起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)理論與實(shí)踐

第1章緒論0011.1起重機(jī)械簡(jiǎn)介0011.1.1起重機(jī)械的基本類型0011.1.2起重機(jī)的基本參數(shù)0011.1.3起重機(jī)司機(jī)的培訓(xùn)教育與考核0041.1.4塔式起重機(jī)安全操作考核實(shí)例0051.2起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)0081.2.1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)0081.2.2虛擬操作系統(tǒng)0091.2.3起重機(jī)操作系統(tǒng)開發(fā)背景0101.2.4起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的先進(jìn)性0111.3起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)0111.3.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀0111.3.2國(guó)外研究現(xiàn)狀0131.3.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)0141.4起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介0141.4.1起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性及其在虛擬操作系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)0141.4.2三維實(shí)體模型建模技術(shù)0151.4.3三維虛擬視景仿真技術(shù)0161.4.4三維實(shí)體模型的碰撞檢測(cè)及碰撞響應(yīng)016第2章起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安全操作規(guī)程0172.1橋門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及安全操作規(guī)程0172.1.1橋門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)0172.1.2橋門式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)0192.1.3橋門式起重機(jī)安全操作規(guī)程0192.2塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安全操作規(guī)程0212.2.1塔式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)0212.2.2塔式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)0232.2.3塔式起重機(jī)安全操作規(guī)程0242.3岸邊集裝箱起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安全操作規(guī)程0252.3.1岸邊集裝箱起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)0252.3.2岸邊集裝箱起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)0262.3.3岸邊集裝箱起重機(jī)安全操作規(guī)程027第3章起重機(jī)動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性分析0303.1橋式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性分析0303.1.1橋式起重機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型0303.1.2橋式起重機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及非線性化模型驗(yàn)證0333.1.3橋式起重機(jī)線性化模型及動(dòng)態(tài)特性分析0343.2塔式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性分析0353.2.1塔式起重機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型0353.2.2塔式起重機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及非線性化模型驗(yàn)證0383.2.3塔式起重機(jī)線性化模型及動(dòng)態(tài)特性分析0403.3起重機(jī)貨物擺動(dòng)誤差分析0413.3.1模型線性化引起的貨物擺動(dòng)誤差分析0413.3.2慣性力引起的貨物擺動(dòng)最大幅值估計(jì)0433.3.3忽略起升運(yùn)動(dòng)引起的貨物擺動(dòng)誤差分析0443.4操作環(huán)境不確定性對(duì)起重機(jī)貨物擺動(dòng)特性的影響0463.4.1起吊偏擺引起的貨物擺動(dòng)0463.4.2風(fēng)載荷對(duì)貨物擺動(dòng)的影響0463.4.3空氣阻力對(duì)貨物擺動(dòng)的影響0483.5門式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)模型及動(dòng)態(tài)特性分析0483.5.1門式起重機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型0483.5.2門式起重機(jī)線性化模型及動(dòng)態(tài)特性分析049第4章岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)0514.1岸邊集裝箱起重機(jī)操作過程分析0514.1.1岸邊集裝箱起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析0514.1.2岸邊集裝箱起重機(jī)裝卸船作業(yè)過程分析0524.2岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0544.2.1虛擬操作系統(tǒng)功能要求分析0554.2.2虛擬操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成0564.2.3虛擬操作系統(tǒng)操作流程0574.3岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)的軟、硬件平臺(tái)0574.3.1系統(tǒng)開發(fā)軟件0574.3.2系統(tǒng)開發(fā)硬件0594.4岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)流程0604.4.1開發(fā)流程簡(jiǎn)介0604.4.2開發(fā)流程分析060第5章塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)0645.1塔式起重機(jī)操作過程分析0645.1.1塔式起重機(jī)工作過程0645.1.2塔式起重機(jī)操作模式0665.2塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的功能要求0675.3塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)0685.3.1塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)0685.3.2塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)的操作流程0695.4塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)流程0695.4.1系統(tǒng)開發(fā)軟、硬件平臺(tái)0705.4.2開發(fā)流程簡(jiǎn)介071第6章岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)三維實(shí)體建模理論與技術(shù)0746.1建模軟件Multigen