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立井缠绕提升系统钢丝绳卷放运动特性研究

牛岩军  
【摘要】:立井缠绕提升系统天轮与卷筒之间空中弦绳的振动以及提升容器的水平和纵向振动会影响提升系统运行的安全稳定。钢丝绳卷放过程绕出卷筒出绳点的水平和纵向运动是引起空中弦绳和提升容器振动的重要原因之一。本文针对立井缠绕提升系统钢丝绳卷放过程的运动问题,开展了卷筒上钢丝绳缠绕运动轨迹和卷筒钢丝绳运动状态识别等方面的研究,旨在探索卷筒钢丝绳缠绕运动规律,建立卷筒钢丝绳出绳运动识别方法,为立井缠绕提升系统安全稳定运行提供保障。针对多层缠绕钢丝绳在层间过渡时存在冲击、挤压、磨损的问题,分析了钢丝绳在卷筒第一层缠绕的运动规律,设计了一种基于高阶贝塞尔曲线的层间过渡装置,通过实例分析了该层间过渡装置确保钢丝绳平稳层间过渡的有效性。针对钢丝绳在第二层缠绕时所存在圈间过渡现象,阐述了该现象产生的原因,基于微分几何原理研究了圈间过渡曲线的形态,提出一种计算圈间过渡点进动值的方法。基于对层间过渡和圈间过渡的研究,得到了钢丝绳出绳点运动的位移、速度和加速度曲线。针对钢丝绳卷放运动特征难以识别的问题,设计了一种基于机器视觉技术的卷筒钢丝绳运动特征识别算法。根据钢丝绳出绳直线为同一平面上共点直线的特性,分析了卷筒出绳平面与像平面的投影与反投影关系,研究了平面内共点直线的投影特性,提出一种摄像机直接标定方法。针对钢丝绳运动图像识别问题,基于LSD设计了一种钢丝绳出绳特征识别算法。根据卷筒端面图像特点设计了一种卷筒旋转运动特征识别算法。设计了卷筒钢丝绳运动特征识别软件,实现了卷筒钢丝绳运动特征的有效识别。基于立井缠绕提升系统原理搭建了卷筒钢丝绳运动试验台,建立了卷筒钢丝绳运动特征视觉识别系统,分析了卷筒钢丝绳异常缠绕特征识别问题。实验分析表明上述卷筒钢丝绳运动特征识别算法具有较强的实用性,以及上述卷筒钢丝绳缠绕运动轨迹理论基本正确。


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