塔吊起重机的作业过程建模(源码)【字数：12708】
摘 要港口、建筑等大型施工现场往往需要用到塔吊式起重机，并且需要多起重设备的共同协同工作，多塔吊起重机协同作业是影响作业效率的关键因素。本文针对塔吊起重机的建模细节，以及运动过程为背景，提出塔吊式起重机的三维仿真作业方法。基于Creator 构建了两个塔吊平台三维模型，采用层次结构数据技术和LOD（levels of detail）技术对模型进行了细化，依靠DOF(degrees of freedom)技术实现了塔吊式起重机的吊装运动，塔臂旋转吊装运动。最后对两个塔吊平台的作业系统进行建模仿真，并对协同效果进行分析。
目 录
第一章 论述 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文的研究内容 3
1.4章节结构图 4
1.5本章小结 5
第二章 MultiGen Creator 6
2.1MultiGen creator简介 6
2.2Creator建模工具箱功能介绍 6
2.3Creator工作界面介绍 7
2.4Creator工具的简单介绍 8
2.5选择模式菜单 9
2.6 OpenFlight格式 10
2.7本章小结 11
第三章 塔吊建模过程的详细介绍 12
3.1建模的基本节点 12
3.2构造数据库 13
3.3塔吊模型的数据库结构 14
3.4塔机模型节点说明 15
3.5塔吊建模层次结构的详细说明 15
3.6塔吊起重机的运动 19
3.7本章小结 20
第四章 建模的关键技术 21
4.1LOD技术 21
4.2纹理技术 22
4.2.1用纹理替换多边形技术的详细介绍 22
4.2.2纹理拼贴技术的详细 22
4.3使模型产生运动DOF技术 23
4.4 Switch节点的技术 23
4.5本章小结 24
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第一章 论述
1.1研究背景
塔式起重机起源于欧洲， 塔吊式起重机作为现在大型工程项目的必备工具，有着非常杰出的运、装能力，作业空间大，可以大幅度的减少工程时间，提高工作效率。例如：在港口、大型建筑场地等等。由于塔吊式起重机的十分的庞大，所以通过三维仿真建模来设计塔吊式起重机具有很大优势。因为结构的特殊、荷载以及复杂性，所以三维仿真技术就体现出其优越性，三维仿真技术可以进行实物尺寸的实验，另外其还可以方便的进行参数的修改。利用颜色的深浅，可以给出三维物体中每个点的其所受力的大小。三维仿真还可以将人眼在现实搭建中难以看到的东西，通过电脑模拟出来，让一些不形象的、眼睛看不到的东西可以清晰的表现出来。因为塔吊的架构庞大，所以通过三维模型可以让施工人员精确的看到工程施工的内部构件，方便从内到外准确了解施工进度。当然，就塔吊而言通过三维仿真建模可以模拟新的搭建技术、新的材料、新工艺之后的效果。
三维仿真建模既可以保证在现实施工中的各种细节的准确性，也有非常出色的大局观的把控，可以模拟施工的全工程，提前发现一些在现实搭建中不容易发现的问题以及隐患。相对于不借助三维建模，直接搭建塔吊式起重机也减少了工程项目资金。在本次研究中主要采用了比较流行的MultiGen Creator三维建模软件，来对塔吊进行三维可视化建模，来增加对塔吊的认知。
1.2国内外研究现状
关于塔吊式起重机的仿真建模，在国内外具有一定的研究程度，主要的情况如下：
1)建模现状
从国内外公开的研究文献来看，大型塔式起重机仿真建模主要包括吊装设备以及作业环境建模模块、吊索具计算模块、起重机选型模块、起重机参数化建模模块、吊装仿真模块、计算书和CAD图输出模块以及数据库管理模块。本项研究主要从吊装作业环境建模、起重机参数化建模模块、吊装仿真模块 、三维可视化仿真建模等方面入手展开本课题的综述。
2)塔吊模型的研究
分析塔式起重机作业过程建模需要了解大型吊装仿真的研究， 国内外大型吊装仿真的研究往往关注对吊装工具和对象的设计与仿真上。作为吊装仿真的重要模块，草绘系统的绘制完成是整个仿真顺利进行的前提和首要条件。因此，对草绘系统的研究具有一定的现实意义。草绘系统包括二维草绘及其在三维环境中的实现。该系统的主要任务是模拟出吊装设备、吊装设备附件以及作业环境的图形特征，并将这些特征信息进行存储和读取。同时，在二维环境中要进行图形的编辑和预览等等。就目前的大型吊装的需求，三维仿真建模十分必要。苏柏华提出:新的模块式预浇筑和整体式装配等建设模式的发展,促使了吊装设备尺寸与组件重量增大。这必将对吊装行业提出更高要求。吊装设备的大型化、重型化,使得吊装工艺非常复杂,难度超出了以往的吊装作业。在吊装设备重量越来越大的情况下,大型结构物的吊装成为发展的必然。提高大型结构物吊装过程的吊装方案的高效性,安全性,吊装过程中的行为可预测性成为具有重大的意义。侯晓婷，李昌华对虚拟施工系统中虚拟塔吊动力学建模与仿真做了研究，赵佳宝，冯欣欣葛琳在对基于Unity3D的塔吊建模仿真做了研究，刘明涛，黄炎焱，张绪明，朱广慧对基于多塔吊平台协同的造船作业建模仿真做了相关的研究。这几篇研究的内容虽然都是与塔吊起重机有关，但是主要的研究重点都不是放在利用Creator对塔吊起重机的仿真建模上，所以在利用Creator对塔吊的细节建模仿真上面不是特别的详细，本次研究的重点就是在利用Creator对塔吊的仿真建模。