Creator簡(jiǎn)介0746.2基于Multigen Creator軟件的建模理論與技術(shù)0746.2.1常用建模技巧0756.2.2多自由度DOF建模技術(shù)0776.2.3模型優(yōu)化技術(shù)0776.3岸邊集裝箱起重機(jī)三維實(shí)體模型的創(chuàng)建0786.3.1岸邊集裝箱起重機(jī)主體結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)0786.3.2岸邊集裝箱起重機(jī)層次結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析0816.3.3創(chuàng)建岸邊集裝箱起重機(jī)幾何模型0826.3.4創(chuàng)建岸邊集裝箱起重機(jī)模型自由度節(jié)點(diǎn)0856.3.5創(chuàng)建吊裝設(shè)備幾何模型0856.4岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬場(chǎng)景模型的創(chuàng)建0866.4.1建模數(shù)據(jù)采集0866.4.2虛擬場(chǎng)景模型創(chuàng)建087第7章塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)三維實(shí)體建模理論與技術(shù)0907.1虛擬操作系統(tǒng)三維實(shí)體建模準(zhǔn)備工作0907.1.1數(shù)據(jù)采集0907.1.2數(shù)據(jù)處理0917.2塔式起重機(jī)三維實(shí)體模型的創(chuàng)建0937.2.1塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)分析0937.2.2塔式起重機(jī)建模方案0947.2.3塔式起重機(jī)三維實(shí)體模型的創(chuàng)建0947.3塔式起重機(jī)虛擬場(chǎng)景模型的創(chuàng)建0967.3.1虛擬場(chǎng)景建模方案0967.3.2建筑物模型0977.3.3樹木模型0987.3.4山體模型0997.3.5地面、路面模型1007.4用于系統(tǒng)建模的高級(jí)建模技術(shù)1017.4.1多層次LOD建模技術(shù)1017.4.2多自由度DOF建模技術(shù)1017.4.3紋理映射技術(shù)1027.4.4公告牌技術(shù)1027.5模型數(shù)據(jù)庫(kù)優(yōu)化技術(shù)1037.5.1調(diào)整數(shù)據(jù)庫(kù)層次結(jié)構(gòu)1037.5.2實(shí)例化技術(shù)1037.5.3減少多邊形數(shù)量1047.5.4外部引用技術(shù)1047.6虛擬場(chǎng)景建模過程中遇到的問題及解決方案1057.6.1藍(lán)邊問題及解決方案1057.6.2面閃爍問題及解決方案1057.6.3模型在場(chǎng)景中自由漂移問題及解決方案106第8章岸邊集裝箱起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)三維虛擬視景仿真技術(shù)1098.1Vega軟件簡(jiǎn)介1098.1.1Lynx圖形界面1098.1.2Vega的API函數(shù)1108.1.3Vega應(yīng)用程序1118.2Vega驅(qū)動(dòng)技術(shù)1128.2.1Vega應(yīng)用程序的執(zhí)行流程1128.2.2Vega應(yīng)用程序的初始化1138.2.3Vega應(yīng)用程序的編譯1148.3岸邊集裝箱起重機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1148.3.1大車機(jī)構(gòu)和小車機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1148.3.2起升機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1158.3.3駕駛室內(nèi)外多視點(diǎn)的設(shè)定1158.3.4集裝箱抓取和就位動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)1178.4集卡運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1178.4.1集卡路徑規(guī)劃和導(dǎo)航技術(shù)1178.4.2集卡運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1188.5虛擬人行走1198.5.1虛擬人行走技術(shù)1198.5.2虛擬人行走的實(shí)現(xiàn)1198.6動(dòng)態(tài)海洋仿真1208.6.1基于Vega Marine模塊仿真動(dòng)態(tài)海洋技術(shù)1208.6.2動(dòng)態(tài)海洋的實(shí)現(xiàn)121第9章塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)三維虛擬視景仿真技術(shù)1239.1塔式起重機(jī)虛擬操作系統(tǒng)模型驅(qū)動(dòng)1239.1.1虛擬場(chǎng)景三維模型驅(qū)動(dòng)1239.1.2塔式起重機(jī)三維模型驅(qū)動(dòng)1259.2塔式起重機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1289.2.1塔式起重機(jī)聯(lián)動(dòng)臺(tái)的布局1289.2.2起升運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1299.2.3變幅運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1309.2.4回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1319.2.5同時(shí)起升和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1319.2.6同時(shí)起升和變幅運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1329.3貨物擺動(dòng)的實(shí)現(xiàn)1339.3.1貨物擺動(dòng)特性的簡(jiǎn)單描述1339.3.2貨物擺動(dòng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)及技巧1349.4特殊效果的渲染1359.4.1云層效果的實(shí)現(xiàn)1369.4.2晝夜交替效果的實(shí)現(xiàn)1379.4.3大霧效果的實(shí)現(xiàn)138第10章三維實(shí)體模型的碰撞檢測(cè)及碰撞響應(yīng)14110.1基于Vega的碰撞檢測(cè)原理與技術(shù)14110.1.1碰撞檢測(cè)原理14110.1.2相交矢量方法14210.2碰撞檢測(cè)分析14210.3碰撞檢測(cè)和碰撞響應(yīng)的實(shí)現(xiàn)14310.3.1吊具的碰撞檢測(cè)14410.3.2貨物的碰撞檢測(cè)14510.3.3碰撞響應(yīng)146第11章虛擬操作系統(tǒng)應(yīng)用程序發(fā)布及系統(tǒng)測(cè)試方法14811.1應(yīng)用程序發(fā)布14811.2系統(tǒng)測(cè)試方法14811.3系統(tǒng)性能分析150參考文獻(xiàn)151