塔式起重機(jī)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的建模仿真研究.pdf

1、塔式起重機(jī)具有工作幅度大、覆蓋面積廣、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于建筑施工現(xiàn)場(chǎng)。塔式起重機(jī)的操作直接影響到人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以我國(guó)法律規(guī)定新司機(jī)必須到政府批準(zhǔn)的培訓(xùn)中心參加培訓(xùn)，取得資格證書后方可從事此項(xiàng)工作。由于塔機(jī)司機(jī)高空作業(yè)，危險(xiǎn)性高、環(huán)境惡劣，給培訓(xùn)工作帶來了困難，因此迫切需要建立一個(gè)塔式起重機(jī)駕駛模擬平臺(tái)。我國(guó)尚沒有開發(fā)塔式起重機(jī)模擬駕駛平臺(tái)，對(duì)這一系統(tǒng)的研究也不多，在中外文獻(xiàn)中有一些關(guān)于塔式起重機(jī)模擬系統(tǒng)開發(fā)的報(bào)道，

2、但是所見實(shí)物很少。本文根據(jù)實(shí)際需求，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，VR)對(duì)塔式起重機(jī)操作進(jìn)行視景仿真，開發(fā)出一套塔式起重機(jī)模擬駕駛視景仿真系統(tǒng)。主要研究工作如下： 1.確定塔式起重機(jī)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外起重設(shè)備模擬訓(xùn)練技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，通過分析塔式起重機(jī)的操作特點(diǎn)和仿真要求，確定了塔式起重機(jī)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，并驗(yàn)證了方案的可行性。 2.建立了

3、塔式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù)塔式起重機(jī)運(yùn)動(dòng)特性，利用Lagrange-Euler運(yùn)動(dòng)方程，研究并建立了塔式起重機(jī)進(jìn)行變幅、回轉(zhuǎn)和起升三種運(yùn)動(dòng)工況的動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其線性化，得到塔式起重機(jī)三種運(yùn)動(dòng)的仿真動(dòng)力學(xué)模型，為實(shí)現(xiàn)逼真的視景效果奠定了理論基礎(chǔ)。 3.建立了塔式起重機(jī)三維實(shí)體模型。在分析塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用建模軟件MultiGen Creator建立了塔式起重機(jī)三維實(shí)體模型，并研究了建模過程中的關(guān)鍵技術(shù)和模型優(yōu)化技術(shù)。

4、 4.實(shí)現(xiàn)了塔式起重機(jī)視景仿真功能。利用軟件Vega及其圖形界面Lynx中加載三維模型，配置虛擬場(chǎng)景，構(gòu)建出一個(gè)虛擬視景仿真環(huán)境。根據(jù)塔式起重機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，利用VC++和Vega,實(shí)現(xiàn)了塔式起重機(jī)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)的視景顯示，并分析和研究了塔式起重機(jī)訓(xùn)練仿真系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題。 仿真結(jié)果表明本系統(tǒng)具有較高的真實(shí)度，為塔式起重機(jī)視景仿真做了準(zhǔn)備工作，為模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)培養(yǎng)高素質(zhì)的塔式起重機(jī)操作人員、降低培訓(xùn)成