基于云制造的起重机协同设计平台研究与开发
这是一篇关于云制造,协同设计,起重机,ASP.NET,平台建设的论文, 主要内容为随着信息化技术和计算机技术的不断发展,机械制造业的生产模式与设计方式发生了深刻的变化。云制造是一种面向服务的制造新模式,是现有云计算在制造业领域的的延伸和拓展。网络化协同设计是一种新的设计模式,是指一个产品开发团队,在计算机通信网络提供的分布式协同环境支持下,以群体工作目标为核心,并行协同地设计产品的过程。近年来,我国起重机制造行业蓬勃发展,但是,我国起重机制造企业,尤其是中小企业的起重机设计能力很薄弱。另一方面,起重机相关的科研院所和高校设计资源却没有得到充分利用。如何让两者有效结合,实现互利共赢,是很有现实意义的研究课题。本文以起重机的设计为研究对象,将云制造和协同设计方法结合,开发基于云制造的起重机协同设计平台原型。本文主要完成以下研究工作:(1)研究了起重机国内外设计方法与设计现状,阐述了云制造和网络化协同设计的提出背景、概念定义和具体特点,并将云制造的“设计即服务”理念与网络化协同设计方法结合,提出了构建基于云制造的起重机协同设计平台;(2)描述了起重机云设计平台的功能需求,并根据三层架构模式提出了起重机云设计平台的结构体系,详细描述了平台各层的功能及平台的运行模式;(3)研究了起重机云设计平台建设的关键技术,包括起重机设计资源的分类和虚拟化封装方法,起重机设计资源相似度匹配算法和检索流程,以及基于模块划分的起重机协同设计任务分配;(4)研究了起重机云设计平台原型的开发工具和开发环境,设计了平台系统的功能模块和后台数据库系统,并以起重机设计为例说明云设计平台的运行流程和使用方法。本课题在对云制造和网络化协同设计分析的基础上,在windows7系统下,运用ASP.NET技术,以SQL server 2005作为后台数据库,以Dreamweaver8为开发工具,利用VB.NET编程语言进行开发,建立基于云制造的起重机协同设计平台原型,对提高起重机行业设计效率具有重要意义。
起重机产品设计质量特性关联传播与控制技术研究
这是一篇关于起重机,设计质量特性,关联网络,关联传播,波动溯源,波动控制的论文, 主要内容为质量源于设计,在产品设计阶段,设计质量特性作为产品架构的核心,对其进行有效管理和控制是产品设计质量保证的关键。起重机属于重型机械,其设计质量特性具有多元性且设计质量特性间的关联关系错综复杂,受设计人员自身经验的限制易造成设计失误,使得起重机具有很大的安全隐患。因此,基于起重机产品设计质量特性间的关联关系,通过数字化设计技术完成起重机产品设计质量特性关联传播和控制是当前亟待解决的问题。通过查阅相关文献,本文首先对国内外设计质量特性关联设计方法进行了深入学习与分析;然后,以桥式起重机产品设计质量特性解析和信息组织模型构建为基础,从关键设计质量特性排序、设计质量特性关联建模、设计质量特性波动溯源和设计质量特性波动控制四方面进行了相关基础研究;最后,以上述研究结论为基础,开发了起重机产品设计质量特性关联传播和控制系统,实现了以产品设计为出发点的起重机质量保证。本文的主要研究内容如下:提出了起重机设计质量特性关联传播和控制技术研究的总体框架。首先,对起重机设计质量特性进行解析和分类;对起重机故障和设计领域所表达的设计质量特性信息进行了有效的组织和归纳,为后续关键技术的研究提供基础信息;然后,解析了起重机基础信息和后续关键技术的连贯性和逻辑性,制定了起重机设计质量特性关联传播和控制研究的总体流程。提出了基于故障反馈的起重机关键设计质量特性逆向推理技术。首先,从起重机故障反馈的角度出发,将故障、故障原因、关键设计质量特性作为逆向推理过程中的基本关联要素,分析“故障-故障原因-关键设计质量特性”不同层次之间的纵向关联和各要素同层次之间的横向关联,并基于多层网络模型构建方法,建立关键设计质量特性扩展关联模型;然后,基于该模型建立了关键设计质量特性影响广度和影响深度的量化表达模型与算法,通过复杂网络理论和失效模式及影响分析,实现起重机产品关键设计质量特性的量化排序。