起重机虚拟操作系统开发理论与实践PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 起重机械简介 1

1.1.1 起重机械的基本类型 1

1.1.2 起重机的基本参数 1

1.1.3 起重机司机的培训教育与考核 4

1.1.4 塔式起重机安全操作考核实例 5

1.2 起重机虚拟操作系统 8

1.2.1 虚拟现实技术 8

1.2.2 虚拟操作系统 9

1.2.3 起重机操作系统开发背景 10

1.2.4 起重机虚拟操作系统的先进性 11

1.3 起重机虚拟操作系统的国内外研究现状及发展趋势 11

1.3.1 国内研究现状 11

1.3.2 国外研究现状 13

1.3.3 国内外发展趋势 14

1.4 起重机虚拟操作系统的关键技术简介 14

1.4.1 起重机动态特性及其在虚拟操作系统中的实现 14

1.4.2 三维实体模型建模技术 15

1.4.3 三维虚拟视景仿真技术 16

1.4.4 三维实体模型的碰撞检测及碰撞响应 16

第2章 起重机的结构特点及安全操作规程 17

2.1 桥门式起重机的结构及安全操作规程 17

2.1.1 桥门式起重机的金属结构 17

2.1.2 桥门式起重机运行机构 19

2.1.3 桥门式起重机安全操作规程 19

2.2 塔式起重机的结构特点及安全操作规程 21

2.2.1 塔式起重机金属结构 21

2.2.2 塔式起重机运行机构 23

2.2.3 塔式起重机安全操作规程 24

2.3 岸边集装箱起重机的结构特点及安全操作规程 25

2.3.1 岸边集装箱起重机的金属结构 25

2.3.2 岸边集装箱起重机运行机构 26

2.3.3 岸边集装箱起重机安全操作规程 27

第3章 起重机动力学模型及动态特性分析 30

3.1 桥式起重机动力学模型及动态特性分析 30

3.1.1 桥式起重机非线性动力学模型 30

3.1.2 桥式起重机实验台及非线性化模型验证 33

3.1.3 桥式起重机线性化模型及动态特性分析 34

3.2 塔式起重机动力学模型及动态特性分析 35

3.2.1 塔式起重机非线性动力学模型 35

3.2.2 塔式起重机实验台及非线性化模型验证 38

3.2.3 塔式起重机线性化模型及动态特性分析 40

3.3 起重机货物摆动误差分析 41

3.3.1 模型线性化引起的货物摆动误差分析 41

3.3.2 惯性力引起的货物摆动最大幅值估计 43

3.3.3 忽略起升运动引起的货物摆动误差分析 44

3.4 操作环境不确定性对起重机货物摆动特性的影响 46

3.4.1 起吊偏摆引起的货物摆动 46

3.4.2 风载荷对货物摆动的影响 46

3.4.3 空气阻力对货物摆动的影响 48

3.5 门式起重机动力学模型及动态特性分析 48

3.5.1 门式起重机非线性动力学模型 48

3.5.2 门式起重机线性化模型及动态特性分析 49

第4章 岸边集装箱起重机虚拟操作系统总体设计 51

4.1 岸边集装箱起重机操作过程分析 51

4.1.1 岸边集装箱起重机运行机构分析 51

4.1.2 岸边集装箱起重机装卸船作业过程分析 52

4.2 岸边集装箱起重机虚拟操作系统结构设计 54

4.2.1 虚拟操作系统功能要求分析 55

4.2.2 虚拟操作系统结构组成 56

4.2.3 虚拟操作系统操作流程 57

4.3 岸边集装箱起重机虚拟操作系统开发的软、硬件平台 57

4.3.1 系统开发软件 57

4.3.2 系统开发硬件 59

4.4 岸边集装箱起重机虚拟操作系统开发流程 60

4.4.1 开发流程简介 60

4.4.2 开发流程分析 60

第5章 塔式起重机虚拟操作系统总体设计 64

5.1 塔式起重机操作过程分析 64

5.1.1 塔式起重机工作过程 64

5.1.2 塔式起重机操作模式 66

5.2 塔式起重机虚拟操作系统的功能要求 67

5.3 塔式起重机虚拟操作系统结构 68

5.3.1 塔式起重机虚拟操作系统的结构 68

5.3.2 塔式起重机虚拟操作系统的操作流程 69

5.4 塔式起重机虚拟操作系统开发流程 69

5.4.1 系统开发软、硬件平台 70

5.4.2 开发流程简介 71

第6章 岸边集装箱起重机虚拟操作系统三维实体建模理论与技术 74

6.1 建模软件Multigen Creator简介 74

6.2 基于Multigen Creator软件的建模理论与技术 74

6.2.1 常用建模技巧 75

6.2.2 多自由度DOF建模技术 77

