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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，開閉繩根據手柄速度下放，當繩差達到或者小于某一個特定減速區的繩差值時，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：開閉繩根據手柄速度上升，當繩差達到或者大于某一個特定減速區的繩差值時，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小；

      2.智能控制抓斗閉合時的支持繩下放；

      3.手動設定抓斗閉合時的百分比來確定支持繩的下放和停止；

      4.支持繩速度設定為開閉繩的1/5；

   D  閉斗起升同步：根據開閉和支持兩根鋼絲繩卷筒上拉力傳感器的數值進行數據運算，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，結束矯正程序；

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根據手動設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。記錄多次抓取數據，進行整理后，獲取在設定相應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;

根據操作手按照經驗值輸入的密度值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用于對應抓斗的相應開度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，系統自動計算出鏟斗大吊載，并根據設定物料的密度計算出抓取物料的鏟斗大體積，根據滿斗****的比例，換算出體積百分比，從而對應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，根據開閉繩的速度持續下放，以實現深挖；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，開閉繩持續閉斗直至完成。經過幾次物料測試，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。

   此項智能抓取技術能夠被廣泛應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備，鏟斗大利用好變幅式卸船設備的優點，提高裝卸船效率。當然此項還有提高改善的空間，比如后續可以考慮抓斗數據的讀取能夠通過實際操作中自動計算和識別，提高適應性，降低操作難度。