【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字孪生，尤其是一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法。
技术介绍
1、数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制物理系统，实现复杂系统虚实融合，使系统全要素、全过程、全价值链达到最大限度的闭环优化。
2、目前施工现场挖掘机的管理方法比较简单和落后，由人工(主要是工地进出口)对进场的台班数量及时间进行统计，由于人为主观性较强，避免不了统计时的多报虚报。智能化的管理方法目前应用的较多的是挖掘机的定位管理，默认在工地红线范围内的就是进场施工，但无法避免机器人为的进场或者窝工的情况。为了帮客户解决这一实际操作中的问题，本方法提出一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，包括以下步骤：
3、s1，本方法中使用到姿态传感器，在挖掘机的动臂、斗杆、铲斗、基座上安装到位；
4、s2，在驾驶舱内安装通讯网关；
5、s3，在油箱处安装油量传感器；
6、s4，通讯网关利用驾驶舱供电，并且网关具备gps和北斗定位功能，驾驶舱中挖掘机发动通电后，网关
7、s5，挖掘机的动臂、斗杆、铲斗、基座上的姿态传感器将数据传给网关，利用这些传感器数值的变化判断机械是否真实在工作；
8、s6，油量传感器将油量数据传给网关；
9、s7，网关通过4g网络将数据传回控制中心的服务器，服务器中的数字孪生软件将数据整理好后在大屏上结合动画模型实现挖掘机的数字孪生；
10、s8，管理员结合定位、姿态、启停、油量数据判断机械台班的使用效率制定符合施工现场的台班策略。
11、优选的，在管理系统中建立数字孪生模型，采用激光雷达扫描矿堆，获取待挖掘的料面形貌，访问安装在样机上的各类传感器并收集数据，构建待挖掘面的几何模型。
12、优选的，建立电铲前端组件的运动学模型来描述整个铲斗的运动，计算与预先设定的挖掘轨迹相对应的挖掘深度和装载材料的质量。
13、优选的，基于数字孪生模型建立的电铲前端组件的运动学模型，建立电铲前端组件的动力学模型，采用第二种拉格朗日方法推导出电铲挖掘周期中作用于电铲前端组件的单个部件的动态载荷。
14、优选的，在所述挖掘机的动臂、斗杆、铲斗还安装有角度传感器，角度传感器用于实时获取多自由度挖掘机器人的姿态。
15、优选的，外接的体感控制器通过采集操作者食指关节的弯曲变化，用于控制挖掘机器人孪生体的机械臂姿态，结合控制摇杆的数据，并根据虚拟作业环境的地形。
16、优选的，利用路径及轨迹规划模块规划合理的轨迹,并进一步控制多自由度挖掘机器人的姿态。
17、优选的，在所述挖掘机的行走装置的电机上安装霍尔编码器，霍尔编码器用于精确反馈多自由度挖掘机器人的行走速度和距离。
18、优选的，获取施工现场的挖掘机图像，对所述挖掘机图像进行图像增强处理，图像增强处理完成后对所述挖掘机图像进行核心关键点标注，得到训练图像数据集。
19、优选的，构建yolov5目标检测模型，基于多尺度特征融合算法和结构重参数化算法对所述yolov5目标检测模型进行改进，得到改进后的yolov5目标检测模型。
20、与现有技术相比，本专利技术的技术效果和优点：
21、该基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，能够让施工现场的挖掘机的管理具有智能性、自动性，通过传感器的监测来实现对挖掘机械的真实情况的反应，通过此新方法，利用更先进、更真实、更客观、更智能的挖掘机管理的方案，避免人为因素造成的虚报多报、能更准确的掌握台班的使用效率、能更准确的掌握台班的油耗情况、能更客观的掌握挖掘机的真实工作时长，从而提高管理效率。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：在管理系统中建立数字孪生模型，采用激光雷达扫描矿堆，获取待挖掘的料面形貌，访问安装在样机上的各类传感器并收集数据，构建待挖掘面的几何模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：建立电铲前端组件的运动学模型来描述整个铲斗的运动，计算与预先设定的挖掘轨迹相对应的挖掘深度和装载材料的质量。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：基于数字孪生模型建立的电铲前端组件的运动学模型，建立电铲前端组件的动力学模型，采用第二种拉格朗日方法推导出电铲挖掘周期中作用于电铲前端组件的单个部件的动态载荷。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：在所述挖掘机的动臂、斗杆、铲斗还安装有角度传感器，角度传感器用于实时获取多自由度挖掘机器人的姿态。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理
7.根据权利要求6所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：利用路径及轨迹规划模块规划合理的轨迹,并进一步控制多自由度挖掘机器人的姿态。
8.根据权利要求7所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：在所述挖掘机的行走装置的电机上安装霍尔编码器，霍尔编码器用于精确反馈多自由度挖掘机器人的行走速度和距离。
9.根据权利要求8所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：获取施工现场的挖掘机图像，对所述挖掘机图像进行图像增强处理，图像增强处理完成后对所述挖掘机图像进行核心关键点标注，得到训练图像数据集。
10.根据权利要求9所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：构建YOLOv5目标检测模型，基于多尺度特征融合算法和结构重参数化算法对所述YOLOv5目标检测模型进行改进，得到改进后的YOLOv5目标检测模型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：在管理系统中建立数字孪生模型，采用激光雷达扫描矿堆，获取待挖掘的料面形貌，访问安装在样机上的各类传感器并收集数据，构建待挖掘面的几何模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：建立电铲前端组件的运动学模型来描述整个铲斗的运动，计算与预先设定的挖掘轨迹相对应的挖掘深度和装载材料的质量。
4.根据权利要求3所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：基于数字孪生模型建立的电铲前端组件的运动学模型，建立电铲前端组件的动力学模型，采用第二种拉格朗日方法推导出电铲挖掘周期中作用于电铲前端组件的单个部件的动态载荷。
5.根据权利要求4所述的一种基于数字孪生技术的挖掘机管理方法，其特征在于：在所述挖掘机的动臂、斗杆、铲斗还安装有角度传感器，角度传感器用于实时获取多自由度挖掘机器人的姿态。
6.根据权利要求5所述的一种基于数字孪生技术...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛峰，程士洋，
申请(专利权)人：中铁市政环境建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。