货运索道行走车自动转轨装置设计

摘要

货运索道在我国电网工程建设中被大量地使用，但货运索道本身运行的自动程度并不高。现阶段，行走车的转轨动作都通过人工操作完成。国内外对行走车自动转轨技术进行了一定的研究，并开发了自动转轨装置，但由于使用成本及环境的限制，无法有效地推广应用。随着对货运索道运输效率要求的不断提高，迫切需要对行走车转轨技术进行研究，以期开发适用于简易货运索道的行走车自动转轨装置。
　　本文对行走车自动转轨装置方案设计、行走车精定位单元、螺栓拧紧装置设计及自动转轨装置的晃动跟随技术进行研究，主要研究工作如下:
　　1.通过分析货运索道行走车人工转轨的动作流程，并根据作业对象对动作流程进行分类;应用设计要求六模块划分明确自动转轨装置设计要求;采用功能分解→分功能原理求解→求解综合建立了自动转轨装置的形态学矩阵;通过功能解优选确定了装置的机械主体门架式结构和以运动控制卡+工控机作为核心处理单元的控制系统方案。
　　2.综述位置识别技术，结合行走车转轨流程和野外环境，完成了基于机器视觉的行走车定位单元方案设计，定位单元采用圆环作为特征对象的方式来降低图像处理的难度;通过辅助照明系统及图像采集单元曝光值自动设定的途径实现定位单元在野外环境下的自适应功能。
　　3.按照受力要求确定→传动方案设计→控制单元实现三个步骤，完成了螺栓拧紧装置的开发;创新性地提出卡爪移动和电动卡盘整体旋转采用单输入—双输出的传动方式实现，并完成相应的控制单元设计和实现。
　　4.提出了自动转轨装置采用基于视觉反馈的晃动跟随方式来消除晃动对装置实际应用所产生的不利影响。采用MATLAB对晃动跟随单元进行数值仿真，仿真结果表明:本文所设计的晃动跟随单元具有较快的响应速度及较高的跟随精度。
　　最后，结合上述研究，对设计的样机进行了试制并完成了现场应用试验，结果表明:样机能够自动、高效、可靠地完成行走车转轨工作。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的提出

1．2 货运索道行走车自动转轨技术研究现状

1．3 论文的研究内容及章节安排

第2章 自动转轨装置方案设计

2．1 引言

2．2 自动转轨装置设计要求的确定

2．2．1 行走车人工转轨流程

2．2．2 行走车受力分析

2．2．3 自动转轨装置设计要求

2．3 自动转轨装置功能单元求解

2．3．1 自动转轨装置功能分解

2．3．2 自动转轨装置分功能原理求解

2．3．3 自动转轨装置求解综合

2．4 自动转轨装置总体方案设计

2．4．1 主体结构方案设计

2．4．2 控制系统方案设计

2．4．3 行走车自动转轨流程

2．5 本章小结

第3章 行走车精定位单元与螺栓拧紧装置设计

3．1 引言

3．2 行走车精定位单元设计

3．2．1 精定位单元图像采集硬件搭配

3．2．2 精定位单元图像处理算法设计

3．2．3 行走车精定位的实现

3．3 行走车螺栓拧紧装置设计

3．3．1 螺栓拧紧装置受力分析

3．3．2 螺栓拧紧装置传动方案设计

3．3．3 螺栓拧紧装置控制单元设计

3．4 本章小结

第4章 自动转轨装置的晃动跟随技术研究

4．1 引言

4．2 行走车晃动对装置应用产生的影响

4．2．1 行走车运动分析

4．2．2 行走车晃动对螺栓夹持动作的影响

4．3 自动转轨装置的晃动跟随单元开发

4．3．1 自动转轨装置的晃动跟随单元方案设计

4．3．2 自动转轨装置的晃动跟随单元控制算法选取

4．3．3 自动转轨装置的晃动跟随单元仿真

4．4 本章小结

第5章 自动转轨装置控制系统软件集成

5．1 引言

5．2 自动转轨装置控制软件系统集成方案设计

5．2．1 自动转轨装置控制软件功能要求

5．2．2 自动转轨装置控制系统集成方案

5．3 自动转轨装置控制系统软件开发

5．3．1 自动转轨装置控制系统的功能实现

5．3．2 自动转轨装置控制系统操作界面

5．4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表论文及科研成果