面向吊装的三维虚拟仿真系统设计与实现.pdfVIP

维普资讯 学兔兔 3 0卷第1 jgJ 2008 q-：2 J J 。 电 悉 川jon VO1．3O NO．1 Feb ． 2OO8 ·昂装莰术 面向吊装的三维虚拟仿真系统设计与实现 杨煦斌’ 王欣’孔维东 高顺德’ 李敬泽 (1大连理工大学工程机械学院辽宁大连 1 16023 2中石化第二建设公司，江苏南京 210046) 摘 要 为快速制定合理可靠的吊装方案，针对移动式起重机建立了基于OI)enGL技术的三维虚拟仿真系统， 阐述了系统结构框架与功能，及设计方案与方法。通过实例仿真，验证了系统的可操作性和实用性， 表明了系统的良好可视化效果。 关键字 吊装 系统框架 仿真系统 中图分类号 TU O 文献标识码 B 文章编号 1672 9323(2008)0l 0007—01 移动式起重机被广泛地应用在快速发展的石油化 通用性不强。另外美国开发了Lift Planner专业软件， 工、海洋工程、桥梁建设、风电核电等行业中百吨级甚 偏重于仿真但没有校核计算功能。其它一些软件，如加 至千吨级的超大型设备的吊装工程中。随着吊装工作 拿大公司的Vortex Simulation Platform软件、Pro- 现场环境日益复杂，多台起重机的协同作业也越来越 fessional Training Simulator软件，更多注重培训模 普遍。负责吊装行业的施工企业为能安全顺利地完成 拟等方面，需要昂贵的硬件支持，不完全适用于吊装仿 吊装工作，必须统筹安排起重机资源，精确详细地设计 真。国内市场上所见到的是浙江开元安装集团有限公 吊装方案，以保证吊装工作的可靠、合理及高效。因此 司研发的吊装专家Vista系统，是面向吊装业的专用软 吊装方案的制定是吊装作业的首要环节，吊装方案的 件，用于起重机吊装工况核算和优化的校核软件，取得 好坏直接影响得到吊装作业的工作量、成本及可行性 了良好效果。但缺乏三维模拟演示的逼真效果。在三维 等。但目前吊装方案设计仍停留在简单的手工计算，二 模拟方面文献『4 用OpenGL对船载特种起重机进行三维 维图绘制等传统模式，难以快速高效地适应当前复杂 图形建模，实现了在各种海况下船载特种起重机工作 而大型的吊装工程。吊装工作的一般流程如图l所示。 状态的仿真。本课题组也进行了一定的尝试，采用 由于平衡梁、索具、吊耳等辅助设备繁多、起重机的起 3Dmax软件取得了很好的吊装模拟效果，但不能实现 重性能参数数据量巨大，手工进行校核计算和选择满 场景设备的参数化及交互操作。为此，本文基于 足工况要求的起重机的工作非常繁琐，吊装方案确定 OpenGL技术自行研发了三维引擎、融计算、有限元分 后的不可见性直接影响吊装工程师对方案分析的工作 析、场景起重设备参数化、三维模拟于一体的三维吊装 效率和可行性。为此，有必要结合现代设计方法和计算 虚拟仿真系统，实现良好的人机交互界面，提高吊装方 机技术研制一套行之有效的三维虚拟仿真系统。 案设计的可靠性，缩短设计周期，以提前排除不可行方 案及预防可能出现的吊装事故。 1 三维吊装仿真系统组成与功能 本系统是在调研各大型吊装工程的基础上，采用 面向对象方法…，基于OpenGL技术而建立的。运行环