Introdução detalhada às pontes rolantes inteligentes

Em comparação com guindastes comuns, pontes rolantes inteligentes Possuem inteligência artificial, que substitui ou auxilia o trabalho mental humano, substituindo o trabalho físico humano. Ao integrar sensores com software inteligente de tomada de decisões e guindastes, são alcançadas percepção, análise, raciocínio, tomada de decisões e controle.
A função do guindaste é promover a interação e a integração entre humanos e objetos, substituindo a percepção, a tomada de decisão e a execução manuais, permitindo que ele se adapte às mudanças no ambiente de trabalho. Seu fluxo de trabalho é o mesmo de um guindaste convencional, mas o controle inteligente adicional pode substituir a visão, a audição e o olfato humanos.
Órgãos sensoriais, como os sentidos e os membros, substituem o julgamento do operador para realizar as ações correspondentes, completando o reconhecimento, a percepção, a operação e o gerenciamento durante o funcionamento do guindaste.

Tecnologias-chave de guindastes inteligentes

No processo de percepção, tomada de decisão e execução em nome do operador, o guindaste precisa detectar automaticamente a localização dos itens a serem içados, identificá-los e verificá-los automaticamente, içá-los e colocá-los em suas posições automaticamente, selecionar e otimizar a rota de operação, superar a oscilação do sistema de elevação flexível, iniciar e parar com precisão os itens armazenados nas posições correspondentes, registrar e monitorar o status de funcionamento do próprio equipamento durante a operação automática, diagnosticar falhas e emitir alarmes automaticamente. Portanto, a inteligência artificial aplicada a guindastes requer o avanço de diversas tecnologias-chave.

Tecnologia de identificação, verificação, feedback e armazenamento de informações de itens

De acordo com o formato, método de embalagem, armazenamento e transporte dos itens a serem içados, os itens comuns a serem içados incluem: rolos (bobinas de aço, rolos de papel, rolos de filme, etc.), caixas (contêineres, caixas de materiais, caixas de transferência, etc.), blocos (chapas de aço, tarugos de aço, elementos de blindagem, etc.), feixes (tubos de aço, vergalhões, trilhos, aço moldado, etc.), discos (cabos, fios-máquina, etc.), peças (baldes, sacos, etc.), raízes (trilhos, vigas I, aços em forma de H, etc.), etc.

A identificação, inspeção e feedback automáticos de itens em vários estados são meios padronizados de codificação, coleta, gerenciamento e transmissão de dados, sendo a base para o funcionamento inteligente de guindastes. Essa tecnologia envolve a codificação, coleta, identificação, gerenciamento e transmissão de dados de informações sobre os itens. Inclui reconhecimento de código de barras, reconhecimento de radiofrequência RFID, reconhecimento de voz, reconhecimento óptico de caracteres, reconhecimento magnético e outras tecnologias de reconhecimento de informações em formatos específicos, bem como reconhecimento de imagem, reconhecimento gráfico, reconhecimento biométrico e outras tecnologias de reconhecimento de informações em formatos de imagem e gráfico. As informações do item armazenadas após a identificação e inspeção devem ser universais, únicas, estáveis e não replicáveis.

Tecnologia de posicionamento espacial

Embora alguns produtos nacionais de alta gama utilizem tecnologia de posicionamento tridimensional, o nível de posicionamento é limitado pelo erro cumulativo de todo o sistema da máquina e não consegue atingir alta precisão. Atualmente, existem dois tipos de métodos de posicionamento comumente utilizados: o endereçamento relativo, geralmente implementado por encoders rotativos, sensores a laser ou radar, reconhecimento visual, etc.; e o endereçamento absoluto, geralmente implementado por meio de limites de posição, como chaves, cabos de codificação (Graybus), encoders lineares, códigos de barras BPS, correntes dentadas e endereçamento absoluto em tempo real por rádio, infravermelho, radiofrequência sem fio, GPS, etc. Com o avanço da tecnologia de comunicação sem fio, a precisão do posicionamento celular em redes de comunicação e de tecnologias de posicionamento sem fio em ambientes internos, como Wi-Fi, Bluetooth, infravermelho, banda ultralarga, RFID e ultrassom, tem aumentado consideravelmente, sendo gradualmente promovida e aplicada no posicionamento de equipamentos mecânicos.

A tecnologia de posicionamento de guindastes não envolve apenas o monitoramento da aparência, a detecção de espaços vazios e os métodos de identificação e posicionamento unidimensional, bidimensional e tridimensional do local de armazenamento real dos itens içados, mas também envolve ponte rolante Dispositivos de recuperação (ganchos, suportes de carga, ventosas, garras, etc.) Balde de coleta, etc.) métodos de reconhecimento e posicionamento de endereço unidimensional, bidimensional e tridimensional.

