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智能控制系统桥式起重机应用数字化技术,可对工厂车间环境进行准确的模型化描述,通过物理模型、传感器更新等数据,建立物理实体在虚拟空间中孪生映射,在虚实交融中实现车间的高效管理和作业的智能化。 实现基于数字化的桥式起重机搬运装卸作业的智能控制系统,主要研究内容如下:
（1）智能起重装卸控制系统的总体设计。综合分析数字化孪生的横向结构和纵向结构两种框架,结合系统实际的应用场景和功能需求,将系统划分为物理实体层、多元感知层、建模分析与控制层和服务应用层四个层级,完成系统的总体方案设计和开发环境的搭建。
（2）物理实体信息的多元感知设计。针对货物信息的提取,开发无序目标身份信息的视觉感知模块;从成本和应用场景等方面考虑,设计基于二维激光雷达的旋转扫描模块,实现对作业关键区域低成本、高精度的动态点云数据获取;设计相应的模块完成对起重机的运动参数、货运载具信息的感知。
（3）系统建模分析与控制层的功能实现。首先是在虚拟空间中建立物理实体的几何模型,通过渲染增强真实感,实现基于视觉孪生;设计高效的点云分割和区域识别划分算法,完成关键区域的动态建模,实现障碍物识别和装载区域的识别、划分、规划;在虚实交融中完成起重机作业路径的规划,实现基于位置PID和速度PID的起重机精准控制。
（4）服务应用层的设计与系统测试。分析系统运行的数据,完成数据模型和数据库表单的设计;对系统功能进行集成融合,设计开发了中控管理软件;完成系统运行流程的设计、系统测试和试运行,验证了系统功能的可靠性和完整性。