抓斗机构摆幅GPS定位系统、方法及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种抓斗机构摆幅GPS定位系统、方法及介质，包括：抓斗机构、防护罩、惯导GPS设备、DTU通讯模块、供电电池、地面GPS差分基站、地面计算机和摆幅检测系统；所述抓斗机构、惯导GPS设备、DTU通讯模块和供电蓄电池之间互连，安装在防护罩内；所述地面计算机链接一个DTU通讯模块，抓斗机构上移动站链接一个DTU通讯模块，通过两个DTU通讯模块点对点之间的通讯完成GPS定位数据的收集；所述DTU通讯模块链接地面GPS差分基站；所述摆幅检测系统与DTU通讯模块链接。本发明专利技术实现卸船机自动卸船过程中的抓斗精确定位及摆幅检测，有效形成控制闭环，防止自动卸船时抓斗撞击船舱。防止自动卸船时抓斗撞击船舱。防止自动卸船时抓斗撞击船舱。

【技术实现步骤摘要】
抓斗机构摆幅GPS定位系统、方法及介质


[0001]本专利技术涉及工业控制
，具体地，涉及一种抓斗机构摆幅GPS定位系统、方法及介质。

技术介绍

[0002]现有卸船机的作业方式有两种：手动方式和半自动方式。手动卸船方式效率完全取决于司机的熟练程度，容易引起抓斗的摇摆，受人为因素影响较大，作业效率不稳定。半自动作业方式有两个缺点：一方面，需要司机不断手动设定和更新作业参数，作业适应能力不强，且存在较大的安全风险。
[0003]因此国内外桥式抓斗卸船机开始向着无人化自动化发展。
[0004]在宝钢原料码头12U1及12U2桥式卸船机上，现有的工作方式为在卸船机上设置司机室，司机控制整个作业过程。抓斗在大梁上向海侧船只方向移动的过程中司机会切换为自动控制，到达海侧限位点后司机切换为手动模式，手动控制抓斗下降至船舱抓料。完成抓料后卸料至料斗内也为司机手动操作。为实现桥式抓斗卸船机的自动化，解决抓斗在抓料卸料时的实时定位和抓斗的摆幅检测，达到控制闭环的目的。如何实现在现场复杂的工况环境下进行对抓斗位置及摆幅的有效检测，成为了我们的首要任务。
[0005]GPS设备：分为惯导式和非惯导式两种；
[0006]DTU设备：通讯方式为网络传输，采用插sim卡的形式，支持国内3大运营商网络。
[0007]专利文献CN108313870A(申请号：201810219737.0)公开了一种节能型桥式抓斗卸船机，包括抓斗、主钢结构、小车、起升机构系统和滑块设施；主钢结构包括前门架、后门架、大梁和钢轨；前门架和后门架支撑在码头上，前门架和后门架上设置有大梁，大梁位于码头和船舶的上方，大梁上设置有钢轨；小车的底部设置有钢轮，钢轮在钢轨上前后方向运行；抓斗的顶部设置有第一抓斗改向滑轮，第二抓斗改向滑轮和第三抓斗改向滑轮，第二抓斗改向滑轮和第三抓斗改向滑轮位于第一抓斗改向滑轮的两侧。节能型桥式抓斗卸船机是对抓斗及卸船机整体机械结构重新设计，侧重于机械结构方面的改造达到节能的目的，而本专利技术针对与抓斗的定位功能，对抓斗平台处进行改造和安装防护设备，目的是为了实现抓斗的实时定位功能，与上述节能型桥式抓斗卸船机方向不一致。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种抓斗机构摆幅GPS定位系统、方法及介质。
[0009]根据本专利技术提供的抓斗机构摆幅GPS定位系统，包括：
[0010]抓斗机构、防护罩、惯导GPS设备、DTU通讯模块、供电电池、地面GPS差分基站、地面计算机和摆幅检测系统；
[0011]所述抓斗机构、惯导GPS设备、DTU通讯模块和供电蓄电池之间互连，都安装在防护罩内；
[0012]所述地面计算机链接一个DTU通讯模块，抓斗机构上移动站链接一个DTU通讯模块，通过两个DTU通讯模块点对点之间的通讯完成GPS定位数据的收集；
[0013]所述DTU通讯模块链接地面GPS差分基站，接收差分信号进行差分处理，得到用于计算的GPS定位数据；
[0014]所述摆幅检测系统与DTU通讯模块链接，对收集的GPS定位数据进行算法计算，实时判断抓斗机构的状态。
[0015]优选的，所述判断抓斗机构的状态包括：通过摆幅检测系统检测摆幅是否控制在30cm内，若摆幅控制在30cm内，则判定为检测合格，抓斗机构正常运行；反之，判定为检测不合格，对抓斗机构进行改善直至检测合格。
[0016]优选的，惯导GPS设备选用INS-D，工作参数为：工作温度-40℃～+70℃，供电电压为9V～36VDC，功耗2.6W，通讯接口包括RS-232，RS-422和RS-485，尺寸120mm
×
50mm
×
53mm，重量320g。
[0017]优选的，所述DTU通讯模块一端链接惯导GPS设备INS-D，另一端链接地面GPS差分基站，对抓斗机构上回传的GPS定位出的经度、纬度、高程信息进行差分处理。