Devido ao amplo alcance operacional do guindaste, é difícil atingir a precisão de posicionamento necessária com um único método. Portanto, a tecnologia de posicionamento abrangente de "endereçamento por aproximação relativa + posicionamento absoluto" é frequentemente utilizada para posicionamento preciso em grandes áreas e ambientes complexos. Comparada aos métodos simples de reconhecimento de endereço absoluto ou reconhecimento de endereço relativo, essa tecnologia é mais precisa, mais estável, mais econômica, possui menores exigências de qualidade em projetos de engenharia civil e é mais adequada para ambientes severos com equipamentos de elevação.

Dispositivo inteligente de recuperação de objetos

Mais de 951 toneladas de dispositivos de recuperação para guindastes utilizam ganchos, que só podem ser acionados manualmente para levantar um tipo específico de item. Essa baixa versatilidade limita o aprimoramento da automação de equipamentos de elevação e movimentação. No processo de elevação e transporte de diferentes itens, como materiais a granel, caixas, fardos, rolos, etc., os guindastes inteligentes precisam ser equipados com dispositivos de coleta automática ou espalhadores inteligentes, incluindo ganchos de elevação automáticos, ganchos em C, ventosas eletromagnéticas, ventosas a vácuo, grampos, vigas suspensas, tanques espalhadores de caixas, caçambas de garras, garras de fixação, etc. De acordo com o estado dos diversos objetos içados, o desenvolvimento de dispositivos de recuperação automática ou espalhadores inteligentes adequados para aplicações em guindastes, visando o acesso automático ao guindaste, é o elo mais crítico para que o guindaste se torne inteligente.

Tecnologia eletrônica anti-oscilação para planejamento de trajetória e sistemas de elevação flexíveis.

O planejamento da trajetória operacional e o controle de posicionamento anti-oscilação do sistema de elevação flexível são condições necessárias para a operação de guindastes. Durante a operação do guindaste, a aceleração e a desaceleração de caminhões de grande e pequeno porte, bem como a elevação da carga, podem causar oscilações na carga, o que afeta a eficiência operacional do guindaste e pode causar acidentes. Atualmente, as tecnologias de controle em malha aberta e em malha fechada são comumente utilizadas para implementar o planejamento da trajetória e o controle anti-oscilação de guindastes. O método de controle em malha aberta inclui principalmente o controle anti-oscilação baseado em modelagem de entrada e o controle anti-oscilação baseado em planejamento de trajetória. Existem muitos métodos de controle em malha fechada para realizar o planejamento da trajetória e o controle anti-oscilação, como linearização por realimentação, controle por ganho programado, controle por modo deslizante, controle preditivo, controle fuzzy, controle por rede neural, controle passivo e outros métodos de controle.

Para ambientes de içamento e movimentação onde os obstáculos são fixos, o planejamento de trajetória estática pode atender aos requisitos. No entanto, quando os obstáculos no ambiente não podem ser determinados antecipadamente ou quando vários guindastes estão operando de forma mista, um método de planejamento de trajetória dinâmica precisa ser usado para obter um caminho seguro online em tempo real. Planejamento de trajetória de içamento. Nos últimos anos, pesquisadores propuseram alguns algoritmos de planejamento eficazes para o planejamento de trajetória de guindastes, como o método do campo potencial artificial, o algoritmo de pontos de referência probabilísticos, o algoritmo de árvore geradora aleatória rápida, o algoritmo genético, o algoritmo de colônia de formigas, etc.

Com o desenvolvimento da tecnologia de comunicação móvel sem fio, sensores (giroscópios, acelerômetros, sensores de orientação, etc.) são instalados em guindastes ou dispositivos de içamento para realizar o posicionamento tridimensional, o planejamento de trajetória e o controle de oscilação com base nos objetos içados. São amplamente utilizados.

Tecnologia de detecção de status e diagnóstico automático de falhas

O monitoramento de condição refere-se à compreensão e ao domínio do estado operacional dos equipamentos por meio de determinados canais; o diagnóstico de falhas baseia-se nas informações obtidas pelo monitoramento de condição, combinadas com o princípio de funcionamento, as características estruturais, os parâmetros operacionais e o histórico do equipamento, para analisar possíveis falhas, prever, analisar e avaliar falhas que ocorreram ou estão ocorrendo, a fim de determinar a natureza, a categoria, a extensão, a localização e a tendência da falha. A importância do monitoramento de condição e do diagnóstico de falhas reside na sua capacidade de reduzir efetivamente as perdas por falhas e os custos de manutenção dos equipamentos.

Os parâmetros de monitoramento comuns que precisam ser acompanhados durante o processo de monitoramento de máquinas de elevação incluem peso de elevação, momento gravitacional; altura de elevação/profundidade de descida; curso de operação, amplitude, deflexão de operação do caminhão; nivelamento; velocidade do vento; ângulo de rotação; distância de segurança do mecanismo de deslocamento sobre trilhos (igual ou diferente); verticalidade dos estabilizadores; tempo de trabalho, tempo de trabalho acumulado, cada ciclo de trabalho, etc. Os status de monitoramento comumente usados incluem status do motor; status do freio; status do conversor de frequência; status da resistência ao vento e antiderrapante; limite da porta de proteção de intertravamento e intertravamento operacional entre os mecanismos; status de configuração da condição de trabalho; status do carretel do cabo de alimentação; status do furo de passagem; sistema de vídeo para absorção, rigidez da ponte, sistema de autodetecção de resistência em tempo real, etc.

