起重機虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)理論與實踐

第1章緒論0011.1起重機械簡介0011.1.1起重機械的基本類型0011.1.2起重機的基本參數(shù)0011.1.3起重機司機的培訓教育與考核0041.1.4塔式起重機安全操作考核實例0051.2起重機虛擬操作系統(tǒng)0081.2.1虛擬現(xiàn)實技術0081.2.2虛擬操作系統(tǒng)0091.2.3起重機操作系統(tǒng)開發(fā)背景0101.2.4起重機虛擬操作系統(tǒng)的先進性0111.3起重機虛擬操作系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢0111.3.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀0111.3.2國外研究現(xiàn)狀0131.3.3國內(nèi)外發(fā)展趨勢0141.4起重機虛擬操作系統(tǒng)的關鍵技術簡介0141.4.1起重機動態(tài)特性及其在虛擬操作系統(tǒng)中的實現(xiàn)0141.4.2三維實體模型建模技術0151.4.3三維虛擬視景仿真技術0161.4.4三維實體模型的碰撞檢測及碰撞響應016第2章起重機的結(jié)構(gòu)特點及安全操作規(guī)程0172.1橋門式起重機的結(jié)構(gòu)及安全操作規(guī)程0172.1.1橋門式起重機的金屬結(jié)構(gòu)0172.1.2橋門式起重機運行機構(gòu)0192.1.3橋門式起重機安全操作規(guī)程0192.2塔式起重機的結(jié)構(gòu)特點及安全操作規(guī)程0212.2.1塔式起重機金屬結(jié)構(gòu)0212.2.2塔式起重機運行機構(gòu)0232.2.3塔式起重機安全操作規(guī)程0242.3岸邊集裝箱起重機的結(jié)構(gòu)特點及安全操作規(guī)程0252.3.1岸邊集裝箱起重機的金屬結(jié)構(gòu)0252.3.2岸邊集裝箱起重機運行機構(gòu)0262.3.3岸邊集裝箱起重機安全操作規(guī)程027第3章起重機動力學模型及動態(tài)特性分析0303.1橋式起重機動力學模型及動態(tài)特性分析0303.1.1橋式起重機非線性動力學模型0303.1.2橋式起重機實驗臺及非線性化模型驗證0333.1.3橋式起重機線性化模型及動態(tài)特性分析0343.2塔式起重機動力學模型及動態(tài)特性分析0353.2.1塔式起重機非線性動力學模型0353.2.2塔式起重機實驗臺及非線性化模型驗證0383.2.3塔式起重機線性化模型及動態(tài)特性分析0403.3起重機貨物擺動誤差分析0413.3.1模型線性化引起的貨物擺動誤差分析0413.3.2慣性力引起的貨物擺動最大幅值估計0433.3.3忽略起升運動引起的貨物擺動誤差分析0443.4操作環(huán)境不確定性對起重機貨物擺動特性的影響0463.4.1起吊偏擺引起的貨物擺動0463.4.2風載荷對貨物擺動的影響0463.4.3空氣阻力對貨物擺動的影響0483.5門式起重機動力學模型及動態(tài)特性分析0483.5.1門式起重機非線性動力學模型0483.5.2門式起重機線性化模型及動態(tài)特性分析049第4章岸邊集裝箱起重機虛擬操作系統(tǒng)總體設計0514.1岸邊集裝箱起重機操作過程分析0514.1.1岸邊集裝箱起重機運行機構(gòu)分析0514.1.2岸邊集裝箱起重機裝卸船作業(yè)過程分析0524.2岸邊集裝箱起重機虛擬操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計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岸邊集裝箱起重機虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)的軟、硬件平臺0574.3.1系統(tǒng)開發(fā)軟件0574.3.2系統(tǒng)開發(fā)硬件0594.4岸邊集裝箱起重機虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)流程0604.4.1開發(fā)流程簡介0604.4.2開發(fā)流程分析060第5章塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)總體設計0645.1塔式起重機操作過程分析0645.1.1塔式起重機工作過程0645.1.2塔式起重機操作模式0665.2塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)的功能要求0675.3塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)0685.3.1塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)0685.3.2塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)的操作流程0695.4塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)開發(fā)流程0695.4.1系統(tǒng)開發(fā)軟、硬件平臺0705.4.2開發(fā)流程簡介071第6章岸邊集裝箱起重機虛擬操作系統(tǒng)三維實體建模理論與技術0746.1建模軟件Multigen