近日，由振華重工（ZPMC）提供軟硬件全套裝卸系統(tǒng)的全球首個第四代無人全自動化集裝箱碼頭——廈門遠海自動化碼頭，迎來首艘干線集裝箱船“中遠休斯頓號”。此次遠海自動化碼頭成功接卸干線集裝箱船，標志著國內(nèi)首個自動化碼頭成功通過首次“大考”，其裝卸系統(tǒng)也在實戰(zhàn)面前經(jīng)受住了嚴峻考驗。

    遠海自動化碼頭的建設(shè)引領(lǐng)了國內(nèi)集裝箱碼頭自動化革的新潮流，對全國乃至全球集裝箱碼頭的發(fā)展進步具有里程碑式的意義。相關(guān)行業(yè)專家認為自動化碼頭將成為中國工業(yè)4.0和智能物流的領(lǐng)頭羊。 

    SICK助力打造智能的全自動化碼頭系統(tǒng)

    遠海自動化碼頭大部分功能如集裝箱裝卸、堆存等，均由中央控制室計算機控制操作一系列自動化機械設(shè)備完成，是真正意義上的無人化全自動化碼頭系統(tǒng)。

    由此帶來一個極大的挑戰(zhàn)：對智能識別、精確定位、作業(yè)安全等原來需要由操作人員執(zhí)行的工作，現(xiàn)在全部需要由智能傳感器自動實現(xiàn)，并且需要確保在港口惡劣的工況下穩(wěn)定、精確、實時的工作。

因此，ZPMC在廈門遠華碼頭的3臺自動化雙小車岸橋(STS)、16臺自動化軌道吊(ARMG)、18臺自動導(dǎo)航運載車(AGV)等設(shè)備中，選擇了SICK的激光掃描儀為自動化碼頭的高效安全運作保駕護航。

   智能識別：集裝箱輪廓掃描

    在傳統(tǒng)的港機設(shè)備中，需要由人工判斷集裝箱堆垛的形狀，駕駛小車到準確位置并放下吊具裝卸集裝箱。

    對于自動化碼頭，自動操作的一個必要條件在于，港機設(shè)備需要有一個智能的“眼睛”替代駕駛員實現(xiàn)對集裝箱輪廓的識別。并且，這個識別過程在任何符合港口作業(yè)規(guī)范的天氣條件下，都必須穩(wěn)定可靠的工作。

    SICK的LMS511激光掃描器可在80米的工作距離下，將190度的掃描區(qū)間中的輪廓值通過高速以太網(wǎng)上傳到上位機。并且，通過采用特有的多次回波技術(shù)，在雨霧雪等惡劣工況下都能穩(wěn)定檢測。根據(jù)激光掃描器獲取的點云數(shù)據(jù)，控制器可以重構(gòu)出設(shè)備作業(yè)區(qū)域的集裝箱堆垛三維輪廓，基于該信息港機設(shè)備得以實現(xiàn)自動化的裝卸任務(wù)。

 
LMS511激光掃描器安裝在橋吊進行輪廓識別

    精確定位：STS/MRG小車定位

    在岸橋吊和場橋吊中對吊運小車位置精準定位中，傳統(tǒng)的方案是用普通旋轉(zhuǎn)編碼器。但是，使用這類編碼器設(shè)計的機械結(jié)構(gòu)存在精度較低，不可避免打滑，經(jīng)常需要工人手動歸位，在嚴酷環(huán)境下性能降低等一系列問題。

岸橋吊上的安裝示意圖，每套KH53鋪設(shè)26根磁尺，共36米長

場橋吊上的安裝示意圖，每套KH53鋪設(shè)15根磁尺，共21米長

    在岸橋吊和場橋吊上采用SICK直線編碼器解決方案，能夠確定岸橋吊和場橋吊的起重機在運行過程中的絕對位置，確保集裝箱的堆棧盡可能具有最小的偏差，且能避免工人手動作業(yè)，保障了起重機的防撞保護和自動化操作。

KH53直線編碼器現(xiàn)場實地安裝圖

    直線絕對值型編碼器KH53采用磁性工作原理，是在嚴酷環(huán)境和長距離精準定位應(yīng)用中的理想解決方案。其主要特點如下：

    1.非接觸式精準測量，從根源上消除累積誤差。KH53沿軌道鋪設(shè)含有永磁體的感應(yīng)標尺，在行走機構(gòu)上安裝閱讀器，當閱讀器保持一定間隙經(jīng)過感應(yīng)標尺時，利用霍爾效應(yīng)計算出絕對位置，分辨率高達0.1mm。

    2.使用壽命長，惡劣環(huán)境適用，與上位機系統(tǒng)匹配。KH53完全無需維護，在振動的港機上仍能可靠測定位置，在雨霧天氣或重污環(huán)境也不影響使用，大大提高了生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率，完全達到了自動化碼頭的要求。

    作業(yè)安全：港機設(shè)備防撞

    港口設(shè)備若發(fā)生碰撞事故不僅會導(dǎo)致巨大的設(shè)備人員損失，同時也會引起港口作業(yè)停頓，而對于繁忙的港口而言，這意味著巨大的經(jīng)濟損失。另一方面，如果單純?yōu)榇_保安全而設(shè)置過多的安全裕量，比如降低速度或增加安全距離也會降低效率，這和自動化碼頭的高效宗旨相悖。

    SICK LMS511激光掃描器能實現(xiàn)非接觸式的二維區(qū)域檢測，最遠檢測距離達到80米。防護區(qū)域的形狀可以任意設(shè)置，并且可以由上位機根據(jù)不同工況切換不同形狀。避免了單點式檢測的誤報/漏報問題。為自動化碼頭的設(shè)備防護提供了最佳的選擇。

    ·AGV防撞

    廈門遠華碼頭使用自動導(dǎo)航運載車(AGV)實現(xiàn)全自動化高速集裝箱轉(zhuǎn)運。為確保AGV在行進中的安全性，必須讓AGV可靠的檢測到前進方向上的障礙物。同時由于港口的復(fù)雜環(huán)境，當AGV運行在狹窄巷道中，又不能產(chǎn)生誤報警信號。LMS511可任意設(shè)置檢測區(qū)域形狀，保障了AGV高速高效的同時實現(xiàn)高安全性。

 
LMS511激光掃描儀安裝在AGV實現(xiàn)防撞

    ·岸橋（STS ）大梁防撞

    岸橋在作業(yè)時，大梁升降及移動過程中，必須避免撞擊到船舶本身。作為自動化碼頭設(shè)備沒有現(xiàn)場操作人員參與，必須要由傳感器檢測到周邊的障礙物。LMS511提供了80米的非接觸式檢測距離，可以完整的覆蓋整個STS大梁運動方向，實現(xiàn)可靠的防護。

LMS511安裝在岸橋進行防護