Tecnologia de monitoramento online em tempo real e diagnóstico remoto

O sistema inclui monitoramento por sensores, transmissão sem fio em tempo real, gerenciamento de dados, consulta de informações, análise da causa raiz de falhas, análise de tendências, diagnóstico especializado, previsão de status e prognóstico, monitoramento remoto via Internet das Coisas (IoT) e outras tecnologias. Ao instalar gateways de monitoramento em equipamentos existentes, os dados são transmitidos via Wi-Fi ou redes 3G para coletar o status operacional e as condições de falha, permitindo o monitoramento remoto e o gerenciamento visual. A integração com o sistema de gerenciamento remoto de novos equipamentos cria uma plataforma unificada de gerenciamento de equipamentos. Além disso, a integração com o sistema de gerenciamento de manutenção de ativos melhora a eficiência da manutenção e o desempenho dos equipamentos. O sistema fornece um mecanismo de coordenação e cooperação em rede para manutenção de emergência, obtém o status em tempo real dos equipamentos por meio da leitura de medidores sem fio, gera automaticamente planos de manutenção e inspeção e implementa gradualmente a manutenção preditiva baseada no status e na análise de dados.

A manutenção preditiva realizada por meio de redes de computadores baseia-se em tecnologias de monitoramento de condição e diagnóstico de falhas, considerando o estado real do equipamento. Um sistema de manutenção desenvolve planos de manutenção preditiva de acordo com as necessidades de produção. O objetivo é realizar paradas programadas em tempo real, substituições de peças correspondentes e manutenções preventivas em projetos confirmados. A partir da manutenção corretiva atual e da manutenção preventiva planejada, podemos realizar a manutenção preditiva futura, identificar a origem da falha, determinar o tipo, a gravidade e a localização específica da falha, e prever sua tendência de desenvolvimento. Detectar sinais precoces de falha em tempo hábil permite que medidas apropriadas sejam tomadas para evitar, retardar e reduzir a ocorrência de acidentes graves. Quando uma falha ocorre, todas as informações sobre o processo de falha são registradas automaticamente para análise posterior da causa da falha, evitando ocorrências semelhantes. Através da análise do estado operacional anormal do equipamento, revela-se a causa, a gravidade, a localização e a tendência da falha, fornecendo uma base científica para o condicionamento online e a manutenção de desligamento do equipamento, estendendo o ciclo operacional e reduzindo efetivamente as perdas por falhas e os custos de manutenção do equipamento. De acordo com o status, as informações obtidas por meio do monitoramento são combinadas com o princípio de funcionamento, as características estruturais, os parâmetros operacionais e o histórico do equipamento para analisar e prever possíveis falhas. Isso permite uma compreensão completa do desempenho do equipamento e fornece evidências robustas para aprimorar os níveis de projeto, fabricação e manutenção.

Monitoramento e gerenciamento de conjuntos completos de pontes rolantes móveis

Com base nas formas de empilhamento e nos requisitos de armazenamento de diferentes itens, como materiais a granel, caixas, fardos, rolos, etc., um sistema de monitoramento e gerenciamento (MWS) para pontes rolantes inteligentes foi desenvolvido utilizando as principais tecnologias mencionadas, como identificação, posicionamento, acesso e monitoramento. O sistema inclui subsistemas de interface e inventário do espaço de carga. Subsistemas como o de gerenciamento, identificação de itens, despacho e operação da ponte rolante, e posicionamento espacial, permitem a operação inteligente, eficiente e segura da ponte rolante.

Para concluir

A demanda por diversos tipos de guindastes inteligentes em manufatura inteligente, logística inteligente, manutenção inteligente e outras áreas está crescendo a cada dia, e as perspectivas de aplicação são amplas. As principais tecnologias mencionadas serão integradas em soluções de aplicação para guindastes inteligentes na forma de software, novos produtos, novas tecnologias, etc., para formar um conjunto completo de equipamentos para engenharia, que pode ser utilizado para transferência entre estações em metalurgia, fabricação de papel, indústria automotiva e outros setores de manufatura inteligente, bem como em logística, armazenagem e movimentação. O guindaste inteligente completa automaticamente a operação do fluxo do processo e pode monitorar e registrar o status operacional do guindaste em tempo real, proporcionando maior eficiência no trabalho e menores custos operacionais. O sistema inteligente de monitoramento e operação implementa serviços de manutenção inteligente para máquinas de elevação em serviço, ou seja, por meio de detecção remota online e análise estatística de big data, é possível realizar manutenção preditiva e avaliação da vida útil restante. O big data acumulado pode fornecer dados de base para o projeto do guindaste, aprimorando o nível geral de projeto do guindaste e melhorando de forma eficaz e direcionada a segurança intrínseca e o desempenho do guindaste.