)生扭絞，均可通過合適措施對(duì)這種扭絞進(jìn)行識(shí)別，并加以考慮。如果攝像機(jī)沒有在一可調(diào)時(shí)間內(nèi)識(shí)別反射器，則這可能表明反射器上有污物。在這種情況下，將向維護(hù)人員發(fā)出一條要求清洗的報(bào)警。如果天氣非常惡劣，例如在有霧時(shí)，該系統(tǒng)也將告知它將不久無法繼續(xù)對(duì)各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行擺動(dòng)調(diào)節(jié)。

三、成效

使用SIMATIC VS 710進(jìn)行擺動(dòng)調(diào)節(jié)，可在極端環(huán)境條件下對(duì)甚至最重的荷載也能實(shí)現(xiàn)精確定位，從而將裝貨時(shí)間縮至最短。對(duì)于在鹿特丹使用的新型集裝箱起重機(jī)架來說，該技術(shù)在能夠顯著縮短集裝箱船在碼頭所花的時(shí)間，并從而顯著降低港口稅方面，正發(fā)揮著積極作用。(e