港口起重機(jī)虛擬安裝演練與裝配方案評(píng)估研究.pdf

1、集裝箱起重機(jī)是為集裝箱運(yùn)輸而建造的專用裝卸搬運(yùn)機(jī)械。集裝箱起重機(jī)笨重而龐大的機(jī)身決定了它無法在廠房內(nèi)進(jìn)行預(yù)裝配，而只能在安放現(xiàn)場進(jìn)行裝配。由于碼頭、貨場等現(xiàn)場環(huán)境通常會(huì)非常復(fù)雜，除了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)備所涉及的安裝序列等問題外，還涉及到待安裝的零部件在現(xiàn)場的放置是否會(huì)導(dǎo)致堵塞等問題。另一方面，安裝零部件的放置位置，大型安裝工具（如門座、吊車）等的停放位置也會(huì)對(duì)集裝箱起重機(jī)的安裝效率造成影響，甚至還影響到集裝箱起重機(jī)能否順利安裝。針對(duì)這些問題，論

2、文研究了虛擬裝配仿真系統(tǒng)中產(chǎn)品模型的繪制與優(yōu)化方法、動(dòng)態(tài)模型的制作與加載，研究了場地零部件布局和裝配序列的配置，研究了系統(tǒng)的關(guān)鍵交互技術(shù)和裝配方案評(píng)估方法，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一套虛擬裝配仿真原型系統(tǒng)。論文的具體研究工作如下:
　　(1)分析了虛擬裝配系統(tǒng)中模型特點(diǎn)，并在實(shí)時(shí)性和真實(shí)性兩個(gè)方面與三維動(dòng)畫的模型特點(diǎn)進(jìn)行了比較。研究了產(chǎn)品模型和工具模型的繪制方法，為了滿足虛擬裝配系統(tǒng)的需求，本文從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和層次結(jié)構(gòu)上優(yōu)化了三維模型。本文

3、采用對(duì)模型進(jìn)行骨骼綁定的方式實(shí)現(xiàn)模型骨骼動(dòng)畫的繪制，并對(duì)三維引擎加載骨骼動(dòng)畫的過程進(jìn)行了描述。
　　(2)研究了起重機(jī)虛擬裝配系統(tǒng)的場地布局方式和裝配序列的配置。首先，對(duì)三維場景布局和二維平面布局進(jìn)行了對(duì)比，并給出了二維平面布局的實(shí)現(xiàn)方式。然后，研究了二維平面布局到三維場景的映射方法，描述了其實(shí)現(xiàn)過程。最后，探討了裝配序列的配置方式，對(duì)配置的操作流程和數(shù)據(jù)處理的方法進(jìn)行了詳細(xì)的描述。
　　(3)研究了虛擬裝配系統(tǒng)中交互和仿真

4、的關(guān)鍵技術(shù)。第一，為了方便用戶與系統(tǒng)交互，本文對(duì)鼠標(biāo)空間拾取進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)了鼠標(biāo)拾取三維對(duì)象的方法，并詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)方法。第二，分析了系統(tǒng)干涉檢測的必要性，給出XNA三維引擎中實(shí)現(xiàn)干涉檢測的基本思路，詳細(xì)描述了實(shí)現(xiàn)過程。其次，提出系統(tǒng)裝配過程中工具路徑規(guī)劃方法，對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)的拾取方式和路徑插補(bǔ)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行詳細(xì)描述。最后，描述了方案評(píng)估的目標(biāo)和評(píng)估方法。
　　(4)設(shè)計(jì)和開發(fā)了面向港口起重機(jī)的虛擬裝配仿真系統(tǒng)。介紹了原型系統(tǒng)的整體框架