基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和仿真技術(shù)的工程機械虛擬監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，人們對遠程監(jiān)控和管理系統(tǒng)的要求越來越高。本文以塔機為具體的研究對象，針對傳統(tǒng)塔機群信息監(jiān)控及碰撞預(yù)警系統(tǒng)的不足，結(jié)合國家863項目(2007AA04Z419)“大型塔式起重機安全狀態(tài)實時監(jiān)控及預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究”，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和仿真技術(shù)開發(fā)塔式起重機遠程虛擬監(jiān)控及碰撞預(yù)警系統(tǒng)。建立塔機運動模型并確定關(guān)鍵運動參數(shù)，通過現(xiàn)場傳感信息驅(qū)動塔機動作，實現(xiàn)了一個三維、具有高度逼真性、實時性、交互性的塔機實時監(jiān)控系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上

2、，利用多層數(shù)據(jù)模型對塔機和現(xiàn)場元素進行多級簡化，通過快速篩選調(diào)度算法，對現(xiàn)場的監(jiān)測對象進行實時碰撞檢測，實現(xiàn)對塔機碰撞事故較為準確的預(yù)警。本文主要研究內(nèi)容包括：1、建立起完善的塔機三維模型與環(huán)境模型庫。根據(jù)塔機的結(jié)構(gòu)與運動特點，分析塔機各部件之間的拓撲關(guān)系，建立起塔機模型部件庫；根據(jù)虛擬場景中的環(huán)境要素特點采用相適應(yīng)的建模技術(shù)完成模型建構(gòu)；同時對于建模技術(shù)的幾個關(guān)鍵問題實現(xiàn)優(yōu)化。2、實現(xiàn)塔機遠程虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的可視化與操作性。基于計算機圖

3、形學(xué)，采用DirectX設(shè)計虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的渲染引擎，既實現(xiàn)了逼真、準確、生動的三維圖像顯示，而且實現(xiàn)了人機交互操作。3、對于塔機虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的視覺呈現(xiàn)能力進行優(yōu)化。從虛擬監(jiān)控系統(tǒng)的3D裁剪、深度緩沖、快速可見性計算三方面進行優(yōu)化研究，不僅提高監(jiān)控平臺畫面呈現(xiàn)的逼真性，而且進一步增強系統(tǒng)的實時性。4、對塔機碰撞系統(tǒng)進行研究。根據(jù)塔機碰撞檢測的特點，對塔機模型和場景內(nèi)其它物體進行建模的優(yōu)化，通過多層數(shù)據(jù)模型和快速篩選調(diào)度算法，實現(xiàn)塔機碰撞的