[發明專利]計及安全、效率空間的倉面施工機械安全距離計算方法

有效

• 申請號: 202010760704.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111915588B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 梁志鵬;周華維;趙春菊;周宜紅;車龍繼
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/73;G06T17/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

1.計及安全、效率空間的倉面施工機械安全距離計算方法，其特征在于：包括以下步驟，

步驟1：結合施工過程存在的物理碰撞、安全風險和效率損失情況，定義倉面運動實體的物理空間、安全空間及效率空間，分別確定這三層空間的空間屬性與空間范圍；

步驟2：采用空間向量及空間點集合對實體的物理空間進行數學表達，結合空間解析幾何原理，通過空間基點偏移實現安全、效率空間的表達；

步驟3：根據施工機械的運動特性，在空間基點偏移原理的基礎上疊加旋轉原理，對運動實體進行物理、安全和效率空間的描述與表達；

步驟4：以物理、安全和效率空間的表達理論為基礎，構建倉面施工機械分層空間參數化模型，結合施工機械三維特性，對其物理空間、安全空間和效率空間進行數學表達；

步驟5：研究施工機械駕駛員的特性，并基于施工現場的統計數據，擬合倉面施工機械的安全、效率表述式，計算倉面施工機械的安全距離和效率距離的量化值。

2.根據權利要求1所述的計及安全、效率空間的倉面施工機械安全距離計算方法，其特征在于：所述倉面運動實體的物理空間、安全空間及效率空間，是以實體的三維尺寸囊括的空間為物理空間，以物理空間預留的實體安全運行的安全裕度所形成的外擴空間為安全空間，以安全空間預留的實體高效運行距離的外擴空間為效率空間。

3.根據權利要求2所述的計及安全、效率空間的倉面施工機械安全距離計算方法，其特征在于：所述空間基點偏移用實體原始狀態下坐標系Oxyz表示運動后坐標系O′x′y′z的計算式如下

式中x₀，y₀，z₀為運動后坐標系原點O′在基礎坐標系Oxyz中的空間坐標值；

采用三維空間向量及點集的形式表達，在實體的物理空間基礎上，通過空間基點偏移原理，物理空間橫向、縱向和豎向面分別沿X軸、Y軸和Z軸方向偏移距離a₁，a₂，a₃，實現安全空間表達；在物理空間橫向、縱向和豎向面分別沿X軸、Y軸和Z軸方向偏移距離a′₁，a′₂，a′₃，實現效率空間表達；

實體的物理空間以空間向量和點集的形式可表示為：

式中V₀表示實體的點v的集合，代表實體的物理空間，l為實體橫向長度，w為實體縱向寬度，h為實體豎向高度；

實體的物理空間對稱外擴形成安全空間后，根據偏移距離變化值，實體的物理、安全空間的表達式為：

相應地，實體物理空間對稱外擴形成效率空間后，根據偏移距離變化值，實體的物理、安全和效率空間表達式為：

當運動實體旋轉運動后，實體旋轉后的基向量與原始狀態下的基向量之間有一定的夾角，實體上的P點的新坐標(x′，y′，z′)可用P點的舊坐標(x，y，z)及新舊坐標系的坐標軸之間的夾角表示：

式中α_i，β_i，γ_i(i＝1，2，3)為坐標軸之間的夾角，α_i，β_i，γ_i的范圍均為[0，2π]；

在基點平移及旋轉的基礎上，當實體既發生平移運動又發生旋轉運動時，其空間表達式為：

實體的安全空間隨著實體的物理空間運動而變化，物理、安全空間表達為

實體的效率空間隨著實體的物理空間運動而變化，物理、安全和效率空間表達為

式中X，Y，Z分別為實體橫向、縱向、豎向移動的距離，(X，Y，Z)為點M在坐標系Oxyz中的坐標，(x′，y′，z′)為點M在坐標系O′x′y′z中的坐標，Oxyz坐標系原點為O，基向量為O′x′y′z坐標系原點為O′，基向量為