自行式起重机吊重水平定位监测系统设计

发布时间：2017-07-26 13:39

  本文关键词：自行式起重机吊重水平定位监测系统设计

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【摘要】：随着人们日常生产作业工作量的不断增加，机械化程度要求越来越高，在物料搬运、装卸及设备安装过程中，起重机发挥着越来越重要的作用。自行式起重机由于可以自己行走，无需辅助设施既可以进入工况复杂的作业环境，同时自行式起重机作业前无需安装，使用后不需要拆卸，效率高，使用方便。但是自行式起重机不像桥式起重机或塔式起重机那样使用前事先固定，稳定性相对较好，通常在一些地质松软、坎坷的路面行驶和工作，吊重偏摆的幅度相对其他起重机摆角更加明显。而正是这些复杂的条件，造成自行式起重机的吊重摆角分析与桥式或塔式起重机吊重摆角分析的差异。因此设计一套能够根据自行式起重机工作状态实时反馈的吊重摆角的监测装置，对于提高自行式起重机作业安全性及高效性具有很重要的意义。 本文首先根据自行式起重机吊重偏摆规律，建立了简化的二自由度摆角模型，根据广义坐标下的拉格朗日动力学方程对二自由度摆角模型进行了分析。认为简化模型下的吊重摆角跟钢丝绳长度及运行加速度有关，并针对其作用关系进行了仿真分析。 针对自行式起重机两种吊钩形式，设计了两套吊重摆角测量方案。针对单根钢丝绳的吊重摆角，基于激光测距原理，通过测量平面内钢丝绳的位置，间接得到吊重摆角；针对多钢丝绳吊钩，基于倾角传感器及无线数据传输的原理，选择了YLZ-502传感器及WH4432收发模块，并进行了硬件搭载。 文章采用VC++平台，编写了倾角传感器双轴摆角测量定位系统，在该系统中，将倾角传感器传回的TTL电平，通过TTL转232模块，，直接从PC端读数。为了测试倾角传感器采集数据的准确性，设计了静态单轴倾角测量方案，实验中将倾角传感器固定在一小盒上，将0~45°等分为10个采集点，采集数据显示绝对误差不超过0.2°，相对误差小于1%，表明了采集数据的准确性和可靠性。在动态测量中，保证自行式起重机模型在单一方向上行进，对吊重倾角每150ms进行一次数据采集，将采集的数据导入MATLAB进行了摆角规律的分析，得出倾角在起重机启动与减速阶段摆动幅度较大，而在匀速运行状态下只做简单的单摆运动，与第二章中动力学模型的分析相吻合，证明了设计实验方案的可行性，为该系统在自行式起重机吊重水平定位方法提供了可行的解决方法。最后基于视频采集和图像捕捉技术提出了吊重水平位置的可视化方案。
【关键词】：自行式起重机 水平定位 动力学分析 MATLAB仿真 倾角传感器 无线数据传输 VC++
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH213;TP274
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10
• 1.2 起重机概述10-13
• 1.2.1 起重机分类10-12
• 1.2.2 起重机发展趋势12-13
• 1.3 起重机吊重水平定位技术的国内外发展状况13-14
• 1.4 课题研究的意义14
• 1.5 研究的主要工作及结构安排14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第二章 起重机吊重摆角简化力学分析及仿真16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 二自由度摆角模型模型与系统动力学方程16-18
• 2.3 二自由度摆角模型简化18-19
• 2.4 基于 MATLAB 仿真分析19-20
• 2.5 脉动风作用下摆角计算20-22
• 2.5.1 风压规范20-21
• 2.5.2 脉动风参数设置及摆角计算21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 吊重摆角的测量方案设计23-44
• 3.1 基于弦长法的单钢丝绳吊重摆角测量23-26
• 3.1.1 单钢丝绳运动模型简化23-24
• 3.1.2 激光测距技术24-25
• 3.1.3 光平面法测量方案25-26
• 3.2 多钢丝绳吊钩摆角测量方案26-37
• 3.2.1 倾角传感器概述28-32
• 3.2.2 YLZ-502 模块安装尺寸、引脚连线和测量轴方向定义32-33
• 3.2.3 电气工作特性表33-34
• 3.2.4 读取传感器数据34-35
• 3.2.5 温度传感器35
• 3.2.6 倾斜角度值的计算35-37
• 3.3 数据通信37-43
• 3.3.1 近距离无线通信分类37-39
• 3.3.2 无线数据传输原理39-41
• 3.3.3 WH4432 模块41-43
• 3.3.4 倾角传感器与无线传感器数据通信43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 上位机人机监测系统设计及测试44-62
• 4.1 引言44-45
• 4.2 水平定位装置硬件系统45
• 4.3 硬件系统的连接与搭载45-47
• 4.4 监测软件系统设计47-56
• 4.4.1 概述47-48
• 4.4.2 MSC 串口通信48-49
• 4.4.3 界面设计及程序开发49-56
• 4.5 静态下平面内单轴倾覆角标定及读数56-58
• 4.6 运动状态下吊重摆角的测量58-60
• 4.7 本章小结60-62
• 第五章 起重机吊重位置可视化方法探究62-69
• 5.1 引言62
• 5.2 基于视频采集的吊重位置显示62-65
• 5.2.1 摄像头的选取与安放63-64
• 5.2.2 SIP1080 摄像头参数及工作条件64-65
• 5.3 基于图像捕捉的吊重水平定位65-68
• 5.3.1 摄像头对象捕捉方法65-66
• 5.3.2 图像的滤波66
• 5.3.3 图像捕捉的吊重定位方案66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 结论69-70
• 研究展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76-77
• 附件77

【参考文献】

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本文编号：576696