基于热成像技术的钢厂用移动式机械通堵装置开发研究

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在传统的石灰焙烧生产过程中,大都靠料的自重进行输送来焙烧,因焙烧窑的内部结构及原料配比等问题,容易出现焙烧窑堵塞的问题,在实施通堵作业过程中,因无可靠的检测手段无法彻底疏通堵料,同时易发生热态料随机喷溅导致员工烫伤的事故接连发生。本文提出一种基于热成像技术的移动式机械通堵装置,对钢厂安全生产和提高生产效率具有重要的作用。论文主要进行的工作及取得研究成果如下:对移动式机械通堵装置进行总体设计,通过对工作环境和工作空间的分析确定该装置的总体设计方案;通过结合该装置的通堵作业要求,对各部位的传动方案进行设计并建立三维模型,同时对关键部位进行结构分析,对关键零部件进行设计并选择具体型号,依据设计出的各类参数建立移动式机械通堵装置的三维模型。运用D-H法建立通堵机械装置运动学模型完成其运动学的求解,利用MATLB仿真实现通堵装置运动空间的求解,最后模拟通堵装置末端操作器运动到某一已知硬结块位置形成运动轨迹,可以达到通堵作业的预期目标。通过研究热成像检测技术在钢厂的应用,确定焙烧窑窑壁硬结块热成像检测原理;合理确定移动式机械通堵装置的控制算法及选择控制模块,并实现与工控机的通讯连接;利用组态王软件对移动式机械通堵装置的人机交互界面进行设计,并在工控机上实施操控,形成一体化的集成装置。最后实现热成像技术与移动式机械通堵装置的结合。本文对中冶宝钢技术服务有限公司悬浮窑及回转窑的通窑排堵作业从如何降低员工的劳动负荷、提高作业安全系数等方面进行了系统研究,通过对本课题的研究可以解决热态料随机喷溅导致员工烫伤和知晓窑内堵料情况从而解决通窑排堵彻底性等问题。
摘要第3-5页
abstract第5-6页
1 绪论第9-21页
    1.1 课题研究背景及意义第9-11页
    1.2 通堵装置的国内外研究现状第11-12页
        1.2.1 国外研究现状及分析第11页
        1.2.2 国内研究现状及分析第11-12页
    1.3 红外热成像检测技术的研究现状第12-18页
    1.4 论文研究的目的与内容第18-21页
        1.4.1 研究目的第18页
        1.4.2 研究内容第18-21页
2 移动式机械通堵装置的总体设计第21-45页
    2.1 移动式机械通堵装置的总体方案设计第21-25页
        2.1.1 工作环境分析第21页
        2.1.2 工作空间分析第21-22页
        2.1.3 总体方案确定第22-25页
    2.2 传动方案设计第25-33页
        2.2.1 机座的传动方案第26-28页
        2.2.2 升降机构的传动方案第28-30页
        2.2.3 支柱与大臂间的传动机构第30-32页
        2.2.4 大臂与小臂之间的传动机构第32-33页
    2.3 关键部位结构分析第33-36页
        2.3.1 机座总体结构分析第33-35页
        2.3.2 内立柱结构分析第35页
        2.3.3 大臂结构分析第35页
        2.3.4 小臂结构分析第35-36页
    2.4 关键零部件设计与分析第36-42页
        2.4.1 轴的设计与校核第36-39页
        2.4.2 定位机构的确定第39-41页
        2.4.3 联轴器的确定第41-42页
    2.5 移动式机械通堵装置各部位整体装配第42-43页
    2.6 本章小结第43-45页
3 移动式机械通堵装置的仿真设计第45-55页
    3.1 运动学分析第45-50页
        3.1.1 通堵装置的运动学建模第45-48页
        3.1.2 通堵装置的运动学正解第48-49页
        3.1.3 通堵装置的逆运动学分析第49-50页
    3.2 基于MATLAB的仿真分析第50-53页
        3.2.1 通堵装置的工作空间分析第50-52页
        3.2.2 通堵装置执行通堵作业仿真分析第52-53页
    3.3 本章小结第53-55页
4 热成像技术与移动式机械通堵装置相结合的设计应用第55-69页
    4.1 热成像技术第55-58页
    4.2 移动式通堵装置的控制系统设计第58-65页
        4.2.1 上位机选择第58-59页
        4.2.2 控制算法的设计与应用第59-62页
        4.2.3 移动式机械通堵装置人机交互控制界面的初始设计第62-65页
    4.3 热成像技术与移动式机械通堵装置结合设计与应用第65-67页
    4.4 本章小结第67-69页
5 总结与展望第69-71页
    5.1 总结第69页
    5.2 展望第69-71页
参考文献第71-75页
附录一 攻读硕士期间获得的研究成果第75-77页
附录二 移动式机械通堵装置装配图第77-79页
致谢第79页
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