本文關(guān)鍵詞：鋼卷倉(cāng)庫(kù)三維建模及吊裝路徑規(guī)劃

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【摘要】：鋼鐵行業(yè)目前正處于轉(zhuǎn)型時(shí)期,如何提升工作效率的問題非常重要,而其網(wǎng)絡(luò)化、無(wú)人化的建設(shè)與發(fā)展對(duì)此尤為關(guān)鍵。論文研究基于WebGL的鋼卷倉(cāng)庫(kù)三維可視化建模,并對(duì)鋼卷吊裝路徑規(guī)劃開展研究,為鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化與無(wú)人化的鋼卷吊裝任務(wù)以及實(shí)現(xiàn)智能制造的目標(biāo)提供支持,對(duì)促進(jìn)安全生產(chǎn)、降低人工成本等有重要意義。論文使用WebGL技術(shù)開展對(duì)鋼卷倉(cāng)庫(kù)的三維可視化仿真建模研究,首先按照WebGL建模的步驟對(duì)鋼卷倉(cāng)庫(kù)中的實(shí)體元素進(jìn)行描述與繪制,然后研究實(shí)現(xiàn)吊裝鋼卷等過程的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景可視化建模。鋼卷倉(cāng)庫(kù)三維可視化模型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了3D展示、自主觀測(cè)及速度控制等功能,真實(shí)地再現(xiàn)了吊裝任務(wù)現(xiàn)場(chǎng),支持了鋼鐵企業(yè)吊裝現(xiàn)場(chǎng)可視化、網(wǎng)絡(luò)化的建設(shè)。論文在分析了二維平面中移動(dòng)機(jī)器人路徑規(guī)劃問題等研究成果的基礎(chǔ)上,使用粒子群算法作為基本方法,將其推廣至三維的鋼卷倉(cāng)庫(kù)中吊車的路徑規(guī)劃,并根據(jù)吊裝任務(wù)空間路徑規(guī)劃的特點(diǎn),在兩方面對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn):第一,設(shè)計(jì)了粒子節(jié)點(diǎn)的編碼方式,固定路徑上節(jié)點(diǎn)的x軸坐標(biāo)值,由粒子節(jié)點(diǎn)與障礙物的距離決定該節(jié)點(diǎn)的疏密程度,以此來(lái)記錄節(jié)點(diǎn)順序并保證路徑的向前性,同時(shí)有助于迅速尋找出路徑;第二,判斷路徑上的節(jié)點(diǎn)是否在障礙物內(nèi)(障礙物附近節(jié)點(diǎn)設(shè)置較密,避免節(jié)點(diǎn)連線穿越障礙物),為有節(jié)點(diǎn)在障礙物內(nèi)的路徑的適應(yīng)值加一個(gè)很大的常數(shù),使得該條路徑不會(huì)被選擇為最優(yōu)路徑,由此避免了路徑穿越障礙物,實(shí)現(xiàn)了尋找可以避障的最優(yōu)路徑的目的。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用,將該算法使用Java語(yǔ)言移植到網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái),在Web后臺(tái)運(yùn)算后將結(jié)果傳遞給前臺(tái)三維場(chǎng)景模型,控制吊車、鋼卷等實(shí)體元素的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)了將路徑規(guī)劃的三維可視化和網(wǎng)絡(luò)化。論文通過仿真及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明,使用其提出的改進(jìn)的粒子群算法,為鋼卷倉(cāng)庫(kù)吊裝任務(wù)規(guī)劃的路徑是可行的,能使吊車按照最短的路徑執(zhí)行吊裝任務(wù)。論文最后在鋼卷倉(cāng)庫(kù)的三維可視化模型系統(tǒng)中,演示了吊車系統(tǒng)按照實(shí)驗(yàn)規(guī)劃好的路徑執(zhí)行吊裝任務(wù)的過程,實(shí)現(xiàn)了鋼卷倉(cāng)庫(kù)中吊裝過程的三維可視化建模。
【關(guān)鍵詞】：吊裝 路徑規(guī)劃 避碰 粒子群算法 WebGL
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF086;TP18
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-20
• 1.1 研究背景與意義8-10
• 1.1.1 研究背景8-9
• 1.1.2 研究意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1WebGL建模研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 路徑規(guī)劃方法研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.3 避障問題研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文主要內(nèi)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 章節(jié)安排18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-20
• 2 基于WebGL技術(shù)的鋼卷倉(cāng)庫(kù)三維建模20-31
• 2.1 WebGL技術(shù)的基本架構(gòu)及理論背景20-22
• 2.1.1 WebGL應(yīng)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介20
• 2.1.2 材質(zhì)、紋理和光源20
• 2.1.3 相機(jī)、透視、視口和投影20-22
• 2.1.4 Three.js——WebGL引擎22
• 2.1.5 WebGL控制臺(tái)22
• 2.2 基于WebGL的鋼卷倉(cāng)庫(kù)及吊裝任務(wù)建模22-30
• 2.2.1 鋼卷倉(cāng)庫(kù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景概述22-23
• 2.2.2 三維環(huán)境中實(shí)體元素的表達(dá)23-26
• 2.2.3 三維模型中控制臺(tái)的搭建26-27
• 2.2.4 三維模型中的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景建模27-28
• 2.2.5 自主觀測(cè)功能的理論基礎(chǔ)28-29
• 2.2.6 動(dòng)態(tài)實(shí)體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)29-30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 3 基于改進(jìn)的粒子群算法的三維路徑規(guī)劃31-48
• 3.1 粒子群算法簡(jiǎn)介31-34
• 3.1.1 粒子群算法的核心思想31
• 3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法簡(jiǎn)介31-34
• 3.2 粒子群算法參數(shù)分析34-36
• 3.2.1 慣性權(quán)重參數(shù)分析34-35
• 3.2.2 學(xué)習(xí)因子參數(shù)分析35-36
• 3.2.3 其他參數(shù)分析36
• 3.3 三維空間路徑規(guī)劃方法的設(shè)計(jì)36-40
• 3.3.1 粒子編碼方式37-38
• 3.3.2 粒子位置速度的初始化與更新38-39
• 3.3.3 具有避障功能的適應(yīng)度函數(shù)39-40
• 3.4 三維空間路徑規(guī)劃算法的仿真與驗(yàn)證40-47
• 3.4.1 仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹40
• 3.4.2 關(guān)鍵參數(shù)的調(diào)節(jié)40-41
• 3.4.3 算法仿真與結(jié)果分析41-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 4 吊裝任務(wù)三維可視化模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-58
• 4.1 鋼卷倉(cāng)庫(kù)吊裝流程的詳細(xì)描述48
• 4.2 鋼卷倉(cāng)庫(kù)三維建模系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)48-51
• 4.2.1 吊裝演示功能設(shè)計(jì)50
• 4.2.2 速度控制功能設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.3 自主觀測(cè)功能設(shè)計(jì)51
• 4.3 鋼卷倉(cāng)庫(kù)及吊裝作業(yè)三維建模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)51-55
• 4.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境51
• 4.3.2 路徑規(guī)劃方法在WebGL模型系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)51-52
• 4.3.3 吊裝任務(wù)演示52-55
• 4.3.4 自由觀測(cè)演示55
• 4.4 鋼卷倉(cāng)庫(kù)的吊裝結(jié)果55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 總結(jié)與展望58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65

【相似文獻(xiàn)】

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