基于机器视觉的塔式起重机控制策略研究

发布时间：2020-10-23 22:02

　　 塔式起重机在作业过程中存在视觉盲区、操作误差、对操作员的要求高等特点及隐患,同时在负载吊动过程中会产生很多摆动。如何排除这些隐患、降低塔机吊物的摆动等问题逐渐的被大众所关注。塔式起重机的控制日益复杂化,目前的控制系统和方式渐渐地难以满足要求,因此,探索一套集解决视觉盲区、定点与防摆控制于一体的控制策略,对于该方向的发展有着实质上的意义。首先,本文开篇陈述了该课题的研究背景、课题的来源以及研究该课题的意义,详细了阐述塔机控制的常用方法与工业视觉理论的现在情况以及未来的发展。针对了不同类型的控制策略,阐述了其控制原理,介绍了目前控制领域对于塔机控制所取得的控制效果与存在的问题。其次,建立了塔式起重机的空间坐标系,利用深度学习的YOLO算法,实现了对塔式起重机吊钩的识别.通过标定、矫正、立体匹配等过程,获取吊钩的深度信息,以得出吊物在此坐标系中的具体位置。第三,分析了塔式起重机作为典型欠驱动模型的模型特点,利用拉格朗日方法,给出了建模的详细过程与推导。抽象出了塔式起重机的物理学模型,并最终得到了用于实际控制的控制模型。对于得到的控制模型,针对性地采用了滑模控制方法,将吊物过程分为三个过程,分过程地进行控制。此外还在Simulink对该被控对象的模型结合控制算法进行了仿真,验证了该方法可以在较短时间内实现塔式起重机的定点控制和防摆。第四,根据实际被控对象塔机的功能要求,提出了一种基于DSP控制器的控制结构,并给出了整体框图与硬件整体框图。给出了DSP最小系统、JTAG接口电路、485通信模块、光电耦合电路、放大电路、报警电路等硬件电路设计,并给出了滑模控制算法软件实现,Modbus通讯实现等。最后,对未来本课题的研究与发展进行了展望。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH213.3;TP391.41
【部分图文】：

YXdrdt理想成像点实际成像点dr:径向畸变dt:切向畸变图 2.6 非线性畸变模型Fig 2.6 Nonlinear distortion model:径向畸变的主要原因就是径向曲率的不规则变化。该畸变的特点的主点为畸变中心，径向距离越远畸变越严重。常常分为枕形和桶 所示

合肥工业大学硕士论文间定位模型究塔机吊钩的空间位置并实现点到点控制。涉及一种基于机器视觉的塔机空间定位与控制手段。建立空间坐标系,用于获取机器视觉的双目摄像头，双目摄像头把重物图像传送给的塔式起重机的算法，获取重物在空间坐标系的坐标，完成对塔。完成空间定位过后，给定目标位置，进一步完地面指挥人员，能够更准确地定位重物的位置，率。由于不需要地面指挥人员的配合，降低了成机示意图如图 2.14 所示：

图 2.15 塔式起重机等效示意图Fig 2.15 Equivalent diagram of tower crane空间定位方法塔式起重机的空间定位方法:支撑架 1 底端的基座的中心为空间坐标系的坐标原原始位置在基座所在的地面上的投影为 y 轴；y 轴撑架 1 为 z 轴。吊臂 3 在水平方向旋转，起重车 44 携带的重物在吊臂 3 所在的方向移动，安装在吊臂目摄像头 2 拍摄得到重物在 M 位置处的图像。双 位置处的图像传送给控制器，控制器结合内置的测M 之间的直线距离 r,式中 为重物的 M 位置在 r 和空间坐标系，计算重物在 M 位置处的坐标( Mx 上悬挂重物的空间定位：1cosMx r
【参考文献】

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本文编号：2853595