基于混合包围盒的混凝土泵车防碰撞算法研究

发布时间：2017-10-01 13:33

  本文关键词：基于混合包围盒的混凝土泵车防碰撞算法研究

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【摘要】：随着社会经济的快速发展,各种大型建设项目的出现,混凝土泵车得到越来越多的应用。特别是在一些难度系数较大复杂的工程项目中,混凝土泵车以其机动灵活的特点成为现代化工程项目中一种重要的设备。但在实际操作过程中,由于外部影响因素的干扰和操作人员的经验、能力的不同,在操作过程中,极有可能出现由于误判和误操作而导致泵车臂架和周围障碍物发生碰撞的事故。首先,本文提出一种基于双目摄像机的图像采集方法,将双摄像头安装在泵车末端臂架顶端,通过采集臂架周围障碍物的图像并进行预处理,通过双目立体视觉测距方法来获得障碍物的距离、轮廓等参数信息,运用"()软件对测量距离的性能进行了仿真分析。为本文研究泵车防碰撞算法构建了周围障碍物的三维立体模型。其次,针对基于球形包围盒的多层防碰撞检测算法计算效率不高,实时性不强,且包围盒的冗余度较大等问题,本文提出了基于遗传优化的多层次球形包围盒防碰撞检测算法,该算法在一定程度上提高了算法的运行速度。为了能更好地解决包围盒紧致性的问题,本文提出了一种基于遗传优化的混合包围盒防碰撞检测算法,通过用不同类型的包围盒对泵车臂架和不同种类的障碍物进行多层次的包围,并对改进后的算法进行了仿真验证,仿真结果表明,改进后的算法具有较好的实时性和包围盒紧致性。通过对泵车周围障碍物的建模及防碰撞算法的研究,能极大地提高泵车的作业效率及安全防护水平,具有重要的实用价值。
【关键词】：混凝土泵车 包围盒 防碰撞 遗传优化 混合包围盒
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU646;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景及研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 机械臂防碰撞检测的国外研究现状8-9
• 1.2.2 机械臂防碰撞检测的国内研究现状9-10
• 1.3 本课题来源10
• 1.4 本文主要研究工作和主要章节10-12
• 第2章 基于双目立体视觉的障碍物测距12-25
• 2.1 各种测距方法的优缺点12
• 2.2 双目立体图像的采集12-14
• 2.3 双目立体图像的预处理14-19
• 2.3.1 双目图像的灰度处理14
• 2.3.2 双目图像的滤波14-16
• 2.3.3 双目图像的稳像处理16-19
• 2.4 基于双目立体视觉技术的障碍物测距技术19-23
• 2.4.1 摄像机参数标定19-20
• 2.4.2 双目立体视觉测距系统的基本原理20-21
• 2.4.3 障碍物提取21-23
• 2.5 双目立体视觉测距的仿真实验23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 基于层次化包围盒的泵车臂架防碰撞算法25-57
• 3.1 包围盒技术概述25
• 3.2 层次化包围盒技术25-30
• 3.2.1 包围盒类型25-29
• 3.2.2 层次包围盒构造理论29-30
• 3.3 层次化包围盒的泵车臂架防碰撞算法设计30-46
• 3.3.1 泵车臂架的数学模型31-34
• 3.3.2 泵车臂架包围球的选取和创建34-36
• 3.3.3 障碍物包围球的选取和创建36-37
• 3.3.4 泵车臂架与障碍物的防碰撞算法37-41
• 3.3.5 泵车臂架防碰撞策略41
• 3.3.6 泵车臂架防碰撞算法的仿真分析41-46
• 3.4 基于遗传优化的包围盒碰撞检测算法46-51
• 3.4.1 遗传优化算法46-48
• 3.4.2 基于遗传优化的包围盒防碰撞检测算法48-50
• 3.4.3 基于遗传优化的包围盒防碰撞检测算法的仿真50-51
• 3.5 基于遗传优化的混合包围盒碰撞检测算法51-56
• 3.5.1 基于遗传优化的混合包围盒碰撞检测算法流程51-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第4章 泵车臂架防碰撞算法的综合仿真实验分析57-63
• 4.1 泵车臂架防碰撞仿真实验平台概述57
• 4.2 泵车臂架防碰撞模拟仿真实验与结论分析57-62
• 4.2.1 整体仿真实验平台57-58
• 4.2.2 新型算法的仿真分析58-61
• 4.2.3 新型算法在不同形状障碍物中的防碰撞检测效果61-62
• 4.3 本章小结62-63
• 第5章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果69

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本文编号：953763