Định nghĩa và các công nghệ chính của cần cẩu trên cao thông minh

Nhiều cần cẩu trên cao hiện nay tích hợp bộ điều khiển tần số biến đổi, điều khiển từ xa, bệ giám sát hoặc chức năng chống rung lắc. Tuy nhiên, việc chỉ kết hợp các chức năng này thôi vẫn chưa đủ để tạo ra một cần cẩu thực sự thông minh. Công nghệ cần cẩu trên cao thông minh phải cho phép cần cẩu nhận diện tải trọng, xác định vị trí của chính nó và môi trường làm việc, lập kế hoạch đường đi, kiểm soát sự rung lắc của tải trọng và đưa ra các quyết định bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị.

Nói cách khác, trí thông minh không chỉ đơn thuần là việc điều khiển cần cẩu di chuyển. Nó là việc trang bị cho cần cẩu khả năng cảm nhận, phân tích, đưa ra quyết định, thực hiện hành động và nhận phản hồi. Bài viết này xem xét các công nghệ chủ chốt cần thiết cho hoạt động tự động của cần cẩu, bao gồm nhận dạng tải trọng, định vị không gian, các thiết bị nâng hạ thông minh, lập kế hoạch đường đi, giám sát tình trạng và quản lý thiết bị tích hợp.

1. Cần cẩu trên cao thông minh là gì?

So với cần cẩu thông thường, cần cẩu trên cao thông minh không chỉ thay thế công việc chân tay mà còn có thể thay thế hoặc hỗ trợ một phần công việc tư duy của người vận hành. Các cảm biến, phần mềm ra quyết định thông minh và cần cẩu được tích hợp để cung cấp khả năng cảm nhận, phân tích, suy luận, ra quyết định và điều khiển. Điều này cho phép tương tác và phối hợp giữa con người, máy móc và vật liệu.

Hệ thống điều khiển thông minh có thể thực hiện một phần các nhiệm vụ cảm biến, phán đoán và vận hành của người vận hành. Nó cho phép cần cẩu thích ứng với những thay đổi trong môi trường làm việc và thực hiện nhận dạng tải trọng, nhận biết tình trạng, vận hành tự động và quản lý vận hành. Quy trình làm việc cơ bản vẫn tương tự như cần cẩu thông thường, nhưng các chức năng thông minh bổ sung khả năng cảm biến, ra quyết định và thực thi để vận hành tự chủ hơn.

2. Các công nghệ cần cẩu trên cao thông minh chủ chốt

Để thay thế hoặc hỗ trợ quá trình cảm nhận, ra quyết định và thực hiện của người vận hành, cần cẩu phải có khả năng phát hiện vị trí tải, nhận dạng và xác minh tải, tự động nâng và đặt tải, lựa chọn và tối ưu hóa đường di chuyển, giảm thiểu sự rung lắc trong hệ thống nâng hạ linh hoạt, dừng chính xác tại vị trí mục tiêu và giám sát tình trạng hoạt động của chính nó. Nó cũng phải có khả năng chẩn đoán lỗi và phát ra cảnh báo trong quá trình vận hành tự động.

2.1 Nhận dạng, xác minh, phản hồi và lưu trữ dữ liệu tải

Tùy thuộc vào hình dạng, bao bì và phương pháp lưu trữ hoặc vận chuyển, hàng hóa có thể bao gồm các loại cuộn như cuộn thép, cuộn giấy và cuộn màng; các loại hộp như thùng chứa, thùng đựng vật liệu và hộp chuyển hàng; các khối như tấm thép, phôi thép và các bộ phận đường hầm chắn; các bó như ống thép, thép thanh, đường ray và các đoạn thép; các cuộn dây như cuộn cáp và cuộn dây thép; các vật dụng riêng lẻ như xô và gáo múc; và các mảnh dài như đường ray, dầm chữ I, dầm chữ H và dầm kết cấu.

Việc tự động nhận dạng, xác minh và phản hồi thông tin về hàng hóa ở các trạng thái khác nhau là nền tảng cho việc mã hóa, thu thập, nhận dạng, quản lý và truyền tải dữ liệu theo tiêu chuẩn. Các công nghệ liên quan bao gồm nhận dạng mã vạch, RFID, nhận dạng giọng nói, nhận dạng ký tự quang học, nhận dạng từ tính, nhận dạng hình ảnh, nhận dạng mẫu và nhận dạng sinh trắc học. Thông tin hàng hóa được lưu trữ sau khi nhận dạng và xác minh cần phải có tính ứng dụng rộng rãi, ổn định và khó sao chép.

