[发明专利]一种基于ROS的智能挖掘机数据显示平台

说明书

本发明公开了一种基于ROS的智能挖掘机数据显示平台，包括数据实时显示模块、挖掘轨迹实时作图模块和配置与功能模块。本发明在ROS上基于PythonC++汇编而成，应用PyQt5搭建平台界面，使挖掘轨迹、传感器的数据以及提升电机和推压电机的数据等以界面化形式显示。本发明突破了智能挖掘机系统由于传感器采集的数据众多、不能直观显示以及不能及时地观测到挖掘过程的状态数据信息的局限性，用户通过智能挖掘机数据显示平台及时地观测到挖掘机工作时的挖掘状况，通过数据的界面化以及实时化能够非常直观地显示挖掘过程的挖掘轨迹图以及挖掘数据实时变化曲线图，而且通过集成不同的控件来实现多种功能，进而提高挖掘的智能化水平。

技术领域

本发明涉及智能挖掘机技术，特别是一种基于ROS(机器人操作系统)的智能挖掘机数据显示平台。

背景技术

采矿工业承担着提供煤炭和矿物原材料的任务，是国民经济的基础。大型矿用挖掘机(也称机械式正铲挖掘机或者电铲)，通常指矿山开采中使用的单斗容量大于35m³、自重超过1000吨的挖掘机，是以电机作为动力输出原件，以减速器、提升绳、天轮、卷筒等传递动力，以大臂、斗杆以及铲斗为主要工作装置的单斗挖掘机。大型矿用挖掘机是露天矿山开采系统的核心装备，其综合性能直接决定着整个矿山的开采效率。由于操作者往往会遵循着某种作业习惯进行挖掘，实际作业时经常出现挖不满(满斗率低)的现象，或者挖不动、电机堵转、欠约束的起重臂异位等挖掘中断不连续现象，严重影响挖掘机的综合挖掘效率，所以提高挖掘效率至关重要。

随着挖掘机智能化水平的提高，目前正趋于无人挖掘技术，智能挖掘机虽然能够保证挖掘效率、节约能耗，但在挖掘时需要很多传感器进行配合，由于采集的数据众多、不能直观显示以及不能及时地观测到挖掘过程的状态数据，影响了智能化程度的进一步提高。

本发明涉及的参考文献如下：

[1]王晓邦.面向智能化矿用电铲的挖掘轨迹优化设计方法[D].大连理工大学,2019。

[2]Phillips T,Hahn M,McAree R.An evaluation of ranging sensorperformance for mining automation applications[C]//2013IEEE/ASMEInternational Conference on Advanced Intelligent Mechatronics.IEEE,2013:1284-1289。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够实时显示传感器数据并作图、通过不同控件实现多种功能的基于ROS的智能挖掘机数据显示平台。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于ROS的智能挖掘机数据显示平台，在ROS上基于PythonC++汇编而成，应用PyQt5搭建平台界面；

所述的数据显示平台包括数据实时显示模块、挖掘轨迹实时作图模块和配置与功能模块；

所述的数据实时显示模块实时显示挖掘机上多个传感器以及电机编码器信息，所述的信息包括拉力传感器、扭矩传感器、压力传感器以及提升电机编码器和推压电机编码器的数据，数据经过传感器和编码器发布出来，然后由数据实时显示模块进行订阅，通信成功后数据在数据实时显示模块中以数据流的形式动态呈现；

所述的挖掘轨迹实时作图模块实时显示出挖掘轨迹状态，在挖掘过程中挖掘轨迹实时作图模块调出提升电机和推压电机的编码器数据作图并显示出铲斗的实时轨迹；

配置和功能模块针对智能挖掘机系统的IP连接进行配置和执行不同功能，通过点击不同的控件实现多种功能要求；所述的系统配置和功能模块包括IP配置模块、复位模块、模式选择模块、数据保存模块、点云图实时显示模块以及数据实时变化曲线模块；