塔机的参数检测及防碰撞算法研究

发布时间：2017-08-29 11:36

  本文关键词：塔机的参数检测及防碰撞算法研究

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【摘要】：随着国家经济的不断增长，建筑行业也随之不断的发展。而塔式起重机因其塔身高、吊臂长、起重量大等特点，在建筑施工中的应用也越来越广泛。然而，随之而来的不仅仅是塔机事业的蓬勃发展，塔机安全事故也在不断的增加。而且事故所造成的损坏非同小可，极有可能发生机毁人亡的现象。国家相关部门出台并不断的在改进《塔机起重机安全操作规程》以减少塔机事故的发生。目前国内大部分塔机的保护装置都只停留在“四限位两保险”阶段，只能最低限度的保护塔机，存在明显的不足。 在研究当前国内外现有的塔机安全检测系统的基础上，本文结合检测传感技术、微电子技术、数据传输技术等，提出了基于DSP系统的塔式起重机安全检测防碰撞系统。重点对塔机安全系统的硬件、软件及与PC机的数据通信进行了设计。 本课题根据机构的工作原理确定塔机参数的检测方法并选取合适的起重量传感器、起升高度传感器和小车幅度传感器。设计DSP系统的A/D转换电路、数据显示电路、系统报警电路等，以达到传感器检测到参数经A/D转换输送给DSP处理器，并在系统中进行数据处理，最后传输给液晶显示器进行显示的目的。为实现此目标，采用CCS3.3软件调试工具根据硬件电路编写相应的DSP程序。 研究塔机的防碰撞核心算法。设计DSP系统与PC机之间的串口通信，采用自定义通讯协议的模式进行数据传输，使得DSP系统检测到的参数能准确地传送给PC机。将参数转化为塔机上各重要点基于塔机自身坐标系上的坐标，运用齐次变换将其变换为基坐标系上的坐标，从而确定吊绳、塔臂等线段的位置坐标。用层次包围体算法获得塔机间可能发生碰撞的结构，，采用求异面直线间距离的方法将碰撞问题转变为求取距离问题，如所求距离小于安全距离，则将可能会发生碰撞现象，并将报警信号输送到DSP系统之中。 最后进行实验验证。根据设计的硬件电路和软件程序，连接各电路芯片，将软件程序通过仿真器导入DSP系统中，调试检查电路是否正常工作、程序是否正常运行。并最终实现塔机参数的实时显示。通过RS-232接口连接DSP与PC机，实现塔机参数向PC机的数据传输，并在PC机中研究塔机发生碰撞的可能性，预防碰撞事故的发生。
【关键词】：塔式起重机 DSP 防碰撞算法 传感器 串口通信
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的研究背景与意义9-11
• 1.2 塔机安全系统的国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.2.3 国内外塔机安全系统研究现状的分析13-14
• 1.3 课题的主要内容14-15
• 第2章 塔机检测系统的方案设计15-21
• 2.1 引言15
• 2.2 塔机的工作机构及分析15-16
• 2.3 塔机参数检测的传感器分析16-18
• 2.4 塔机检测系统的方案设计18-20
• 2.5 本章小结20-21
• 第3章 塔机参数检测系统的软硬件设计21-34
• 3.1 基于 DSP 的系统硬件设计21-25
• 3.1.1 检测系统驱动电路设计21-22
• 3.1.2 外扩存储器模块设计22-23
• 3.1.3 液晶显示模块设计23-25
• 3.1.4 检测系统串口设计25
• 3.2 参数检测系统的软件设计25-33
• 3.2.1 系统主程序设计26-27
• 3.2.2 塔机参数采集软件设计27-28
• 3.2.3 液晶显示软件设计28-31
• 3.2.4 串口通讯软件设计31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 塔机的防碰撞算法研究34-46
• 4.1 引言34
• 4.2 塔机的防碰撞算法34-42
• 4.2.1 塔机及障碍物模型的建立34-35
• 4.2.2 塔机的坐标系建立及距离求解35-39
• 4.2.3 塔机防碰撞算法的简化39-42
• 4.3 塔机参数的通信传输设计42-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第5章 塔机的参数检测实验46-57
• 5.1 引言46
• 5.2 塔机检测系统脱机调试46-51
• 5.2.1 塔机的参数检测系统调试46-48
• 5.2.2 基于通信协议的数据传输调试48-51
• 5.3 塔机的实验调试51-54
• 5.3.1 塔机的参数采集实验51-54
• 5.3.2 塔机参数串行通信实验54
• 5.4 塔机防碰撞算法的验证54-56
• 5.5 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 宋宇宙;苏娟;何清;;塔机在线无线远程监控系统设计[J];传感器与微系统;2012年02期

2 吕广明;李洪亮;;基于齐次变换的群塔作业防碰撞技术研究[J];中国工程机械学报;2009年01期

3 杨平,彭道刚,张世玺,李志斌;用VC++6.0实现工控机与数字万用表的串行通信[J];计算机应用;2003年S2期

4 吕广明;车程远;;塔式起重机与障碍物防碰撞技术研究[J];建筑机械化;2012年04期

本文编号：753094