基于行为的塔机三维防碰撞算法与安全监控信息系统研究

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随着城市建设规模的不断扩大,建筑安全形势越来越严峻。塔式起重机(简称塔机)在工程施工、城市建设中发挥着举足轻重的作用,且塔机群作业越来越普遍。然而,特别是作为大型钢架结构,塔机在作业空间的行为姿态复杂,多塔机协同作业的防碰撞更是一个复杂的空间问题。因此,能否有效的预防塔机碰撞事故,是影响塔机施工安全的重要因素。本文借用机器人路径规划与避障算法思路,提出了基于行为的多塔机防碰撞算法,并在此基础上,开发了塔群安全监控信息系统。该研究对实现塔机安全工作具有重大意义。  针对避障问题,本文以行为作为计算控制的出发点,首次提出了基于行为的三维防碰撞算法,首先根据塔机独立运动行为建立塔机臂架的三维空间姿态模型,在此基础上,利用计算机图形学的干涉计算,对塔机行为的危险状况进行判断。最后,综合考虑塔机行为特点,对塔机实行有效控制。该算法效率高,能准确区分塔机行为的危险程度,为塔机防碰撞控制提供了可行的依据。  建立完善的安全监控信息系统是提高施工现场安全的一个有效措施。针对施工现场的安全监控问题,本文分析了塔机群作业监控系统功能需求,给出了施工现场安全监控信息系统的方案。在此基础上,采用OpenGL技术,实观了基于对象的施工现场三维场景建模,以及利用无线串口通信技术实现了系统与塔机终端设备的通信等,为提高塔机的施工安全提供了一个有效手段。
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