2.2 Định vị không gian

Một số cần cẩu cao cấp sử dụng định vị ba chiều, nhưng độ chính xác định vị vẫn có thể bị hạn chế bởi các sai số tích lũy trong toàn bộ hệ thống máy. Các phương pháp định vị thông thường có thể được chia thành hai loại:

• Định địa chỉ tương đối: thường sử dụng bộ mã hóa quay, đo khoảng cách bằng laser hoặc radar, và nhận dạng hình ảnh.
• Định địa chỉ tuyệt đối: thường sử dụng các công tắc giới hạn vị trí, cáp mã hóa như thanh dẫn Gray-code, bộ mã hóa tuyến tính, mã vạch BPS, hệ thống bánh răng và xích, và định địa chỉ tuyệt đối thời gian thực thông qua sóng radio, hồng ngoại, RF không dây, GPS hoặc các hệ thống tương tự.

Cùng với sự phát triển của truyền thông không dây, độ chính xác của định vị mạng di động và các công nghệ định vị trong nhà như Wi-Fi, Bluetooth, hồng ngoại, RFID băng tần siêu rộng và siêu âm tiếp tục được cải thiện. Những công nghệ này đang dần được ứng dụng vào việc định vị các thiết bị cơ khí.

Việc định vị cần cẩu không chỉ đơn thuần là giám sát hình dạng của tải trọng, phát hiện các vị trí lưu trữ trống và xác định vị trí lưu trữ một chiều, hai chiều hoặc ba chiều của tải trọng. Nó còn bao gồm việc định vị một chiều, hai chiều và ba chiều của các thiết bị nâng như móc, càng nâng, thiết bị hút, gầu xúc và thùng chứa.

Do cần cẩu hoạt động trên diện tích lớn, một phương pháp định vị duy nhất thường không thể cung cấp độ chính xác cần thiết trong môi trường phức tạp. Do đó, các ứng dụng trên diện tích lớn và phức tạp thường kết hợp "phương pháp định vị tương đối + định vị tuyệt đối". So với việc chỉ sử dụng định vị tương đối hoặc tuyệt đối, phương pháp kết hợp này có thể cung cấp độ chính xác, độ ổn định và hiệu quả chi phí tốt hơn, đồng thời giảm bớt yêu cầu về chất lượng xây dựng.

2.3 Các phụ kiện nâng hạ thông minh

Các loại cần cẩu truyền thống chủ yếu sử dụng móc làm thiết bị nâng. Chúng thường yêu cầu việc gắn và tháo bằng tay và chỉ phù hợp với một số loại tải trọng nhất định, điều này hạn chế mức độ tự động hóa của thiết bị xử lý vật liệu.

Đối với các loại hàng hóa khác nhau như vật liệu rời, thùng, chai lọ và cuộn dây, cần cẩu trên cao thông minh có thể cần các phụ kiện nâng hạ tự động hoặc thiết bị nâng hạ thông minh. Chúng có thể bao gồm hệ thống tự động nhả. móc, Móc chữ C, thiết bị nâng điện từ, thiết bị nâng hút chân không, càng nâng, kẹp, đồ gá, dầm nâng, thiết bị trải container, gáo múc. lấy xôvà các thiết bị kẹp. Phát triển một thiết bị gắn tự động hoặc thiết bị nâng thông minh phù hợp với điều kiện tải là một bước quan trọng để cho phép lưu trữ và lấy hàng tự động.

2.4 Lập kế hoạch đường đi và điều khiển chống rung lắc điện tử cho hệ thống nâng hạ linh hoạt

Lập kế hoạch đường đi và điều khiển định vị chống rung lắc cho hệ thống nâng hạ linh hoạt là rất cần thiết cho hoạt động của cần cẩu tự động. Gia tốc và giảm tốc của cầu trục và xe đẩy, cùng với việc nâng hạ tải, có thể khiến tải trọng bị lắc lư. Điều này làm giảm hiệu quả hoạt động và có thể làm tăng nguy cơ tai nạn.

