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3、计算模型

1）机械抓斗开闭斗计算控制分析

  A 设定开斗和闭斗的绳差；

    绳差的定义：开闭钢丝绳的起升高度减去支持钢丝绳的起升高度；

    如何设置绳差：手动单动卷扬2下放和上升至开斗和闭斗位置，并记录下此时的绳差；

    默认完全开斗的绳差为0%，完全闭斗的绳差为****。

  B 开斗控制：支持绳不动作，开闭绳根据手柄速度下放，当绳差达到或者小于某一个特定减速区的绳差值时，开闭绳卷筒的速度由一个特定的减速曲线控制直至停止，此阶段，不受手柄速度控制。

  C 闭斗控制：开闭绳根据手柄速度上升，当绳差达到或者大于某一个特定减速区的绳差值时，开闭绳卷筒的速度由一个特定的减速曲线控制直至停止，此阶段不受手柄速度控制。在此过程中支持绳的动作取决于以下几点：

     1.支持绳卷筒拉力传感器所承受的拉力大小；

      2.智能控制抓斗闭合时的支持绳下放；

      3.手动设定抓斗闭合时的百分比来确定支持绳的下放和停止；

      4.支持绳速度设定为开闭绳的1/5；

   D  闭斗起升同步：根据开闭和支持两根钢丝绳卷筒上拉力传感器的数值进行数据运算，当一边的钢丝绳受力大于另一边10吨以上开始矫正程序，将受力大的降速；当两边的钢丝绳受力小于3吨范围之内，结束矫正程序；

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根据手动设定抓斗闭合时的开度（支持绳在此开度之后即停止）来实际抓取一种物料，并测试抓取重量。记录多次抓取数据，进行整理后，获取在设定相应抓斗闭合开度下抓取物料占百分百抓取的物料比例。

3）智能抓斗计算分析；

  假设抓斗总体积为T,物料密度为S，那么满斗时抓斗的抓取量为：E=S * T （吨）;

  默认在抓斗开度设定为****时，抓斗抓取的物料体积为T。如图1中变幅式起重机的吊载曲线特性，假设当工作半径大于L1米时，额定吊载重量为E1吨，抓斗重量为W，此时抓斗的额定抓取物料重量为：E1-W;

根据操作手按照经验值输入的密度值S1,计算此时抓斗抓取物料的体积T1=（E1-W）/S1；

根据体积百分比Tn=T1/T,如果Tn>=1,那么智能计算输出的抓斗体积百分比为****；

                        如果Tn<1,那么用Tn跟列表内的百分比比较，找出铲斗相近的一个Tr；

将此百分比Tr用于对应抓斗的相应开度0%-****，并将此开度运用到抓斗支持绳下降的控制通断中。

  4、实际应用

      1）编制触摸屏界面及程序配合PLC控制机械抓斗的智能抓取。

      2）针对实际物料进行测试。在不同幅度下，系统自动计算出铲斗大吊载，并根据设定物料的密度计算出抓取物料的铲斗大体积，根据满斗****的比例，换算出体积百分比，从而对应确定铲斗终抓斗百分比。支持绳在抓斗实际百分比小于所要达到的百分比前，根据开闭绳的速度持续下放，以实现深挖；当抓斗实际百分比达到并超过所要达到的百分比时，支持绳不再下放，开闭绳持续闭斗直至完成。经过几次物料测试，抓取的物料基本可以控制在铲斗大吊载的90%左右，基本达到了智能抓取的要求。

5、总结。

   此项智能抓取技术能够被广泛应用于港口移动式门座机机械抓斗卸船机、港口固定式单臂架或者四连杆变幅机械爪吊机、港口移动式机械抓斗高架吊等设备，铲斗大利用好变幅式卸船设备的优点，提高装卸船效率。当然此项还有提高改善的空间，比如后续可以考虑抓斗数据的读取能够通过实际操作中自动计算和识别，提高适应性，降低操作难度。