集装箱转锁机械手设计及监控

摘要

论文首先分析和研究了工业机械手应用工程技术的特点及当前集装箱码头生产线规律,并针对当前集装箱转锁装卸自动化的可行性与先进性;提出了三种设计方案;吊具机械手开闭和装卸锁;人工开闭锁,岸边机械手装卸锁;吊具机械手开闭锁,岸边机械手装卸锁.对各种方案的优缺点进行了分析与比较,并且确定以第三种方案为框架,展开课题的详细设计与研究.论文完成了方案中机械手各有关机构详细结构的设计,给出了整体装配图、部装图和零件图,建立了各零件的三维模型,并对机械手的运动轨迹进行了计算与三维仿真;设计了液压系统,确定了系统中选用的各元件的规格参数和尺寸,并给出了液压系统原理图.该系统是转锁机械手、集装箱吊具及转锁传输带的多机协调作业,控制任务非常复杂,需要进行大量的数据与信息处理.如果仅仅采用单个的控制器来实现,将难以保证其精确性和可靠性.因此该文采用由多处理器组成的分布式控制系统结构,其中下位处理器选用PLC,分别控制各机械手动作,上位处理器则选用工业PC,来实现各机械手的集中调度与监控管理,以及与其他系统间的信息通信.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的来源与目的

1.2工业机械手的应用与设计方法综述

1.2.1工业机械手的应用

1.2.2工业机械手的组成

1.2.3工业机械手的一般设计方法

1.3本文的主要工作及意义

1.3.1主要工作简介

1.3.2论文工作的意义

第2章方案分析与设计

2.1作业内容和环境

2.1.1转锁的工作原理

2.1.2传统的转锁装卸操作工艺

2.1.3机械手的作业内容

2.1.4作业环境的认定

2.2方案分析与规划

2.3机械手动作规划

2.3.1机械手动作要求

2.3.2机械手的规格参数与动作顺序

2.3.3机械手作业时间测算和干涉检查

第3章机构设计

3.1扭锁机械手的设计

3.1.1转锁夹持手爪的设计

3.1.2扭锁夹紧手爪的设计

3.1.3手臂翻转机构的设计

3.1.4升降机构设计

3.1.5小车运行机构设计

3.2拉锁机械手的设计

3.3岸边机械手总成

3.4集装箱吊具机械手的设计

3.4.1 F3型转锁的开闭锁手的设计

3.4.2 F6型转锁的开闭锁手的设计

3.4.3机械手升降机构的设计

3.4.4伸缩机构的设计

第4章主要部件的强度和刚度验算

4.1岸边机械手验算

4.1.1扭锁夹紧手爪验算

4.1.2拉锁夹紧手爪验算

4.1.3立柱强度验算

4.2吊具机械手验算

4.2.1 F3型转锁开闭锁手的齿轮验算

4.2.2横梁的强度和刚度验算

4.2.3下拉杆的强度验算

4.2.4上转臂的强度验算

第5章液压系统设计

5.1液压系统设计要求

5.2液压缸的工况分析，并进行选择

5.2.1小车驱动液压缸

5.2.2扭锁夹紧油缸

5.2.3转锁夹持缸

5.2.4拉锁摆动油缸

5.2.5拉锁夹紧缸

5.3确定系统的传动方案

5.4系统的安全可靠性分析

5.5液压控制阀的选择

5.6液压泵的选择

5.7系统合成

第6章计算机控制系统方案设计

6.1计算机控制系统的结构

6.2本研究中计算机控制的任务分析

6.3系统控制方案及体系结构

6.4系统控制方案的优缺点分析

6.5控制系统的软、硬件分配与规划

第7章PLC及其控制模块设计

7.1 PLC的工作原理概述

7.1.1 PLC的工作方式

7.1.2 PLC的工作过程

7.2 PLC控制系统设计

7.2.1硬件系统设计

7.2.2软件系统设计

第8章PLC与上位机的通信

8.1 PC的通信机制及其与PLC网络的联网通信

8.1.1 PC在PLC网络中的作用

8.1.2联网通信的条件

8.1.3 PC与PLC联网的结构形式

8.2 OMRON C系列PLC的上位连接通信系统原理

8.3 PLC通信网络的结构

8.4上位连接系统使用的通信单元

8.5 HOST-LINK单元通信参数的设置

8.6 RS-232与RS-422通信接口的接线

第9章上位监控程序的开发

9.1上位监控程序的主要功能

9.2监控程序的系统结构

9.3串口通信技术

9.3.1 Windows操作系统下的串口通信技术

9.3.2用MSComm控件完成串行通信

9.4利用多线程编程技术实现前后台监控任务

9.4.1为什么要采用多线程编程

9.4.2主辅线程任务的划分

9.4.3多线程编程

9.5 PLC高级管理模块

9.6机械手的视觉处理

第10章总结与展望

10.1全文总结

10.2工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间参加的科研项目和发表的论文