一种船用吊机及其吊装控制系统和吊装控制方法

技术领域

本发明涉及船舶吊装，具体是涉及一种船用吊机及其吊装控制系统和吊装控制方法。

背景技术

船舶吊机广泛应用于特殊用途研究船舶、石油平台供给船、海洋学和深海研究船舶。主要用于锚杆搬运、特殊用途研究和救援设备、ROV发射回收。在恶劣海洋环境中工作时，大风浪情况下，待吊物如搭载精密设备的ROV，在水面上随着海浪随机运动，常规的吊机需要有十足经验的驾驶员操纵吊机使得吊钩靠近被吊设备上的吊环，更有时还另需人员去待吊物上辅助吊钩进行接驳，接驳过程十分复杂、耗时又危险。

发明内容

发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种吊钩自动对接待吊货物吊环的船用吊机。

本发明还提供一种船用吊机的吊装控制系统和吊装控制方法。

技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种船用吊机，包括门型吊架、吊线、吊钩和设置于吊线与吊钩之间的自动对接装置，所述门型吊架包括水平设置的吊梁，吊梁上设置滑轮调节装置，所述滑轮调节装置包括丝杆、驱动丝杆转动的丝杆驱动电机、与丝杆螺纹连接的滑块、固定设置于滑块上的滑轮，所述滑轮的转轴延伸方向平行于丝杆延伸方向，所述吊线经滑轮导向通过自动对接装置与吊钩连接，所述自动对接装置包括泵体、若干连接泵体的喷水管，所述喷水管设置阀门；喷水管喷水为自动对接装置提供推力以调整吊钩位置。

进一步的，所述门型吊架还包括固定底座、固定底座上固定设置两个延伸方向平行的油缸；所述吊梁两端均设置有支撑杆，支撑杆一端与吊梁固定连接，支撑杆另一端与固定底座铰接，两个油缸输出端分别通过连杆与两个支撑杆的杆身铰接，且油缸的延伸方向垂直于吊梁的延伸方向。

进一步的，所述自动对接装置包括双目摄像头，所述双目摄像头用于获取待吊货物的吊环的位置图像。

本发明还采用一种船用吊机的吊装控制系统，包括数据采集模块、计算模块、执行模块，

所述数据采集模块用于实时获取待吊货物吊环相对吊钩的位置坐标；

所述计算模块用于根据待吊货物吊环与吊钩之间的位置差实时计算滑块的位移量及自动对接装置的位移量；

所述执行模块用于根据计算模块得出的计算结果实时控制驱动丝杆驱动电机调整滑块的位置，以及控制喷水管的阀门开关状态，同时控制泵体加压使阀门开启的喷水管喷水，调整自动对接装置的位置。

进一步的，所述执行模块还用于控制油缸推动连杆，使支撑杆相对油缸转动，从而控制吊梁的位置。所述数据采集模块通过双目摄像头获取待吊货物的吊环的位置图像，根据获取的位置图像计算出吊环在双目摄像头视野中的像素位置，然后依据双目摄像头与吊钩之间的位置关系，计算得到吊环相对吊钩的位置坐标。

本发明还采用一种船用吊机吊装控制系统的吊装控制方法，包括以下步骤：

步骤1：获取待吊货物吊环相对吊钩的位置坐标；

步骤2：根据待吊货物吊环与吊钩之间的位置差实时计算滑块的位移量及自动对接装置的位移量；

步骤3：根据计算得到的滑块位移量控制驱动丝杆驱动电机调整滑块的位置；同时根据计算得到的自动对接装置的位移量，控制喷水管的阀门开关状态，并控制泵体泵水，调整自动对接装置的位置；并实时获取待吊货物吊环相对吊钩的位置坐标；如果吊钩未对接上待吊货物吊环则返回步骤2。

进一步的，该方法始终以所述吊钩所在位置为坐标原点O，所述待吊货物吊环相对吊钩的实时位置坐标为(e

进一步的，所述步骤2中滑块的位移量U

其中，

进一步的，所述步骤2中自动对接装置的位移量U

其中，

有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是通过控制滑块和自动对接装置，调节吊钩的位置，实现吊钩自动对接待吊货物上的吊环，简化了吊起货物的流程，降低了吊钩对接的难度，保证了吊装过程中的安全性。

附图说明

图1所示为本发明中船用吊机吊架与吊线和吊钩的连接关系示意图；

图2所示为本发明中动力箱的结构示意图；

图3所示为本发明中滑轮调节装置的结构示意图；

图4所示为本发明中自动对接装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1至图4所示，本实施例中的一种船用吊机，包括门型吊架4、吊线7、吊钩601、设置于吊线7与吊钩601之间的自动对接装置6、动力箱1，门型吊架4包括固定底座、水平设置的吊梁41、设置于吊梁41端部的支撑杆42，固定底座上固定设置两个动力箱1，动力箱1端部固定连接三角支座2，吊梁两端均设置有支撑杆42，支撑杆42一端与吊梁固定连接，支撑杆42另一端与三角支座2铰接，支撑杆41相对于固定底座摆动。