建立了起重机设计质量特性全局关联网络模型。首先,基于设计质量特性间的局部关联关系建立各相关设计质量特性间的局部关联矩阵;在此基础上,通过矩阵运算对各局部关联进行整合得到设计质量特性间的全局关联矩阵,该矩阵实现了对起重机设计规则和装配关系等不同领域的关联关系进行了统一表达;然后,通过矩阵和网络间的映射规则,建立了完整的、可追溯的起重机设计质量特性关联网络模型;该模型解决了由于设计质量特性种类繁多且设计质量特性间的关联关系错综复杂而难以分析等问题,为后续设计质量特性波动溯源和波动控制提供了模型。提出了基于关联网络的起重机设计质量特性波动追踪溯源技术。首先,建立了基于节点脆弱结构熵、节点传播结构熵和节点波动结构熵的节点波动度量化模型,以及基于设计规则和装配关系的内在关联约束性,建立了关联边的波动传播强度量化规则,以此为基础对不同关联传播形态的波动传播进行风险量化评估;然后,在上述研究的基础上,通过对“故障-故障原因-关键设计质量特性”多层网络进行分析,得到针对某一特定质量问题的象设计质量特性,对设计质量特性关联网络进行上游广度优先搜索,并进行设计质量特性波动诊断,得到源波动设计质量特性及其波动路径,对波动路径的波动传播风险进行量化分析即可得到最终溯源结果。提出了基于关联网络的起重机设计质量特性波动控制技术。首先,以设计质量特性波动传播的逻辑关系为指导,进行波动控制过程中的关联传播分析,制定相应设计质量特性波动控制方案搜索策略,得到可行控制方案;然后,综合效率最高优先策略、成本最低优先策略和耦合最小优先策略对各可行控制方案进行综合评估,确定针对起重机质量问题的最终波动控制方案。根据以上的研究内容,开发了起重机产品设计质量特性关联传播与控制系统。以Solid Works为运行平台,visual Studio为开发工具,C#为开发语言,Access为后台数据库,实现了设计质量特性的关联传播分析,并通过实例运行验证了本文研究方法的有效性。
起重机远程工况实时监控管理系统研究与设计
这是一篇关于起重机,监控管理系统,模块设计,Web GIS模块的论文, 主要内容为随着我国经济的快速发展,重型机械在社会建设中起着越来越重要的作用。而重型机械的广泛使用对机械设备的实时工况监控提出了更高的要求。针对此,本课题以重型机械企业的实际需求为目标,通过融合Flex、Web2.0、Web GIS等关键技术,开发了一个可实现全天候起重机状态实时监测、位置电子地图显示、工作状态分析、发送远程控制指令、远程故障诊断等功能的起重机监控系统。针对系统需要实现的功能,本论文在以下几个方面进行了具体的研究工作:1、根据实际应用环境和未来扩展需求,设计了基于B/S架构的系统结构,提高系统的兼容性和可扩展性。利用当前主流浏览器默认支持flash插件的特点,采用成熟的flex技术,在Web页面上实现起重机设备的状态和工况显示。2、结合Google电子地图和Web GIS技术,实现了起重机位置信息的实时显示,并开发了设备位置报警功能,当起重机驶离规定区域范围将出发位置报警,从而方便设备管理方对起重机使用状况的及时检测。此外,利用Google地图无需安装的优点,实时快速定位设备,同时用户还可以免费使用最新地图数据提高可靠性。3、开发了起重机故障诊断系统,结合GPRS网络实时传送的起重机远程监控信息,对数据进行分析,及时发现起重设备异常情况,并将设备故障信息实时提供给用户,以便用户停机检查。而在起重机发生故障时,系统主动分析数据,及时找到故障原因,给用户提供最佳的维修方案并指导现场维修人员对起重机进行维修。本系统根据起重机车实时监控的应用需求,设计开发了结合实时工况、GPS位置信息和故障诊断等功能的监控系统,为用户提供了方便、高效的设备工况监控和管理手段。从而提高了企业对重型设备的远程监控能力。
