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安全高效自动桥式吊车系统
南开大学自动吊车研究团队成功研制出32吨级安全高效自动桥式吊车系统一套,并提出了一系列高性能自动控制算法,取得的成果在国际上处于领先地位。经“国家起重运输机械质量监督检验中心”提供的权威检测报告知:它可使运送效率相比传统PID控制方法提高77%以上,同时使操作人员的工作效率提高2至3倍,具有良好的经济和社会效益。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 桥式吊车应用非常广泛,现有的人工操作方式工作效率很低。  人工操作吊车的主要问题: 工作效率低 定位准确度不高,难以应用在核电场合 人工操作安全系数低,伤亡事故频发 国内统计:吊车作业伤亡事故占很大比率 美国统计:年均死亡300~400人,死亡人数逐年上升 自动吊车研究目标: 对负载的自动快速运输,提高运输效率与自动化水平; 对负载的摆动进行抑制,提高效率、安全性与操作精度; 对各种紧急情况的自动处理,提高安全性。  南开大学自动吊车研究团队成功研制出32吨级安全高效自动桥式吊车系统一套,并提出了一系列高性能自动控制算法,取得的成果在国际上处于领先地位。经“国家起重运输机械质量监督检验中心”提供的权威检测报告知:它可使运送效率相比传统PID控制方法提高77%以上,同时使操作人员的工作效率提高2至3倍,具有良好的经济和社会效益。所搭建的自动吊车已在天津起重设备有限公司内进行初期应用,目前正积极推进产业化。
南开大学 2022-07-29
安全高效自动操作桥式吊车系统
项目成果/简介:本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统,相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上,行程 6 米时,最大定位误差不超过 5 毫米,精度非常高。同时,本展品可确保事故率降低 50%以上,使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标,具有非常显著的经济效益。它定位精度高,有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业,从而进一步拓宽了其工作范围,在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面,国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中,这项成果占到 4 篇;成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告(其他三位大会报告人分别来自美国,法国,葡萄牙)。2016 年,成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编(六),信息科学部 5 年共入选成果 25 项,其它入选成果的第一完成人分别为高文院士,杨学军院士,钱锋院士,房建成院士,郝跃院士等著名专家。应用范围:吊车是应用领域最广的设备之一,我国在基础设施建设上的持续投入,为吊车类起重机械的蓬勃发展提供了非常好的机会。随着产业转型升级和战略性新兴产业发展,智能起重机是起重机行业的大势所趋,也是当前智能制造业的迫切需求。具体体现在:(1)新兴产业促使起重机趋向大吨位、高效率、自动化、智能化及多用途方向发展。(2)用户对起重机性能的要求不断提高,为此必须借助于新兴的智能技术来研制智能型起重机。(3)随着全球经济一体化,制造企业需要借助于智能起重机来提升装配水平和生产效率,增强在国际市场的竞争力。 本自动化吊车可以为地方经济和社会发展注入活力,可望形成重要的产业基地。主要体现在:(1)本自动吊车科技水平高,可以提高相关制造业的技术水平和产品竞争力。(2)本自动吊车本身及衍生产业可以提供就业机会,缓解社会压力。(3)本自动吊车主要用于具有智能化生产流程的核电、码头、建筑行业等,可带动上下游企业的发展。(4)本自动吊车具有良好的市场前景,更便于带动产业的发展,在实施地区可形成重要的产业基地。效益分析:特色 1:本展品的自动化吊车包括机械部分与电气部分,还开发了吊车自动控制软件系统。具体而言,为了实现高性能自动控制,提高实时性,设计了基于 DSP 的多轴控制板。手/自动操作可由遥控器上三个按钮进行设置,DSP 可以实时监测对应的三路信号来判断吊车的手/自动状态,以便在变频器操作模式无变化的情况下,通过 PLC实现吊车手/自动控制状态的平滑切换,自动模式由 DSP 提供控制信 号,手动模式由单片机提供。 