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干散货港口数字化堆场自动作业系统研究与设计
| 论文题名： | 干散货港口数字化堆场自动作业系统研究与设计 |
| 关键词： | 智慧港口;数字化堆场;自动化作业 |
| 摘要： | 2019年国家发布的《关于建设世界一流港口的指导意见》指出要加快智慧港口建设，积极推进新一代自动化码头、堆场建设改造。加强数字化、智能化干散货港口建设成为港口发展的必然趋势。目前，国内多家港口已开展干散货料场自动化实验项目，但在使用中存在建模成本偏高、易受天气影响、取料作业不稳定等问题。本文以煤炭货类为代表的干散货港口堆、取料机自动化作业系统为主要研究对象，对数字化堆场自动作业系统中料堆点云数据采集、模型构建及防碰撞、堆取料机自动化作业等关键技术进行研究，设计了一套成本低、适用性强的干散货数字化堆场自动作业系统。 针对料堆外形数据的采集，本文选用北斗卫星定位系统作为单机姿态感知设备，建立北斗定位与本地坐标转换关系，实现单机位置定位。选用毫米波雷达作为扫描硬件，与北斗定位系统结合，构建料堆点云数据采集系统，基于MLS算法进行曲面拟合，生成料堆数字模型，从而建立包括设备姿态感知和料堆感知的感知系统，为料场设备自动化作业奠定基础。 在模型构建方面，本文应用Unity3D开发平台，建立堆场为容器的三维数字化堆场模型，实现堆场设备及料堆实时动态显示。基于分离轴定理建立模型防碰系统，同时利用毫米波雷达设计主动防碰撞功能，建立单机安全区域，实现设备的碰撞保护功能。 本文深度研究自动化堆取料作业工艺，依托料堆点云数据进行堆取料作业策略计算。在此基础上，针对堆料落料点生成、取料切入点计算、回转边界值确定等要点进行详细的方案设计与优化，开发单机上位操作系统，实现堆取料自动化作业。 本文基于以上关键系统的实现，组建单机智能远程监控界面，实现数字化堆场自动化作业系统。进行现场空载和重载堆、取料作业实验，通过对实验结果的对比分析，验证了方案的可行性。 |
| 作者： | 闫海龙 |
| 专业： | 工程硕士 |
| 导师： | 李海滨;范铁斌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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