如图2所示，动力箱1包括箱体101、中心杆102、弹簧103、滑块104、油缸105，中心杆102、弹簧103、滑块104、油缸105均设置于箱体101内，中心杆102固定于动力箱101截面中心位置，弹簧103套于中心杆102上，滑块104套于中心杆上。油缸105固定于动力箱101后部上方，且油缸105输出端前部连接滑块104，中心杆的延伸方向平行于油缸105的延伸方向，且油缸105的延伸方向垂直于吊梁41的延伸方向，两个滑块104分别通过连杆与两个支撑杆的杆身铰接，油缸105工作带动滑块104在中心杆102上滑动，通过连杆推动支撑杆摆动。

如图3所示，吊梁41上设置滑轮调节装置5，滑轮调节装置5包括丝杆501、驱动丝杆转动的丝杆驱动电机502、与丝杆螺纹连接的滑块503、固定设置于滑块503上的滑轮504，丝杆501通过轴承固定于轴承座505上，轴承座505固定于吊梁41下方，滑轮504的转轴延伸方向平行于丝杆延伸方向，吊线7经滑轮504导向后通过自动对接装置6与吊钩601连接，丝杆驱动电机502驱动丝杆转动，从而带动滑块503沿丝杆延伸方向移动，滑块503带动吊钩601移动。

如图4所示，自动对接装置6包括泵体603、若干连接泵体的喷水管604、吸水软管605、双目摄像头602，喷水管设置阀门，泵体603通过吸水软管605吸水，然后通过喷水管喷水，喷水管沿固定端方向延伸，通过阀门控制是否喷水，喷水管喷水为自动对接装置提供推力，从而调整吊钩位置。

双目摄像头602设置于泵体外侧，双目摄像头602用于获取待吊货物的吊环的位置图像。

实施例2

本实施例中的一种船用吊机的吊装控制系统，船用吊机结构与实施例1中一致，在此不再赘述，吊装控制系统还包括数据采集模块、计算模块、执行模块，

数据采集模块通过双目摄像头602获取待吊货物的吊环的位置图像，根据获取的位置图像计算出吊环在双目摄像头602视野中的像素位置，然后依据双目摄像头与吊钩之间的位置关系，计算得到吊环相对吊钩的位置坐标；

计算模块根据待吊货物吊环与吊钩之间的位置差实时计算滑块的位移量及自动对接装置的位移量；

执行模块根据计算模块得出的计算结果实时控制驱动丝杆驱动电机调整滑块的位置，以及控制喷水管的阀门开关状态，同时控制泵体加压使阀门开启的喷水管喷水，调整自动对接装置的位置。还可以控制油缸105推动连杆，使支撑杆相对油缸105转动，从而控制吊梁的位置。

实施例3

本实施例中一种船用吊机吊装控制系统的吊装控制方法，其中船用吊机结构与实施例1中设置一致，吊装控制系统设置于与实施例2中一致，在此不再赘述，该吊装控制方法包括以下步骤：

步骤1：通过双目摄像头602获取待吊货物的吊环的位置图像，根据获取的位置图像计算出吊环在双目摄像头602视野中的像素位置，然后依据双目摄像头与吊钩之间的位置关系，计算得到吊环相对吊钩的位置坐标；始终以吊钩所在位置为坐标原点O，待吊货物吊环相对吊钩的实时位置坐标为(e

步骤2：根据待吊货物吊环与吊钩之间的位置差实时计算滑块的位移量及自动对接装置的位移量；滑块的位移量U

其中，

自动对接装置的位移量U

其中，

步骤3：根据计算得到的滑块位移量控制驱动丝杆驱动电机调整滑块的位置；同时根据计算得到的自动对接装置的位移量，控制喷水管的阀门开关状态，并控制泵体泵水，泵体将水从打开阀门开关的喷水管中喷出，根据自动对接装置的位移量控制泵体的功率，通过喷水管喷水提供推力调整自动对接装置的位置；从而调整吊钩的位置，在吊钩调整的过程中实时获取待吊货物吊环相对吊钩的位置坐标；如果吊钩未对接上待吊货物吊环则返回步骤2继续对吊钩位置进行调整，直至吊钩自动对接上待吊货物的吊环，简化了吊起货物的流程，降低了吊钩对接的难度，保证了吊装过程中的安全性。