Các phương pháp điều khiển vòng hở và vòng kín thường được sử dụng cho việc lập kế hoạch quỹ đạo và điều khiển chống rung lắc. Các phương pháp vòng hở chủ yếu bao gồm định vị và điều khiển chống rung lắc dựa trên việc định hình tín hiệu đầu vào và định vị và điều khiển chống rung lắc dựa trên việc lập kế hoạch quỹ đạo. Các phương pháp vòng kín bao gồm tuyến tính hóa phản hồi, điều khiển theo lịch trình độ lợi, điều khiển chế độ trượt, điều khiển dự đoán, điều khiển mờ, điều khiển mạng nơ-ron và điều khiển dựa trên tính thụ động.

Lập kế hoạch đường đi tĩnh thường đủ dùng khi các chướng ngại vật nằm ở vị trí cố định và đã biết. Khi vị trí của chướng ngại vật không thể xác định trước, hoặc khi nhiều cần cẩu hoạt động trong cùng một khu vực, cần phải lập kế hoạch đường đi động để tạo ra một đường đi an toàn trực tuyến. Các thuật toán lập kế hoạch liên quan bao gồm phương pháp trường tiềm năng nhân tạo, phương pháp bản đồ xác suất, phương pháp cây ngẫu nhiên khám phá nhanh, thuật toán di truyền và thuật toán đàn kiến.

Với sự phát triển của truyền thông di động không dây, việc lắp đặt con quay hồi chuyển, cảm biến gia tốc, cảm biến hướng và các thiết bị tương tự trên các thiết bị nâng hạ có thể hỗ trợ thêm cho việc định vị tải trọng ba chiều, lập kế hoạch đường đi và kiểm soát chống rung lắc.

2.5 Giám sát tình trạng và chẩn đoán lỗi tự động

Giám sát tình trạng sử dụng các phương pháp đã được xác định để hiểu và theo dõi trạng thái hoạt động của thiết bị. Chẩn đoán lỗi phân tích thông tin giám sát tình trạng cùng với nguyên lý hoạt động, đặc điểm cấu trúc, thông số vận hành và dữ liệu lịch sử của thiết bị. Nó có thể dự báo các lỗi tiềm ẩn và đánh giá các lỗi đã xảy ra hoặc đang phát triển, bao gồm bản chất, loại, mức độ nghiêm trọng, vị trí và xu hướng của lỗi.

Các thông số giám sát phổ biến đối với máy nâng bao gồm tải trọng nâng, mômen tải, chiều cao nâng hoặc độ sâu hạ, quãng đường di chuyển, tầm với, độ nghiêng cầu, độ bằng phẳng, tốc độ gió, góc quay, khoảng cách an toàn giữa các cơ cấu trên cùng hoặc khác ray, độ thẳng đứng của chân chống, thời gian vận hành, tổng thời gian vận hành và mỗi chu kỳ làm việc.

Các điều kiện thường được giám sát bao gồm trạng thái của động cơ, phanh, bộ biến tần, thiết bị chắn gió và chống trượt, khóa liên động, công tắc giới hạn cửa, khóa liên động giữa các cơ cấu, cài đặt điều kiện vận hành, cuộn cáp điện và các đoạn xuyên lỗ hoặc đoạn chuyển tiếp. Việc giám sát cũng có thể bao gồm hệ thống video và tự kiểm tra độ cứng và sức chịu tải của cầu theo thời gian thực.

2.6 Giám sát trực tuyến theo thời gian thực và chẩn đoán từ xa

Các hệ thống giám sát thời gian thực và chẩn đoán từ xa thường kết hợp giám sát cảm biến, truyền dẫn không dây thời gian thực, quản lý dữ liệu, truy vấn thông tin, phân tích nguyên nhân gốc, phân tích xu hướng, chẩn đoán chuyên gia, dự báo tình trạng và giám sát từ xa dựa trên IoT.