起重机参数化协同设计平台研究与开发
这是一篇关于协同设计,平台建设,起重机,参数化设计的论文, 主要内容为随着制造业技术和网络技术的不断发展,国内机械制造业正在发生着重大的变革,制造模式和设计模式也随着发生改变。协同设计的宗旨在于服务用户,它是一种创新化的服务模式,技术手段也具有一定的先进性,同时依靠网络化技术的优势性,将分配在不同地方的制造资源进行整合,给设计人员提供一个协同式的工作环境。而网络化协同设计的重点则是并行协同地对产品进行设计,体现的是一种新型的设计思想和设计理念,能够较大提高设计人员的产品设计效率。近年来,我国起重机制造行业蓬勃发展,但是,我国起重机制造企业,尤其是中小企业的起重机设计能力很薄弱。本文将起重机的设计过程作为最终的研究目标,将参数化设计技术和网络化协同设计技术相整合,从而开发了起重机协同设计平台。本文的研究工作主要可以分为以下几个部分:(1)不仅研究了起重机国内外设计方法与设计现状,同时也研究了协同设计与云设计之间的差别,研究了协同设计的提出背景,概括了协同设计的定义以及具体特点,将参数化设计技术和协同设计技术共同运用到起重机设计平台之中,发挥出各自的优势及特点;(2)研究了网络化协同设计体系的基本结构,在上述结构与模式的基础上,提出了平台总体框架,以总体框架为基础,将计算机网络化技术作为工具,实现了平台不同模块化的功能服务;(3)研究了起重机参数化设计的关键技术,包括起重机模块划分技术、参数化建模技术、结构优化技术、数据库管理技术、ActiveX Automation技术,不仅研究了基于Solidworks的二次开发接口技术,还研究了基于Ansys的二次开发调用技术;(4)研究了起重机设计平台原型的开发工具和开发环境,包括平台的发布工具,研究了基于VPN的网络协同设计,阐述了网络化封装技术,包括CAE分析服务网络化封装、基于Jini的软件资源封装,分析和阐述了模型网络化操作技术,以此为基础提出了平台系统的运行模式。(5)以参数化设计技术和协同设计技术为基础,搭建了以起重机为设计目标的协同设计平台,提供了一种新型的设计模式与思想,阐述了平台系统中不同工作模块的运行流程与工作原理。本课题的运行环境是windows8操作系统,以IIS8.0作为平台的发布工具,以SQL server 2005作为后台数据库,以Dreamweaver8为网页编辑工具,利用Java编程语言进行开发,同时运用二次开发技术、参数化建模技术、结构优化技术等等对起重机产品进行设计,建立起重机参数化协同设计平台系统,对起重机产品的设计思想和模式有着非常积极的促进作用。
折臂伸缩式主动波浪补偿起重机控制系统研究及实验验证
这是一篇关于起重机,主动波浪补偿,RBF-模糊PID,MATLAB-AMESim的论文, 主要内容为海上补给作业时,由于海浪运动引起的船舶运动可能导致货物与被补给船发生碰撞或再次悬空,导致货物或设备损坏,一般采用带波浪补偿功能的船载起重机进行作业,实现在恶劣海况下安全作业。现有的主动波浪补偿起重机吨位大、价格昂贵,多用于深海起重作业。在岛礁补给作业中,需要先在海上完成船船靠帮货物补给,再由被补给船把货物转送到岛礁。岛礁补给船用起重机要求甲板空间占用小、成本低,目前还没有用于岛礁补给的主动波浪补偿起重机。本文通过研究一种小吨位、低成本的折臂伸缩式主动波浪补偿起重机,实现岛礁补给的安全作业。本文对岛礁补给作业主动波浪补偿起重机的液压控制系统进行了研究。针对船船靠帮补给,需要测量两船相对运动,采用了基于编码器测量的测量绞车的方案,替代了采用双运动传感器(MRU)的方案,解决了双MRU测量价格昂贵和测量数据同步和传输问题。根据货物补给需要控制着陆速度的要求,采用了速度补偿的控制方式。同时,针对主动波浪补偿起重机液压控制系统存在的调参、时滞性和补偿精度不足等问题,建立了控制系统的数学模型,设计了RBF-模糊PID控制器,通过MATLAB和AMESim联合仿真的方法,对起重机系统在模拟3级海况下2t负荷和5级海况下1t负荷时的波浪补偿控制进行了仿真实验,并利用实验室试验台,设计实验方案,对控制算法进行了模拟实验。