6.2.3 模型优化技术 77

6.3 岸边集装箱起重机三维实体模型的创建 78

6.3.1 岸边集装箱起重机主体结构和几何参数 78

6.3.2 岸边集装箱起重机层次结构特点分析 81

6.3.3 创建岸边集装箱起重机几何模型 82

6.3.4 创建岸边集装箱起重机模型自由度节点 85

6.3.5 创建吊装设备几何模型 85

6.4 岸边集装箱起重机虚拟场景模型的创建 86

6.4.1 建模数据采集 86

6.4.2 虚拟场景模型创建 87

第7章 塔式起重机虚拟操作系统三维实体建模理论与技术 90

7.1 虚拟操作系统三维实体建模准备工作 90

7.1.1 数据采集 90

7.1.2 数据处理 91

7.2 塔式起重机三维实体模型的创建 93

7.2.1 塔式起重机的结构分析 93

7.2.2 塔式起重机建模方案 94

7.2.3 塔式起重机三维实体模型的创建 94

7.3 塔式起重机虚拟场景模型的创建 96

7.3.1 虚拟场景建模方案 96

7.3.2 建筑物模型 97

7.3.3 树木模型 98

7.3.4 山体模型 99

7.3.5 地面、路面模型 100

7.4 用于系统建模的高级建模技术 101

7.4.1 多层次LOD建模技术 101

7.4.2 多自由度DOF建模技术 101

7.4.3 纹理映射技术 102

7.4.4 公告牌技术 102

7.5 模型数据库优化技术 103

7.5.1 调整数据库层次结构 103

7.5.2 实例化技术 103

7.5.3 减少多边形数量 104

7.5.4 外部引用技术 104

7.6 虚拟场景建模过程中遇到的问题及解决方案 105

7.6.1 蓝边问题及解决方案 105

7.6.2 面闪烁问题及解决方案 105

7.6.3 模型在场景中自由漂移问题及解决方案 106

第8章 岸边集装箱起重机虚拟操作系统三维虚拟视景仿真技术 109

8.1 Vega软件简介 109

8.1.1 Lynx图形界面 109

8.1.2 Vega的 API函数 110

8.1.3 Vega应用程序 111

8.2 Vega驱动技术 112

8.2.1 Vega应用程序的执行流程 112

8.2.2 Vega应用程序的初始化 113

8.2.3 Vega应用程序的编译 114

8.3 岸边集装箱起重机机构运动的实现 114

8.3.1 大车机构和小车机构运动的实现 114

8.3.2 起升机构运动的实现 115

8.3.3 驾驶室内外多视点的设定 115

8.3.4 集装箱抓取和就位动作的实现 117

8.4 集卡运动的实现 117

8.4.1 集卡路径规划和导航技术 117

8.4.2 集卡运动的实现 118

8.5 虚拟人行走 119

8.5.1 虚拟人行走技术 119

8.5.2 虚拟人行走的实现 119

8.6 动态海洋仿真 120

8.6.1 基于Vega Marine模块仿真动态海洋技术 120

8.6.2 动态海洋的实现 121

第9章 塔式起重机虚拟操作系统三维虚拟视景仿真技术 123

9.1 塔式起重机虚拟操作系统模型驱动 123

9.1.1 虚拟场景三维模型驱动 123

9.1.2 塔式起重机三维模型驱动 125

9.2 塔式起重机机构运动的实现 128

9.2.1 塔式起重机联动台的布局 128

9.2.2 起升运动的实现 129

9.2.3 变幅运动的实现 130

9.2.4 回转运动的实现 131

9.2.5 同时起升和回转运动的实现 131

9.2.6 同时起升和变幅运动的实现 132

9.3 货物摆动的实现 133

9.3.1 货物摆动特性的简单描述 133

9.3.2 货物摆动的实现技术及技巧 134

9.4 特殊效果的渲染 135

9.4.1 云层效果的实现 136

9.4.2 昼夜交替效果的实现 137

9.4.3 大雾效果的实现 138

第10章 三维实体模型的碰撞检测及碰撞响应 141

10.1 基于Vega的碰撞检测原理与技术 141

10.1.1 碰撞检测原理 141

10.1.2 相交矢量方法 142

10.2 碰撞检测分析 142

10.3 碰撞检测和碰撞响应的实现 143

10.3.1 吊具的碰撞检测 144

10.3.2 货物的碰撞检测 145

10.3.3 碰撞响应 146

第11章 虚拟操作系统应用程序发布及系统测试方法 148

11.1 应用程序发布 148

11.2 系统测试方法 148

11.3 系统性能分析 150

参考文献 151