Creator簡介0746.2基于Multigen Creator軟件的建模理論與技術0746.2.1常用建模技巧0756.2.2多自由度DOF建模技術0776.2.3模型優(yōu)化技術0776.3岸邊集裝箱起重機三維實體模型的創(chuàng)建0786.3.1岸邊集裝箱起重機主體結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)0786.3.2岸邊集裝箱起重機層次結(jié)構(gòu)特點分析0816.3.3創(chuàng)建岸邊集裝箱起重機幾何模型0826.3.4創(chuàng)建岸邊集裝箱起重機模型自由度節(jié)點0856.3.5創(chuàng)建吊裝設備幾何模型0856.4岸邊集裝箱起重機虛擬場景模型的創(chuàng)建0866.4.1建模數(shù)據(jù)采集0866.4.2虛擬場景模型創(chuàng)建087第7章塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)三維實體建模理論與技術0907.1虛擬操作系統(tǒng)三維實體建模準備工作0907.1.1數(shù)據(jù)采集0907.1.2數(shù)據(jù)處理0917.2塔式起重機三維實體模型的創(chuàng)建0937.2.1塔式起重機的結(jié)構(gòu)分析0937.2.2塔式起重機建模方案0947.2.3塔式起重機三維實體模型的創(chuàng)建0947.3塔式起重機虛擬場景模型的創(chuàng)建0967.3.1虛擬場景建模方案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)建模的高級建模技術1017.4.1多層次LOD建模技術1017.4.2多自由度DOF建模技術1017.4.3紋理映射技術1027.4.4公告牌技術1027.5模型數(shù)據(jù)庫優(yōu)化技術1037.5.1調(diào)整數(shù)據(jù)庫層次結(jié)構(gòu)1037.5.2實例化技術1037.5.3減少多邊形數(shù)量1047.5.4外部引用技術1047.6虛擬場景建模過程中遇到的問題及解決方案1057.6.1藍邊問題及解決方案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虛擬操作系統(tǒng)三維虛擬視景仿真技術1098.1Vega軟件簡介1098.1.1Lynx圖形界面1098.1.2Vega的API函數(shù)1108.1.3Vega應用程序1118.2Vega驅(qū)動技術1128.2.1Vega應用程序的執(zhí)行流程1128.2.2Vega應用程序的初始化1138.2.3Vega應用程序的編譯1148.3岸邊集裝箱起重機機構(gòu)運動的實現(xiàn)1148.3.1大車機構(gòu)和小車機構(gòu)運動的實現(xiàn)1148.3.2起升機構(gòu)運動的實現(xiàn)1158.3.3駕駛室內(nèi)外多視點的設定1158.3.4集裝箱抓取和就位動作的實現(xiàn)1178.4集卡運動的實現(xiàn)1178.4.1集卡路徑規(guī)劃和導航技術1178.4.2集卡運動的實現(xiàn)1188.5虛擬人行走1198.5.1虛擬人行走技術1198.5.2虛擬人行走的實現(xiàn)1198.6動態(tài)海洋仿真1208.6.1基于Vega Marine模塊仿真動態(tài)海洋技術1208.6.2動態(tài)海洋的實現(xiàn)121第9章塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)三維虛擬視景仿真技術1239.1塔式起重機虛擬操作系統(tǒng)模型驅(qū)動1239.1.1虛擬場景三維模型驅(qū)動1239.1.2塔式起重機三維模型驅(qū)動1259.2塔式起重機機構(gòu)運動的實現(xiàn)1289.2.1塔式起重機聯(lián)動臺的布局1289.2.2起升運動的實現(xiàn)1299.2.3變幅運動的實現(xiàn)1309.2.4回轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)1319.2.5同時起升和回轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)1319.2.6同時起升和變幅運動的實現(xiàn)1329.3貨物擺動的實現(xiàn)1339.3.1貨物擺動特性的簡單描述1339.3.2貨物擺動的實現(xiàn)技術及技巧1349.4特殊效果的渲染1359.4.1云層效果的實現(xiàn)1369.4.2晝夜交替效果的實現(xiàn)1379.4.3大霧效果的實現(xiàn)138第10章三維實體模型的碰撞檢測及碰撞響應14110.1基于Vega的碰撞檢測原理與技術14110.1.1碰撞檢測原理14110.1.2相交矢量方法14210.2碰撞檢測分析14210.3碰撞檢測和碰撞響應的實現(xiàn)14310.3.1吊具的碰撞檢測14410.3.2貨物的碰撞檢測14510.3.3碰撞響應146第11章虛擬操作系統(tǒng)應用程序發(fā)布及系統(tǒng)測試方法14811.1應用程序發(fā)布14811.2系統(tǒng)測試方法14811.3系統(tǒng)性能分析150參考文獻151