Việc lắp đặt cổng giám sát trên thiết bị hiện có và truyền dữ liệu vận hành và lỗi thông qua mạng Wi-Fi hoặc mạng di động có thể cho phép giám sát từ xa và quản lý trực quan. Đối với thiết bị mới, hệ thống quản lý từ xa có thể được tích hợp vào nền tảng quản lý thiết bị thống nhất và kết nối với hệ thống quản lý bảo trì tài sản để cải thiện hiệu quả bảo trì và hiệu suất thiết bị.

Sau khi thu thập trạng thái thiết bị theo thời gian thực thông qua kết nối không dây, hệ thống có thể tự động lập kế hoạch bảo trì và kiểm tra, đồng thời từng bước triển khai bảo trì dự đoán dựa trên tình trạng thiết bị thông qua phân tích dữ liệu.

Bảo trì dự đoán sử dụng giám sát tình trạng và chẩn đoán lỗi làm nền tảng, lập kế hoạch bảo trì dựa trên tình trạng thực tế của thiết bị và nhu cầu sản xuất. Mục tiêu của nó bao gồm xác định các dấu hiệu hỏng hóc sớm, xác định loại lỗi, mức độ nghiêm trọng, vị trí và xu hướng phát triển, cũng như tránh hoặc giảm thiểu các sự cố lớn. Khi xảy ra lỗi, hệ thống cũng có thể ghi lại toàn bộ quá trình xảy ra lỗi để hỗ trợ phân tích nguyên nhân gốc và cải tiến trong tương lai.

2.7 Giám sát và quản lý thiết bị tích hợp

Đối với các phương án và yêu cầu lưu trữ khác nhau liên quan đến vật liệu rời, thùng, cuộn dây và các loại hàng hóa khác, hệ thống giám sát và quản lý cần cẩu trên cao thông minh có thể kết hợp nhận dạng hàng hóa, định vị không gian, lưu trữ và lấy hàng tự động, và giám sát tình trạng. Hệ thống này có thể bao gồm hệ thống con giao diện, hệ thống con quản lý vị trí và hàng tồn kho, hệ thống con nhận dạng hàng hóa, hệ thống con điều phối và vận hành cần cẩu, và hệ thống con định vị không gian. Cùng nhau, các chức năng này hỗ trợ hoạt động cần cẩu trên cao hiệu quả, an toàn và thông minh.

3. Kết luận

Nhu cầu về cần cẩu trên cao thông minh đang tăng lên trong sản xuất thông minh, hậu cần thông minh và bảo trì thông minh. Các công nghệ được mô tả ở trên có thể được tích hợp thông qua phần mềm, sản phẩm và công nghệ điều khiển vào các giải pháp cần cẩu trên cao thông minh và hệ thống thiết bị hoàn chỉnh. Các ứng dụng bao gồm chuyển giao vị trí làm việc trong luyện kim, sản xuất giấy và sản xuất ô tô, cũng như lưu trữ và xử lý vật liệu trong hậu cần.

Cốt lõi của một cần cẩu trên cao thông minh không chỉ đơn thuần là việc bổ sung bộ điều khiển tần số biến đổi, điều khiển từ xa hoặc nền tảng giám sát. Đó là khả năng tạo thành một vòng khép kín hoàn chỉnh bao gồm nhận dạng tải trọng, định vị không gian, xử lý tự động, lập kế hoạch đường đi, kiểm soát chống rung lắc, giám sát tình trạng, chẩn đoán lỗi và quản lý thiết bị. Bằng cách tự động hoàn thành các thao tác quy trình, ghi lại trạng thái hoạt động theo thời gian thực và hỗ trợ bảo trì dự đoán, cần cẩu trên cao thông minh có thể nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm chi phí vận hành và bảo trì, đồng thời cung cấp dữ liệu cho thiết kế, bảo trì và an toàn nội tại thiết bị tốt hơn.

Cindy

WhatsApp: +86 191 3738 6654

E-mail: cindywang@hndfcrane.com

Tôi là Cindy, với 10 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành cần cẩu và tích lũy được nhiều kiến thức chuyên môn. Tôi đã lựa chọn những chiếc cần cẩu thỏa mãn cho hơn 500 khách hàng. Nếu bạn có bất kỳ nhu cầu hoặc câu hỏi nào về cần cẩu, vui lòng liên hệ với tôi, tôi sẽ sử dụng chuyên môn và kinh nghiệm thực tế của mình để giúp bạn giải quyết vấn đề!