特色 2:建模、轨迹规划、跟踪及自动快速消摆技术。提出了一种精确的多吊绳吊车模型与一种基于鱼群行为的 RNA 遗传算法的建模方法。可更为准确地刻画实际工业吊车特性,为后续控制方法设计与分析奠定坚实的基础。提出了多种便于台车跟踪的自动消摆轨迹,简单易行,效果良好。此外,提出了一种增强耦合非线性消摆控制技术、一种鲁棒滑模控制方法以及一种考虑轨道约束的自适应消摆控制技术,能充分考虑外界干扰与未建模动态的干扰,取得良好的防摆与定位控制效果。此外,考虑吊车执行器的饱和约束、部分信号不可测量等实际问题,还设计并提出了一系列行之有效的自动控制方法。 特色 3:运动体检测与三维场景重建技术。具体而言,项目组搭建了一种彩色点云获取设备,可以准确获取实际工况下带有颜色信息的三维点云。提出了一种三维的正态分布变换算法,在实际应用中取得了稳定有效的结果。为防止桥式吊车现场危险事故的发生,设计了一种智能监控系统来发现进入吊车操作现场的人,并在可能发生危险时进行警报。经大量测试,所提技术能很好地完成预定任务。 特色 4:持续扰动抑制。针对野外工作的吊车系统,设计了一种适用于持续扰动情况下的非线性复合消摆方法。除此之外,针对周期性干扰的不利影响,项目组还提出了一种重复学习与部分反馈相结合的控制方法。两种方法均可有效抑制持续干扰对吊车系统的影响。 特色 5:竖直起降技术。针对负载的起吊、落吊、水平传送过程,提出了一种非线性跟踪控制方法,该方法能保证台车及绳长变化的跟踪误差始终地保持在任意设定的范围内并收敛于零,同时能有效地消除负载的摆动,大幅提高系统的工作效率。
南开大学 2021-04-11
安全高效自动操作桥式吊车系统
本项目开发了一套 32 吨级工业自动吊车系统,相关技术处于国际领先地位。本展品可使吊车运送效率比当前主流方法提高 77%以上,行程 6 米时,最大定位误差不超过 5 毫米,精度非常高。同时,本展品可确保事故率降低 50%以上,使操作人员工作效率提高 2-3 倍。本展品已在天津起重设备有限公司生产的吊车上进行了大量的推广应用。 这项成果符合《中国制造 2025》的战略目标,具有非常显著的经济效益。它定位精度高,有助于实现核废料运送与处理等操作。无人式的操作方式可以使桥式吊车在各种危险环境下作业,从而进一步拓宽了其工作范围,在先进制造行业产生了非常积极的影响。 这项成果在创新性方面处国际领先水平。在吊车控制方面,国际上近 5 年来引用数排名前十名的论文中,这项成果占到 4 篇;成果第一完成人方勇纯教授应邀前往波兰华沙参加第 11 届机器人运动与控制研讨会并做大会报告(其他三位大会报告人分别来自美国,法国,葡萄牙)。2016 年,成果入选国家自然科学基金委资助项目优秀成果选编(六),信息科学部 5 年共入选成果 25 项,其它入选成果的第一完成人分别为高文院士,杨学军院士,钱锋院士,房建成院士,郝跃院士等著名专家。
南开大学 2021-02-01
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统
项目的背景及目的 桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。 技术原理与工艺流程1)桥式吊车自动控制系统
南开大学 2021-04-14
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
项目的背景及目的 桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。 技术原理与工艺流程1)桥式吊车自动控制系统设计 桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分:吊车控制单元,工作空间监控单元,和操作单元。控制单元是整个系统的核心部分,它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令,还接收来自工作环境监测单元的环境信息,从而实现自动避障或紧急制动。监测单元主要由多个CCD摄像头和图像处理器构成,主要包括两方面功能:将采集到的环境图像实时地传输到操作单元;对环境信息进行处理,得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。 