反铲挖泥船作业辅助系统开发

• 作 者: 温磊
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 挖泥船 挖泥船模拟显示系统 模拟显示系统实时修改系统 实时修改系统数据采集系统 数据采集系统

挖泥船是一种重要的疏浚工具,能够极大地提高疏浚效率。其整体的技术水平是一个国家疏浚能力的直接体现。反铲挖泥船是挖泥船的一种,其应用场所灵活,能够完成其它挖泥船不能胜任的任务。但是,挖泥船的挖掘机构在工作时,大部分时间是处在水下作业的状态。在水下作业时,驾驶员不能看到和掌握挖掘机构在水里的“位姿”(位置和姿势),和河底的地形信息,因此,往往会造成漏挖、重复挖掘等盲目操作的情况。
鉴于此,本文以一般的反铲挖泥船为研究对象,采用VB编程,调用OpenGL图形程序接口,通过安装必要的传感器和数据采集系统,开发了反铲挖泥船作业辅助监控系统,对驾驶员在挖掘机构在水下工作时的操作过程可以起到很大的辅助作用,提高了生产率,降低了劳动强度。
整个系统由3个子系统组成：
作业模拟显示系统,研究了计算机图形学和如何在VB中调用以及初始化OpenGL,而后利用OpenGL提供的堆栈、显示列表、双缓存等技术成功的实现了挖泥船挖掘机构在显示器上的清晰、无抖动实时显示。最后,在程序中附加了改变背景颜色、改变挖泥船位置等功能,方便了用户。
挖掘后地形的实时修改系统,通过计算挖掘装置斗齿位置的三维坐标,并与测绘部门提供的反映河(海)底表面地形信息的地形位图对比,确定地形是否被修改(即：被挖掘),如果被挖掘,那么被挖掘区域的像素点采用新的表示深度的颜色代替。这样通过不断作业,不断形成新的地形地貌位图,指导操作人员进行新的挖掘操作。
数据采集系统,通过对反铲挖泥船运动工作过程的分析,结合两种型号的旋转编码器的特点,确定了增量型旋转编码器加计时计数板卡和绝对型旋转编码器加数字量输入输出卡这两种可行的方案。利用板卡生产厂家提供的DLL或者OCX,实现VB中对数据采集卡的控制,将采集卡采集到的信号转化为相应的角度数据供作业模拟显示系统和地形实时修改系统使用。
以上三个子系统通过VB提供的菜单项将三者的功能整合起来,形成一个功能完备的系统。