3)对塔吊运动过程的研究
目 录
第一章 论述 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文的研究内容 3
1.4章节结构图 4
1.5本章小结 5
第二章 MultiGen Creator 6
2.1MultiGen creator简介 6
2.2Creator建模工具箱功能介绍 6
2.3Creator工作界面介绍 7
2.4Creator工具的简单介绍 8
2.5选择模式菜单 9
2.6 OpenFlight格式 10
2.7本章小结 11
第三章 塔吊建模过程的详细介绍 12
3.1建模的基本节点 12
3.2构造数据库 13
3.3塔吊模型的数据库结构 14
3.4塔机模型节点说明 15
3.5塔吊建模层次结构的详细说明 15
3.6塔吊起重机的运动 19
3.7本章小结 20
第四章 建模的关键技术 21
4.1LOD技术 21
4.2纹理技术 22
4.2.1用纹理替换多边形技术的详细介绍 22
4.2.2纹理拼贴技术的详细 22
4.3使模型产生运动DOF技术 23
4.4 Switch节点的技术 23
4.5本章小结 24
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
第一章 论述
1.1研究背景
塔式起重机起源于欧洲， 塔吊式起重机作为现在大型工程项目的必备工具，有着非常杰出的运、装能力，作业空间大，可以大幅度的减少工程时间，提高工作效率。例如：在港口、大型建筑场地等等。由于塔吊式起重机的十分的庞大，所以通过三维仿真建模来设计塔吊式起重机具有很大优势。因为结构的特殊、荷载以及复杂性，所以三维仿真技术就体现出其优越性，三维仿真技术可以进行实物尺寸的实验，另外其还可以方便的进行参数的修改。利用颜色的深浅，可以给出三维物体中每个点的其所受力的大小。三维仿真还可以将人眼在现实搭建中难以看到的东西，通过电脑模拟出来，让一些不形象的、眼睛看不到的东西可以清晰的表现出来。因为塔吊的架构庞大，所以通过三维模型可以让施工人员精确的看到工程施工的内部构件，方便从内到外准确了解施工进度。当然，就塔吊而言通过三维仿真建模可以模拟新的搭建技术、新的材料、新工艺之后的效果。
三维仿真建模既可以保证在现实施工中的各种细节的准确性，也有非常出色的大局观的把控，可以模拟施工的全工程，提前发现一些在现实搭建中不容易发现的问题以及隐患。相对于不借助三维建模，直接搭建塔吊式起重机也减少了工程项目资金。在本次研究中主要采用了比较流行的MultiGen Creator三维建模软件，来对塔吊进行三维可视化建模，来增加对塔吊的认知。
1.2国内外研究现状
关于塔吊式起重机的仿真建模，在国内外具有一定的研究程度，主要的情况如下：
1)建模现状
从国内外公开的研究文献来看，大型塔式起重机仿真建模主要包括吊装设备以及作业环境建模模块、吊索具计算模块、起重机选型模块、起重机参数化建模模块、吊装仿真模块、计算书和CAD图输出模块以及数据库管理模块。本项研究主要从吊装作业环境建模、起重机参数化建模模块、吊装仿真模块 、三维可视化仿真建模等方面入手展开本课题的综述。
2)塔吊模型的研究
分析塔式起重机作业过程建模需要了解大型吊装仿真的研究， 国内外大型吊装仿真的研究往往关注对吊装工具和对象的设计与仿真上。作为吊装仿真的重要模块，草绘系统的绘制完成是整个仿真顺利进行的前提和首要条件。因此，对草绘系统的研究具有一定的现实意义。草绘系统包括二维草绘及其在三维环境中的实现。该系统的主要任务是模拟出吊装设备、吊装设备附件以及作业环境的图形特征，并将这些特征信息进行存储和读取。同时，在二维环境中要进行图形的编辑和预览等等。就目前的大型吊装的需求，三维仿真建模十分必要。苏柏华提出:新的模块式预浇筑和整体式装配等建设模式的发展,促使了吊装设备尺寸与组件重量增大。这必将对吊装行业提出更高要求。吊装设备的大型化、重型化,使得吊装工艺非常复杂,难度超出了以往的吊装作业。在吊装设备重量越来越大的情况下,大型结构物的吊装成为发展的必然。提高大型结构物吊装过程的吊装方案的高效性,安全性,吊装过程中的行为可预测性成为具有重大的意义。侯晓婷，李昌华对虚拟施工系统中虚拟塔吊动力学建模与仿真做了研究，赵佳宝，冯欣欣葛琳在对基于Unity3D的塔吊建模仿真做了研究，刘明涛，黄炎焱，张绪明，朱广慧对基于多塔吊平台协同的造船作业建模仿真做了相关的研究。这几篇研究的内容虽然都是与塔吊起重机有关，但是主要的研究重点都不是放在利用Creator对塔吊起重机的仿真建模上，所以在利用Creator对塔吊的细节建模仿真上面不是特别的详细，本次研究的重点就是在利用Creator对塔吊的仿真建模。
3)对塔吊运动过程的研究
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