2)桥式吊车实验平台 桥式吊车实验平台主要由机械主体,驱动装置,测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩,从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的,而实时状态的反馈则通过测量部分(主要包括编码器等传感元件)来完成。 主要技术性能指标Ø 桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标:l  负载定位精度:5mm。l  负载摆角抑制:-10度~10度。l  具有负载紧急制动能力。l  友好的人机界面。Ø  桥式吊车实验平台主要技术指标:l  外形尺寸:2m×1.2m×0.5m。l  控制周期:<1ms。l  控制方式:力控制。    技术水平及用途 本项目得到天津市自然科学基金项目支持,应用行业  1.运输 2.工业 3.建设。本项目的应用可以提高桥式吊车系统的工作效率与安全性能, 既可将工作人员从艰苦的工作环境中解放出来,又可以增加桥式吊车在危险、极端环境下的作业能力。此外,本项目所设计开发的桥式吊车实验平台,也可以用于各大高校研究所进行非线性欠驱动系统教学、科研的平台。 应用前景分析及效益预测本项目的研究成果,可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率,减小系统操作复杂度,降低劳动强度,增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力,创造出良好的经济效益。同时,随着素质教育的进一步深化,各大高校正不断地寻求良好的实验平台以提高学生的动手能力和学习兴趣,桥式吊车作为一种典型的欠驱动非线性系统是一个很好的研究对像,因此,项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。
南开大学 2021-04-11
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能, 并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。
南开大学 2021-02-01
欠驱动非线性桥式吊车自动控制系统设计
  桥式吊车是一种十分常见的装配运输工具,在港口、仓库、建筑工地等场所得到了广泛的应用,当前,对于桥式吊车主要还是通过有经验的工人来进行操纵的,存在着培训周期长,劳动强度大,工作效率低,安全性不高等缺点。为此,设计一套操作方便的吊车自动控制系统,可以提高吊车系统的工作效率与安全性能并将工作人员从当前这种艰苦的工作环境中解放出来。    技木原理与工艺流程    1)桥式吊车自动控制系统设计    桥式吊车自动控制系统主要包括三个部分:吊车控制单元,工作空间监控单元,和操作单元。控制单元是整个系统的核心部分,它主要负责吊车的作业控制。该单元接收来自操作员的命令还接收来自工作环境监测单元的环境信息,从而实现自动避障或紧急制动监测单元主要由多个CCD摄像头和图像处理器构成,主要包括两方面功能:将采集到的环境图像实时地传输到操作单元;对环境信息进行处理,得到障碍位置信息传输给控制单元以实现自动避障。操作单元是桥式吊车自动控制系统的人机接口。    2)桥式吊车实验平台    桥式吊车实验平台主要由机械主体,驱动装置,测量装置和控制系统四部分组成。机械主体是指桥式吊车的机械部分。驱动部分根据控制量来为机械部分提供相应的力/力矩,从而实现对负载的安全、平稳运送。控制系统的控制命令是跟据吊车系统的动力学模型以及实时状态反馈来在线计算的,而实时状态的反馈则通过测量部分(主要包括编码器等传感元件)来完成。    主要指标:    桥式吊车自动控制系统桥式吊车实验平台主要技术指标负载定位精度:5mm。       负载摆角抑制:-10度~10度       具有负载紧急制动能力。       友好的人机界面       桥式吊车实验平台主要技术指标       外形尺寸:2m×1.2m×0.5m。       控制周期:<1ms       控制方式:力控制。    应用领域:1运输2工业3建设。本项目的研究成果,可以有效地提高桥式吊车系统的装运效率,减小系统操作复杂度,降低劳动强度,增加系统的安全可靠性。从而将科学技术转化为生产力,创造出良好的经济效益。项目组所设计开发的桥式吊车实验平台在教学、科研上也有广阔的应用前景。
河北工业大学 2021-04-13
大华桥式圆弧摆闸
