基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和仿真技術(shù)的工程機(jī)械虛擬監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。本文以塔機(jī)為具體的研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)塔機(jī)群信息監(jiān)控及碰撞預(yù)警系統(tǒng)的不足，結(jié)合國(guó)家863項(xiàng)目(2007AA04Z419)“大型塔式起重機(jī)安全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控及預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究”，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)塔式起重機(jī)遠(yuǎn)程虛擬監(jiān)控及碰撞預(yù)警系統(tǒng)。建立塔機(jī)運(yùn)動(dòng)模型并確定關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)參數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)傳感信息驅(qū)動(dòng)塔機(jī)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)三維、具有高度逼真性、實(shí)時(shí)性、交互性的塔機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上

2、，利用多層數(shù)據(jù)模型對(duì)塔機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)元素進(jìn)行多級(jí)簡(jiǎn)化，通過(guò)快速篩選調(diào)度算法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)碰撞檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)塔機(jī)碰撞事故較為準(zhǔn)確的預(yù)警。本文主要研究?jī)?nèi)容包括：1、建立起完善的塔機(jī)三維模型與環(huán)境模型庫(kù)。根據(jù)塔機(jī)的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，分析塔機(jī)各部件之間的拓?fù)潢P(guān)系，建立起塔機(jī)模型部件庫(kù)；根據(jù)虛擬場(chǎng)景中的環(huán)境要素特點(diǎn)采用相適應(yīng)的建模技術(shù)完成模型建構(gòu)；同時(shí)對(duì)于建模技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。2、實(shí)現(xiàn)塔機(jī)遠(yuǎn)程虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的可視化與操作性。基于計(jì)算機(jī)圖

3、形學(xué)，采用DirectX設(shè)計(jì)虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的渲染引擎，既實(shí)現(xiàn)了逼真、準(zhǔn)確、生動(dòng)的三維圖像顯示，而且實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互操作。3、對(duì)于塔機(jī)虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的視覺(jué)呈現(xiàn)能力進(jìn)行優(yōu)化。從虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的3D裁剪、深度緩沖、快速可見(jiàn)性計(jì)算三方面進(jìn)行優(yōu)化研究，不僅提高監(jiān)控平臺(tái)畫面呈現(xiàn)的逼真性，而且進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。4、對(duì)塔機(jī)碰撞系統(tǒng)進(jìn)行研究。根據(jù)塔機(jī)碰撞檢測(cè)的特點(diǎn)，對(duì)塔機(jī)模型和場(chǎng)景內(nèi)其它物體進(jìn)行建模的優(yōu)化，通過(guò)多層數(shù)據(jù)模型和快速篩選調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)碰撞的