具体研究工作包括:首先,介绍了主动波浪补偿起重机的速度、位置和力补偿原理和岛礁补给主动波浪补偿起重机的设计要求。对折臂伸缩式主动波浪补偿起重机的结构进行了介绍,并对液压系统和控制系统进行了方案设计,确定了主要技术参数。其次,建立了折臂伸缩式主动波浪起重机阀控液压马达式液压控制系统的数学模型,并基于AMESim软件搭建了该液压控制系统的数学仿真模型。然后,对折臂伸缩式主动波浪起重机控制系统的控制策略进行了研究。采用基于RBF神经网络的船舶升沉运动预报算法,实现了船舶相对运动的短时预报。利用AMESim与Simulink对PID、模糊PID和RBF-模糊PID控制算法进行了联合仿真。最后,完成控制系统的实验验证。设计了实验室实验方案、硬件连接和程序的设计,完成了实验平台的搭建,进行了控制算法实验验证。仿真和实验的结果表明,RBF-模糊PID控制器作用下的折臂伸缩式主动波浪起重机补偿精度最高,能满足设计要求。
基于工业物联网的起重机远程监控系统的开发
这是一篇关于物联网,起重机,CAN总线,ZigBee,嵌入式网关,服务器,远程监控的论文, 主要内容为随着我国国民经济的建设与发展,起重机被广泛应用于工业生产和高铁、船舶、桥梁等工程建设中。起重机作为工业生产和基础设施建设中的重型工程机械,其安全一直备受关注,然而传统起重机的健康状态和安全监控主要依赖人工定检,并且大部分起重机智能信息化程度较低,无法为起重机提供强有力的安全保障。针对上述背景,本文将物联网技术引入到起重机状态监测和安全评估中,构建了起重机远程监控系统。本系统能够对起重机多种参数进行监控,实时在线处理突发情况,实现了对起重机的远程控制,解决了本地监控系统的数据无法被远程访问的弊端。本文主要工作内容如下:(1)系统总体方案设计。本文基于物联网三层架构分别对感知层、网络层和应用层进行了详细的设计。整个监控系统以远程服务器为核心管理各个区域的起重机并为用户提供服务,使用户能够远程监测与控制起重机。(2)传感网络的开发。本文针对监控对象对传感器进行了选型与测试,针对不同的传感器节点进行了程序开发,选用CAN总线作为传感网络的数据传输方式来构建传感网,实现了对起重机多种参数的采集。(3)监控单元的开发。本文以STM32F103ZET6为硬件核心开发了起重机监控单元,移植了uC/OS实时操作系统,创建了用户任务,实现了对起重机的运行状态和运行环境的监测和记录,以及对起重机的自动控制。(4)起重机局域网的开发。本文选用芯片CC2530作为硬件核心,对ZigBee节点进行了硬件设计,并分别针对终端节点和协调器节点进行了程序开发,构建了基于ZigBee的起重机局域网络,实现了监控单元和嵌入式网关之间的无线通信。(5)嵌入式网关的开发。本文以S5PV210为硬件核心,开发了嵌入式网关硬件平台。在此硬件平台上移植了 WinCE6.0嵌入式操作系统,并在此操作系统上开发了网关应用程序,实现了数据转发的功能。(6)服务器的开发。本文设计了 Client/Server(以下简称C/S)和Brower/Server(以下简称B/S)混合架构的远程监控管理平台,分别开发了网关服务程序、数据库和Web应用程序三个部分。其中,网关服务程序用于实现对网关的管理,数据库用于储存监控数据和用户数据,Web应用程序用于为用户提供网站入口实现用户与服务器的交互。(7)系统测试。本文中的测试主要包含了服务器的压力与性能测试,Web应用程序兼容性测试、模块间通信测试和系统整体测试。测试结果表明,本系统满足预期功能要求,可对起重机的运行环境和运行状态进行监控,同时为用户提供了远程控制功能和可靠的数据访问服务。
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