产品特点 高端大气,整体不锈钢材料的运用,让机器在室内外使用起来都坚实可靠; 可选配刷卡、人脸识别、指纹、二维码等; 默认常闭模式,可自由搭配组合出九种通行模式,给您不一样的通行体验; 可单向或双向控制人员进出; 红外传感器:10对; 编码器+离合器机芯结构,能有效抵抗一定的外力冲击。冲击力超出限额角度自动锁定,有效保护电机不受损坏; LED高亮通行指示灯,阳光下清晰可见,通行亮绿灯,禁止通行亮红灯; 支持声光报警功能,含非法闯入、尾随、逆行、滞留等报警; 支持干接点/继电器信号输入、232信号输入; 具备记忆功能,一次连续授权多人,可连续通过多人,可判断通行人数,直到最后一人通行完成,闸机才自动关闭; 支持双向计数输出接口,可外接双向人流计数器; 支持零位自检、防冲、防撞、防夹、防尾随、断电开闸、自动复位等; 支持闸机系统断电后,门翼自动打开,形成透明通道; 闸机具备人身触电、设备漏电、短路、过载保护功能; 通信方式:网络 通行模式:联网 大气压范围:-10℃~+60℃ ,温湿度范围:10~90%RH; 使用场景:高档小区、学校、工厂、园区、办公楼、场馆等; 使用环境:室内和室外均可; 搭配门禁控制器配合软件或平台管理,可以支持远程控制管理; 安装方式:膨胀螺丝固定;
浙江大华技术股份有限公司 2021-08-23
【就业桥】就业桥运用AI技术助力天津市大学软件学院春招“抢人”获天津日报等媒体报导
2025年3月21日,中国教育在线就业服务平台官方微信公众号“就业桥服务中心”以《就业桥运用AI技术助力天津市大学软件学院春招“抢人”获天津日报等媒体报导》为题对我校进行了报道。
天津市大学软件学院 2025-05-21
装配式混凝土3D打印桥
混凝土3D打印是一种将水泥基复合材料逐层堆叠的新型增材制造技术,因其无模化、自动化、快速化和灵活化的建造优势在建筑、桥梁、基础设施等领域迅速兴起,并表现出巨大发展潜力.3D打印是无模快速建造过程,可以在没有模板支撑的前提下,自由灵活的快速建造异型混凝土结构和建筑。 3D打印赵州桥建成于河北工业大学北辰校区熙湖东侧河道上,桥长28.10米,单拱跨度18.04米,桥宽4.20米。 3D打印赵州桥参照市政桥梁相关设计规范进行设计,为单跨双腹拱结构,结构主拱设计为无铰拱,腹拱为三绞拱,拱上建筑与主拱进行结构刚度分离,优化设计结果。结构安全性系数采用1.1,设计荷载为人群荷载4.2kPa,永久作用有:自重、徐变、装配式构件残余收缩、基础水平和竖向变位等,设计考虑的可变作用有风力、流水压力、温度力,设计过程同时考虑的偶然作用有地震力;承载能力按照承载能力极限状态进行检算,裂缝及变形按照正常使用极限状态进行检算,检算过程各项荷载以《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》为框架,同时根据3D打印实际情况适当调整荷载分项系数、组合系数等计算参数以保证结构安全性质。桥梁设计过程采用桥博与MIDAS CIVIL,检算过程采用MIDAS CIVIL,有限元缝隙通过板梁单元进行结构设计,采用实体单元进行连接位置等的细部优化。设计同样进行了施工阶段计算和吊装过程动态计算,为保证施工工程安全和吊装后构件的可靠性,施工阶段对结构裂缝要求提升至0.2 mm。经检算各施工阶段和成桥后各阶段钢筋拉压应力及混凝土压应力满足要求,结构变形及裂缝满足要求。   新材料: 3D打印大尺寸结构构件对水泥基胶凝材料的早强快凝等具有更为严格的要求,同时需要早期水化放热低以及后期的低收缩。为了解决此技术难题,3D打印赵州桥项目精选白色高贝利特硫铝酸盐水泥、石英砂、石英粉以及玄武岩纤维等,通过不断优化材料的配合比,制备而成特种水泥基 3D打印复合材料。该材料,3 天单轴抗压强度 48~52 MPa,3 天水化放热 220J/g,92 天收缩值 4‱。特别地,该材料绝大比例的原材料为白色,很好的提升了打印结构的外观美观度。 新装备: 为了满足主拱打印的尺寸需求,研发了大型滑轨式机械臂 3D 打印机,机械臂臂展 3.3m,滑轨长度 6.0m,可一次性打印成型长度 11m 左右的结构构件,运动精度 0.1mm。材料的输送为压力泵输送,管径 30mm,长度 12m,可实现打印过程中的连续和持续供料。同时软件部分,打印过程中的路径规划设计,为本课题组自主设计的一笔成型路径规划算法,提高了打印的效率,减少了大尺寸结构打印过程中断点数量,保证了结构的连续性。新技术: 天津市地基承载力较弱,对拱桥结构的稳定性和安全性影响较大。因此,使用了内嵌式传感器系统和云平台系统,实时监测和传输拱脚的位移、预应力损失、拱顶的挠度等桥梁的健康状态。同时使用了北斗,用于监测两侧桥台的不均匀沉降等信息,建立了桥梁监测的三维可视化管理平台。
河北工业大学 2021-04-13
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