钢卷仓库三维建模及吊装路径规划

发布时间：2017-08-28 19:04

  本文关键词：钢卷仓库三维建模及吊装路径规划

  更多相关文章： 吊装 路径规划 避碰 粒子群算法 WebGL

【摘要】：钢铁行业目前正处于转型时期,如何提升工作效率的问题非常重要,而其网络化、无人化的建设与发展对此尤为关键。论文研究基于WebGL的钢卷仓库三维可视化建模,并对钢卷吊装路径规划开展研究,为钢铁企业实现网络化与无人化的钢卷吊装任务以及实现智能制造的目标提供支持,对促进安全生产、降低人工成本等有重要意义。论文使用WebGL技术开展对钢卷仓库的三维可视化仿真建模研究,首先按照WebGL建模的步骤对钢卷仓库中的实体元素进行描述与绘制,然后研究实现吊装钢卷等过程的动态场景可视化建模。钢卷仓库三维可视化模型系统实现了3D展示、自主观测及速度控制等功能,真实地再现了吊装任务现场,支持了钢铁企业吊装现场可视化、网络化的建设。论文在分析了二维平面中移动机器人路径规划问题等研究成果的基础上,使用粒子群算法作为基本方法,将其推广至三维的钢卷仓库中吊车的路径规划,并根据吊装任务空间路径规划的特点,在两方面对该方法进行了改进:第一,设计了粒子节点的编码方式,固定路径上节点的x轴坐标值,由粒子节点与障碍物的距离决定该节点的疏密程度,以此来记录节点顺序并保证路径的向前性,同时有助于迅速寻找出路径;第二,判断路径上的节点是否在障碍物内(障碍物附近节点设置较密,避免节点连线穿越障碍物),为有节点在障碍物内的路径的适应值加一个很大的常数,使得该条路径不会被选择为最优路径,由此避免了路径穿越障碍物,实现了寻找可以避障的最优路径的目的。为实现网络化应用,将该算法使用Java语言移植到网络化平台,在Web后台运算后将结果传递给前台三维场景模型,控制吊车、钢卷等实体元素的移动,实现了将路径规划的三维可视化和网络化。论文通过仿真及现场实验表明,使用其提出的改进的粒子群算法,为钢卷仓库吊装任务规划的路径是可行的,能使吊车按照最短的路径执行吊装任务。论文最后在钢卷仓库的三维可视化模型系统中,演示了吊车系统按照实验规划好的路径执行吊装任务的过程,实现了钢卷仓库中吊装过程的三维可视化建模。
【关键词】：吊装 路径规划 避碰 粒子群算法 WebGL
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF086;TP18
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-16
• 1.2.1WebGL建模研究现状10-11
• 1.2.2 路径规划方法研究现状11-15
• 1.2.3 避障问题研究现状15-16
• 1.3 本文主要内容16-19
• 1.3.1 本文的主要工作16-17
• 1.3.2 本文的研究方法17-18
• 1.3.3 章节安排18-19
• 1.4 本章小结19-20
• 2 基于WebGL技术的钢卷仓库三维建模20-31
• 2.1 WebGL技术的基本架构及理论背景20-22
• 2.1.1 WebGL应用结构简介20
• 2.1.2 材质、纹理和光源20
• 2.1.3 相机、透视、视口和投影20-22
• 2.1.4 Three.js——WebGL引擎22
• 2.1.5 WebGL控制台22
• 2.2 基于WebGL的钢卷仓库及吊装任务建模22-30
• 2.2.1 钢卷仓库工业现场场景概述22-23
• 2.2.2 三维环境中实体元素的表达23-26
• 2.2.3 三维模型中控制台的搭建26-27
• 2.2.4 三维模型中的动态场景建模27-28
• 2.2.5 自主观测功能的理论基础28-29
• 2.2.6 动态实体的数据存储结构29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 基于改进的粒子群算法的三维路径规划31-48
• 3.1 粒子群算法简介31-34
• 3.1.1 粒子群算法的核心思想31
• 3.1.2 标准粒子群算法简介31-34
• 3.2 粒子群算法参数分析34-36
• 3.2.1 惯性权重参数分析34-35
• 3.2.2 学习因子参数分析35-36
• 3.2.3 其他参数分析36
• 3.3 三维空间路径规划方法的设计36-40
• 3.3.1 粒子编码方式37-38
• 3.3.2 粒子位置速度的初始化与更新38-39
• 3.3.3 具有避障功能的适应度函数39-40
• 3.4 三维空间路径规划算法的仿真与验证40-47
• 3.4.1 仿真实验环境介绍40
• 3.4.2 关键参数的调节40-41
• 3.4.3 算法仿真与结果分析41-47
• 3.5 本章小结47-48
• 4 吊装任务三维可视化模型的设计与实现48-58
• 4.1 钢卷仓库吊装流程的详细描述48
• 4.2 钢卷仓库三维建模系统功能设计48-51
• 4.2.1 吊装演示功能设计50
• 4.2.2 速度控制功能设计50-51
• 4.2.3 自主观测功能设计51
• 4.3 钢卷仓库及吊装作业三维建模系统实现51-55
• 4.3.1 系统运行环境51
• 4.3.2 路径规划方法在WebGL模型系统中的实现51-52
• 4.3.3 吊装任务演示52-55
• 4.3.4 自由观测演示55
• 4.4 钢卷仓库的吊装结果55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 总结与展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张书立;姬丽娟;于飞;马磊;闫鹏;;钢卷包装机组信息测量与跟踪技术的应用[J];冶金设备;2008年05期

