Predicción de factor de llenado de cucharón de cargadora basada en información tridimensional de la superficie del material
Autores: Wang, Shaojie; Yu, Shengfeng; Hou, Liang; Wu, Binyun; Wu, Yanfeng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Predicción de factor de llenado de cucharón de cargadora basada en información tridimensional de la superficie del material
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Factor de llenado del cubo
Cargador
Optimización
Eficiencia
Modelo de predicción
Excavación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
El factor de llenado del cucharón es un indicador de evaluación central para la optimización de la operación de pala autónoma del cargador. Predecir con precisión el factor de llenado del cucharón del cargador después de diferentes trayectorias de excavación es fundamental para optimizar la eficiencia y el costo energético del cargador. Por lo tanto, este artículo propone un método para predecir el factor de llenado del cucharón del cargador basado en la información tridimensional de la superficie del material. En primer lugar, se establece el modelo de co-simulación de la pala del cargador con el material basado en el software de dinámica de cuerpos múltiples RecurDyn y el software de método de elementos discretos (DEMS) EDEM, y la co-simulación se realiza bajo diferentes trayectorias de excavación. Luego, se obtiene la información tridimensional de la superficie del material antes de la excavación de la pala de DEMS, y se ajusta la función de superficie del contorno del material basada en la información correspondiente de la trayectoria de excavación de la pala. Mientras tanto, el volumen del material excavado por el cargador se obtiene mediante el método de integración numérica, y se divide por el volumen del cucharón nominal para obtener el factor de llenado estimado del cucharón. Finalmente, el volumen real del material después de la excavación de la pala se divide por el volumen del cucharón nominal para obtener el factor de llenado preciso del cucharón. Con base en esto, se construye el modelo de predicción del factor de llenado del cucharón. Los resultados experimentales muestran que el método propuesto es factible, con un error máximo del 4.3%, un error cuadrático medio de 0.025 y un error absoluto promedio de 0.021. El trabajo de investigación sienta las bases para predecir el factor de llenado del cucharón de maquinaria de construcción como cargadores y excavadoras en condiciones reales de trabajo, lo cual es propicio para promover el desarrollo de maquinaria de construcción autónoma, no tripulada e inteligente.
Descripción
El factor de llenado del cucharón es un indicador de evaluación central para la optimización de la operación de pala autónoma del cargador. Predecir con precisión el factor de llenado del cucharón del cargador después de diferentes trayectorias de excavación es fundamental para optimizar la eficiencia y el costo energético del cargador. Por lo tanto, este artículo propone un método para predecir el factor de llenado del cucharón del cargador basado en la información tridimensional de la superficie del material. En primer lugar, se establece el modelo de co-simulación de la pala del cargador con el material basado en el software de dinámica de cuerpos múltiples RecurDyn y el software de método de elementos discretos (DEMS) EDEM, y la co-simulación se realiza bajo diferentes trayectorias de excavación. Luego, se obtiene la información tridimensional de la superficie del material antes de la excavación de la pala de DEMS, y se ajusta la función de superficie del contorno del material basada en la información correspondiente de la trayectoria de excavación de la pala. Mientras tanto, el volumen del material excavado por el cargador se obtiene mediante el método de integración numérica, y se divide por el volumen del cucharón nominal para obtener el factor de llenado estimado del cucharón. Finalmente, el volumen real del material después de la excavación de la pala se divide por el volumen del cucharón nominal para obtener el factor de llenado preciso del cucharón. Con base en esto, se construye el modelo de predicción del factor de llenado del cucharón. Los resultados experimentales muestran que el método propuesto es factible, con un error máximo del 4.3%, un error cuadrático medio de 0.025 y un error absoluto promedio de 0.021. El trabajo de investigación sienta las bases para predecir el factor de llenado del cucharón de maquinaria de construcción como cargadores y excavadoras en condiciones reales de trabajo, lo cual es propicio para promover el desarrollo de maquinaria de construcción autónoma, no tripulada e inteligente.