[0018]优选的，抓斗机构上设备供电采用蓄电池供电的方式，选用蓄电池容量20AH。
[0019]优选的，蓄电池成套封装外设有两个外接口，同时满足惯导GPS设备和DTU通讯模块的供电需求。
[0020]优选的，利用设备停机时间，从抓斗机构安装支架卡槽取出原有电池换上备用电池后，重新将惯导GPS设备及DTU通讯模块电源插座接到蓄电池插口上，完成电池更换。
[0021]优选的，所述防护罩内部惯导GPS设备、DTU通讯模块、供电电池均采用焊接和膨胀螺丝打孔固定的方式连接；防护罩通过在防护罩底板四角打孔，螺丝固定的方式和抓斗机构连接。
[0022]根据本专利技术提供的抓斗机构摆幅GPS定位方法，包括：
[0023]获取经度、纬度步骤：获取抓斗机构GPS定位的实时数据；
[0024]坐标还原步骤：根据GPS的实时数据包括定位的经度、纬度坐标进行坐标还原，得到本地的东北天坐标；
[0025]接收小车位置数据步骤：通过和PLC通信，获取小车的位置信息；
[0026]摆幅计算步骤：通过本地的东北天坐标获取抓斗在小车方向的实时位置，摆动绳长，通过和小车的实时位置进行计算，换算出抓斗机构相对于小车的摆幅。
[0027]根据本专利技术提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0029]1、本专利技术提供一种抓斗摆幅GPS定位系统，通过对摆幅的计算和换算，实现卸船机自动卸船过程中的抓斗精确定位及摆幅检测，有效形成控制闭环，防止自动卸船时抓斗撞击船舱；
[0030]2、本专利技术提高了作业精度，降低了劳动强度；
[0031]3、本专利技术的GPS定位系统粒度最小工作单元，其功能内聚且相对独立，可在相似的桥式抓斗卸船机上进行推广。
附图说明
[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0033]图1为抓斗平台示结构意图；
[0034]图2为安装防护罩结构示意图；
[0035]图3为安装防护罩结构示意图；
[0036]图4为安装防护罩设计图；
[0037]图5为摆幅检测系统架构图；
[0038]图6为测试程序图，纵坐标表示的是抓斗移动的距离，横坐标表示的时间。
具体实施方式
[0039]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0040]实施例1：
[0041]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种抓斗摆幅GPS定位系统，该系统由抓斗机构安装支架防护罩、惯导GPS设备及天线、DTU通讯模块、供电蓄电池、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抓斗机构摆幅GPS定位系统，其特征在于，包括：抓斗机构、防护罩、惯导GPS设备、DTU通讯模块、供电电池、地面GPS差分基站、地面计算机和摆幅检测系统；所述抓斗机构、惯导GPS设备、DTU通讯模块和供电蓄电池之间互连，都安装在防护罩内；所述地面计算机链接一个DTU通讯模块，抓斗机构上移动站链接一个DTU通讯模块，通过两个DTU通讯模块点对点之间的通讯完成GPS定位数据的收集；所述DTU通讯模块链接地面GPS差分基站，接收差分信号进行差分处理，得到用于计算的GPS定位数据；所述摆幅检测系统与DTU通讯模块链接，对收集的GPS定位数据进行算法计算，实时判断抓斗机构的状态。2.根据权利要求1所述的抓斗机构摆幅GPS定位系统，其特征在于，所述判断抓斗机构的状态包括：通过摆幅检测系统检测摆幅是否控制在30cm内，若摆幅控制在30cm内，则判定为检测合格，抓斗机构正常运行；反之，判定为检测不合格，对抓斗机构进行改善直至检测合格。3.根据权利要求1所述的抓斗机构摆幅GPS定位系统，其特征在于，惯导GPS设备选用INS-D，工作参数为：工作温度-40℃～+70℃，供电电压为9V～36V DC，功耗2.6W，通讯接口包括RS-232，RS-422和RS-485，尺寸120mm
×
50mm
×
53mm，重量320g。4.根据权利要求3所述的抓斗机构摆幅GPS定位系统，其特征在于，所述DTU通讯模块一端链接惯导GPS设备INS-D，另一端链接地面GPS差分基站，对抓斗机构上回传的GPS定位出...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱笑雷，王新杰，王伟林，张衍均，
申请(专利权)人：上海宝信软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：