基于物联网技术的装备自动对接系统研究与应用

发布时间：2017-05-01 10:04

  本文关键词：基于物联网技术的装备自动对接系统研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：露天煤矿是我国煤矿的重要组成部分,在露天煤矿中开采工艺决定了开采成本。目前被业界普遍认为较为先进的开采工艺是采用以自移式破碎站为核心的露天矿联采工艺,其主要工作过程是利用电铲或斗轮挖掘机、自移式破碎机、转载机、皮带输送机等技术通过开采工艺的合并简化实现连续化开采作业。在露天矿中自移式破碎站半连续开采系统在工作时需要频繁变动工作工位,自移式转载机需要经常与自移式破碎站的排料端和皮带输送机的受料小车双向准确对接,而破碎站也需要与电铲新工位实施定位,实践中普遍采用的人工对接方式致使对接工作十分困难,严重降低了联采工艺的作业效能。为提高生产效率,实现联采成套装备对接自动化,本课题以北方重工集团露天矿联采成套装备自动对接问题作为研究背景,结合联采成套技术装备中单斗挖掘机、自移式破碎站、转载机、带式输送机等装备及现场实际工况特点,围绕基于物联网技术的露天矿联采成套装备自动对接系统开展了相关研究。首先,本文根据大型露天矿联采装备的工作环境和对接精度要求,基于物联网技术架构,提出了大型露天矿联采成套装备自动对接系统总体设计方案。随后,在总体设计方案框架内,本文分别围绕联采成套装备姿态感知系统构建、基于CORS-RTK技术的刚体运动姿态求解算法、基于对接工艺要求的多刚体自动对接流程与算法设计等关键技术问题进行了研究,提出了相应的解决方案和算法模型,并进行了相关实验验证。最后,提出了基于SolidWorks二次开发的大型联采成套装备辅助对接软件系统设计方案并进行了原型系统实现,通过对原型系统仿真实验的结果分析,验证了论文研究成果的有效性。
【关键词】：物联网 装备自动对接 CORS-RTK姿态测量系统 对接算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 论文研究背景及意义11-13
• 1.1.1 选题背景11-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 大型机械部件对接技术研究现状与发展趋势13-16
• 1.2.1 国内外研究现状14-15
• 1.2.2 发展趋势15-16
• 1.3 论文主要研究内容16
• 1.4 论文结构安排16-18
• 第2章 基于物联网技术的联采成套装备对接系统架构设计18-24
• 2.1 物联网技术概述18-20
• 2.1.1 物联网的概念与基本特征18
• 2.1.2 物联网的体系架构及关键技术18-20
• 2.2 基于物联网技术的联成套采装备对接系统架构设计20-23
• 2.2.1 体系架构设计与子系统划分20-21
• 2.2.2 数据采集子系统21-22
• 2.2.3 网络传输子系统22
• 2.2.4 应用服务子系统22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 基于CORS-RTK技术的动载姿态测量系统构建24-53
• 3.1 动载姿态测量相关技术研究现状及发展趋势24-28
• 3.1.1 姿态测量方法研究现状及发展趋势25-26
• 3.1.2 姿态解算算法研究现状及发展趋势26-27
• 3.1.3 姿态测量误差补偿方法研究现状及发展趋势27-28
• 3.2 基于单基站CORS平台的动载测姿系统设计28-40
• 3.2.1 网络RTK定位技术28-30
• 3.2.2 CORS系统构成30-31
• 3.2.3 基于CORS-RTK定位技术的姿态测量系统工作原理31-34
• 3.2.4 系统总体设计34-35
• 3.2.5 单基站CORS系统建设及移动终端子系统设计35-40
• 3.3 整周模糊度求解算法40-46
• 3.3.1 整周模糊度求解技术41-42
• 3.3.2 LAMBDA算法改进42-45
• 3.3.3 实验与结果分析45-46
• 3.4 姿态求解算法与精度分析46-52
• 3.4.1 姿态角求解46-47
• 3.4.2 基线夹角与姿态角精度的关系分析47-48
• 3.4.3 基线长度与姿态角精度的关系分析48-50
• 3.4.4 坐标转换50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 对接工艺建模与功能实现核心算法设计53-61
• 4.1 联采成套装备构成及装备间主要对接过程介绍53-55
• 4.2 辅助对接系统作业流程设计55-56
• 4.3 对接方案生成算法设计56-60
• 4.3.1 待对接部件位姿变换56-57
• 4.3.2 待对接部件位姿标定57-58
• 4.3.3 对接完成判定准则58
• 4.3.4 待对接部件轨迹调整约束条件设定58
• 4.3.5 对接方案求解58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 基于SolidWorks二次开发辅助对接软件系统设计与实现61-72
• 5.1 SolidWorks及其二次开发技术61-64
• 5.1.1 SolidWorks API结构61-62
• 5.1.2 参数化建模方法62-63
• 5.1.3 模型的运动控制方法63-64
• 5.2 软件系统总体设计64-67
• 5.2.1 开发环境与系统实现原理设计64-65
• 5.2.2 原型系统功能模块设计65-66
• 5.2.3 原型系统关键数据流向设计66-67
• 5.3 部分功能模块实现流程设计67-70
• 5.3.1 GPS数据采集模块实现流程设计67-68
• 5.3.2 GPS接收机位置解算模块实现流程设计68-69
• 5.3.3 整周模糊度求解模块实现流程设计69-70
• 5.3.4 姿态角求解模块实现流程设计70
• 5.4 原型系统仿真实验验证及分析70-71
• 5.5 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78

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