【摘要】：近年來,諸如水泥、白灰、礦粉、化工制品、面粉等袋裝產(chǎn)品,基本實現(xiàn)了產(chǎn)品的自動生產(chǎn)、包裝和碼垛,但其裝車任務特別是在線裝車目前還沒有完全實現(xiàn)自動化,仍然需要一定量的人工參與來完成。不僅裝車效率低、勞動強度大,而且長期下來會對裝車工人的健康造成嚴重的危害。因此,行業(yè)內(nèi)急需一款智能裝車系統(tǒng)來替代人工完成裝車任務。其中,采用激光雷達視覺測量和海量點云數(shù)據(jù)處理技術對貨車車體進行自動識別和測量,從而獲取車斗的位置和尺寸信息是智能裝車系統(tǒng)進行裝車作業(yè)的前提。鑒于此,本論文重點研究智能裝車系統(tǒng)車體位姿識別技術。本論文主要從智能裝車系統(tǒng)的設計、車體位姿測量系統(tǒng)的搭建以及車斗尺寸、位置測量與識別方法等三方面進行了研究。其主要工作及創(chuàng)新性研究包括:1)根據(jù)當前我國袋裝產(chǎn)品的裝車現(xiàn)狀,結合車間生產(chǎn)線的特點對智能裝車系統(tǒng)進行了總體設計,并對每一部分的功能進行了詳細介紹;2)基于智能裝車原理,重點設計了待裝車輛車體位姿識別測量系統(tǒng),并對該系統(tǒng)的工作原理、硬件選型和系統(tǒng)搭建進行了深入研究;3)為了解決激光雷達測量系統(tǒng)工作過程中導線纏繞的問題,設計了專用的雷達吊架。采用一根長螺桿貫穿整個吊架,長螺桿穿過導電滑環(huán)的中孔,通過鎖緊機構將導電滑環(huán)的定子與長螺桿鎖緊;4)根據(jù)車斗位姿測量系統(tǒng)的組成與結構,推導了系統(tǒng)的數(shù)學模型;5)根據(jù)貨車車斗在三維激光雷達測量系統(tǒng)中的點云數(shù)據(jù)特點,提出了一整套提取車斗位置和車斗尺寸的點云數(shù)據(jù)處理方法。通過區(qū)域分割、聚類分割、邊界分割等方法,將屬于車斗的點云提取出來。采用投影法找到車斗底部四個角點的位置,進而計算出車體位姿;6)編寫車體位姿測量系統(tǒng)的控制軟件;7)搭建車體位姿識別測量系統(tǒng)并對車斗模型和和真實車體進行測量試驗,從測量精度上驗證本文所述方法的可靠性與可行性。本文提出的車體位姿識別測量系統(tǒng)與方法,能夠準確地測量出車斗長寬和車幫高度,并對車斗位置進行準確定位,為智能裝車系統(tǒng)提供了裝車所需的車體信息。實驗表明,該車體位置尺寸測量方法能夠滿足裝車系統(tǒng)對車斗定位精度的要求,為裝車作業(yè)實現(xiàn)自動化、提高裝車效率、減輕工人勞動強度提供了前期理論依據(jù)和技術方法支持。
【學位授予單位】：河北科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN958.98;F252
【圖文】：

裝物料產(chǎn)量巨大，近年來，中國的水泥產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，占世界水泥總產(chǎn)量超過50%。我國的水泥產(chǎn)量在 2017 年達到 23.16 億噸，其中袋裝水泥的產(chǎn)量約占水泥總產(chǎn)量的一半。面粉產(chǎn)量在 2017 年為 1.38 億噸，化肥自 2012 年之后產(chǎn)量穩(wěn)定在 0.7億噸左右，面粉和化肥基本上也都是采用袋裝。通過對河北省某水泥廠的調研得出，如果將現(xiàn)有袋裝物料人工裝車改為自動裝車，平均每噸可節(jié)約人工裝車費用約為 3元，根據(jù)對近幾年得到的數(shù)據(jù)保守估計，在我國，僅袋裝水泥、面粉、化肥行業(yè)，每年可節(jié)約裝車費約 40.98 億元。此外，通過調查走訪發(fā)現(xiàn)，在各行業(yè)中從事裝車作業(yè)的主體一一裝車工人，基本都屬于“60 后”和“70 后”人員，而年輕一代的“80 后”和“90 后”基本沒有人愿意從事裝車方面的體力勞動工作。也就是說，從事裝車一類工作的后續(xù)人員非常匱乏[4]。而且，很大一部分行業(yè)在裝車物流方面存在環(huán)境惡劣，工作量過大，工作場所粉塵含量超標等情況，工人長期處在這種環(huán)境中工作，極易出現(xiàn)職業(yè)病[5]。例如長期搬運云母和水泥，會使工人得矽肺（硅肺、塵肺）；長期搬運苯胺等化工產(chǎn)品，會造成皮膚黏膜的損傷和腐蝕，散發(fā)出的刺鼻氣味或粉塵會還會引起咽炎、肺炎、甚至是心臟停搏[6]-[7]。

裝物料產(chǎn)量巨大，近年來，中國的水泥產(chǎn)量穩(wěn)居世界第一，占世界水泥總產(chǎn)量超過50%。我國的水泥產(chǎn)量在 2017 年達到 23.16 億噸，其中袋裝水泥的產(chǎn)量約占水泥總產(chǎn)量的一半。面粉產(chǎn)量在 2017 年為 1.38 億噸，化肥自 2012 年之后產(chǎn)量穩(wěn)定在 0.7億噸左右，面粉和化肥基本上也都是采用袋裝。通過對河北省某水泥廠的調研得出，如果將現(xiàn)有袋裝物料人工裝車改為自動裝車，平均每噸可節(jié)約人工裝車費用約為 3元，根據(jù)對近幾年得到的數(shù)據(jù)保守估計，在我國，僅袋裝水泥、面粉、化肥行業(yè)，每年可節(jié)約裝車費約 40.98 億元。此外，通過調查走訪發(fā)現(xiàn)，在各行業(yè)中從事裝車作業(yè)的主體一一裝車工人，基本都屬于“60 后”和“70 后”人員，而年輕一代的“80 后”和“90 后”基本沒有人愿意從事裝車方面的體力勞動工作。也就是說，從事裝車一類工作的后續(xù)人員非常匱乏[4]。而且，很大一部分行業(yè)在裝車物流方面存在環(huán)境惡劣，工作量過大，工作場所粉塵含量超標等情況，工人長期處在這種環(huán)境中工作，極易出現(xiàn)職業(yè)病[5]。例如長期搬運云母和水泥，會使工人得矽肺（硅肺、塵肺）；長期搬運苯胺等化工產(chǎn)品，會造成皮膚黏膜的損傷和腐蝕，散發(fā)出的刺鼻氣味或粉塵會還會引起咽炎、肺炎、甚至是心臟停搏[6]-[7]。

a) b)圖 1-3 SpeedFlexx 裝車系統(tǒng)圖 1-4 SpeedRoad 裝車系統(tǒng)通過上述國外研究現(xiàn)狀來看，國外的裝車系統(tǒng)相對完善，主要是面向大型企業(yè)

【參考文獻】

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本文編號：2754459