港口集装箱起重机吊具姿态检测系统研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）港口集装箱起重机吊具姿态检测系统研究谢雨端二〇一五年五月４５分类号：１１８：学校代号ＵＤＣ：密级：学号：２１１１２０４０９１广东工业大学硕士学位论文（学术型工学硕士）港口集装箱起重机吊具姿态检测系统研究谢雨端指导教师姓名、职称：宋亚男副教授＿＿？１学科：控吿丨刹学与工禾呈（专业）或领域名称自化学院１学生所属学院：２０１５年５月论文答辩日期：ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉ

2、ｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｇｙｆｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎＳｃｉｅｎｃｅ）ｇＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＡｔｔｉｔｕｄｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｎＰｏｒｔＣｏｎｔａｉｎｅｒＣｒａｎｅＳｐｒｅａｄｅｒ－Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＹｕｄｕａｎＸｉｅＳｕｅ－ｐｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＹａｎａｎＳｏｎｇＭａｙ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｇ

3、ｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｚｈｏｕＧｕａｎｄｏｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０００６ｇ，ｇｇ，摘要摘要随着我国智慧物流行业的飞速发展，极大的促进了港口集装箱的吞吐量。提高港口操作效率的一个关键因素在于起重机在操作吊具的过程中，将吊具锁头精确对准集装箱角件。由于风、冲击及不均勾的负荷可能会引起吊具偏斜的振动，而且，由于吊具频繁地进行起吊、平移、落吊等动作，不可避免地会存在吊具摆幅过大的现象，从而产生安全隐患。吊具姿态的实时检测，不仅有利于吊具锁头准确快

4、速锁孔，提高港口作业效率时掌握吊具工作状态；也有利于操作人员随，有效防止事故的发生。因此，对集装箱吊具运行状态的检测具有重要的研究价值和实践意义。，ＭＳ，可靠性高、成本低目前ＥＭ惯性传感器的性能已经相当优越、使用寿命长等，已经广泛用于姿态检测系统。本文所研宄的港口集装箱起重机吊具姿态检测系统，主要用于检测集装箱吊具的姿态。该系统采用ＬＳＭ３０３ＤＬＨＣ、Ｌ３ＧＤ２０传感器作为数据采集模块，以ＳＴＭ３２Ｆ３０３为微控制器，基于ＭＥＭＳ惯性传感器姿态检，通过上位机显示界面测技术，实现集装箱吊具姿态实

5、时检测及动态监控。首先，详细分析了目前自动化集装箱码头在集装箱装卸上应用的相关自动化技术，以及集装箱吊具姿态检测技术的发展现状，探讨了本课题研宄的必要性。其次，在收集、查看相关文献的基础上，基于ＭＥＭＳ惯性传感器的工作原理及误差来源，针对开发板的数据采集模块ＬＳＭ３０３ＤＬＨＣ做了性能测试，通过串口调试助手在线调试，分析了其误差范围。在此基础之上，结合姿态解算理论知识，采用基于梯度下降法传感器姿态融合算法，以实现传感器数据误差修正。然后，设计了集装箱吊具检测系统的框架结构，给出在ＩＡＲ开发平台下

6、下位机软件的设计，实现了下位机通信模块，数据采集模块及数据输出模块。ｔ最后，Ｐｈｏｎ语言设计了吊具检测系统上位机监控界面采用ｙ，分析了融合算法ｙｆ参数对系统性能的影响，以优化融合算法在系统上的应用。通过下位机与上位机的联合通信调试，对比分析融合算法前与融合算法后的数据，验证了本文采用的基于梯度下降法的姿态融合算法的性能，得出了算法的可行性。通过上位机集装箱吊具的３Ｄ模型显示，直观、可靠、实时的显示了集装箱吊具姿态。关键词：集装箱吊具、ＭＥＭＳ惯性传感器、姿态检测、四元素、姿态角Ｉ广东工业

7、大学碎士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｗｉｓｄｏｍｌｏｇｉｓｔｉｃｓｏｆＣｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｏｆｐｏｒｔｃｏｎｔａｉｎｅｒ．Ａｋｅｙｆａｃｔｏｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｏｒｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｓｉｓｔｈａｔｔｈｅｃｒａｎｅｓｏｅｒａｔｅｓｐｒｅａｄｅｒａｌｉｇｎｍｅｎｔｔｈｅｃｏｎｔａｉｎｅｒｒｅｃｉｓｅｌ．Ｔｈｅ

8、ｗｉｎｄｏｒｓｈｏｃｋｓｐｐｙａｎｄｔｈｅｕｎｅｖｅｎｌｏａｄｍａｙｃａｕｓｅｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｐｒｅａｄｅｒｓｋｅｗｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｓｐｒｅａｄｅｒ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒｄｕｅｔｏｔｈｅｆｒｅｕｅｎｔｌｍｏｖｅｍｅｎｔｏｆｌｉｆｔｉｎａｎｎｉｎａ