2 李国臣;;新型钢卷运输车[J];一重技术;2010年01期

3 周晓欢;刘明利;吴丽娟;李志强;;全自动钢卷物流平面库概述[J];冶金设备;2011年02期

4 曲瑞立,曲卓然;钢卷小车自动对中系统原理及参数计算[J];一重技术;1996年04期

5 郑明哲;;热轧薄规格钢卷生产实践[J];现代冶金;2013年06期

6 尹朝晖;钢卷收集装置的改造[J];湖南冶金;2001年02期

7 梁海涛;王爱军;张赵宾;;托盘循环式钢卷运输系统设备技术[J];冶金设备;2006年05期

8 邵森;;目前钢卷小车存在的结构缺陷及优化方法[J];科技创业家;2013年01期

9 马生荣;;角钢卷弯机[J];机械工人;1988年08期

10 尤敬成;唐一鸣;;高温钢卷堆放冷却中的温度分布[J];轧钢;1991年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 魏薇;高峰;殷雅楠;王文友;贺海清;;钢卷测宽、测径及上卷功能的实现[A];2009年河北省轧钢技术与学术年会论文集（下）[C];2009年

2 肖萌萌;;宝钢2~#彩涂机组入口段钢卷映像跟踪[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年

3 魏薇;高峰;殷雅楠;王文友;贺海清;;钢卷测宽、测径及上卷功能的实现[A];第七届(2009)中国钢铁年会大会论文集(中)[C];2009年

4 殷雅楠;王志强;高峰;;钢卷测宽、测径及上卷功能的实现[A];2008年河北省轧钢技术与学术年会论文集（下）[C];2008年

5 刘素英;徐书辰;;运输系统钢卷脱落故障的分析[A];2012年河北省轧钢技术暨学术年会论文集（上）[C];2012年

6 孙志权;张伟;顾立伟;刘景辉;朱印涛;刘治国;;钢卷数据的无异常跟踪应用实践[A];2012年河北省轧钢技术暨学术年会论文集（下）[C];2012年

7 董刚;王宏学;;钢卷自动取样功能的研制和开发[A];冶金轧制过程自动化技术交流会论文集[C];2005年

8 周奇阳;;钢卷车液压系统改造[A];2005中国钢铁年会论文集（第4卷）[C];2005年

9 胡岩;;热轧厂钢卷库计算机管理系统[A];中国计量协会冶金分会2011年会论文集[C];2011年

10 黄河;张清东;尹忠俊;戴学诚;王骏飞;周为民;;立式钢卷起吊过程表面夹伤仿真分析[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 萧山记者站 方亮　通讯员 吴林萍 吴利萍;萧山有望成为高端彩钢卷产业重镇[N];杭州日报;2010年

2 方亮　吴林萍;萧山有望成高端彩钢卷业重镇[N];中华建筑报;2010年

3 记者 魏东;剪切大钢卷如同裁纸[N];科技日报;2012年

4 记者 邓江滔 黄传宝 陈强 通讯员 宋维东;国内首条钢卷免酸洗处理线投产[N];中国冶金报;2013年

5 施丹丹;华东钢业在管理上寻突破[N];中华建筑报;2010年

6 通讯员 高媛 惠娟 记者 郑戈;唐钢冷轧罩式退火生产线首批钢卷下线[N];中国冶金报;2006年

7 萧山记者站 方亮　通讯员 吴利萍;萧山民企靠“细”管理自我救赎[N];杭州日报;2009年

8 王国强;电动钢卷夹钳通过鉴定　[N];中国冶金报;2002年

9 通讯员 王天松;马钢改进热轧钢卷开卷取样模式取得新突破[N];马鞍山日报;2012年

10 陶永根;无取向冷硅卷宽度规格要多些[N];中国工业报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王志刚;冷轧生产优化调度问题研究与应用[D];大连理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 刘晶;考虑时滞物流的酸轧钢卷调度问题建模与求解[D];东北大学;2013年

2 付雪青;钢卷仓库三维建模及吊装路径规划[D];重庆大学;2016年

3 陈俊;钢卷翻转输送机的设计[D];昆明理工大学;2009年

4 韩玮;钢卷空中翻转夹钳受力和强度分析[D];辽宁科技大学;2014年

5 王荆;冷轧生产线钢卷包装机组监控系统设计及研究[D];重庆大学;2007年

6 陆元宁;钢卷提升机系统设计及接触有限元强度分析研究[D];重庆大学;2008年

7 伍昕忠;CPL01半自动钢卷包装机组的设计研究[D];合肥工业大学;2005年

，

本文编号：748995