基于PC平臺CAVE系統(tǒng)的集裝箱裝卸仿真系統(tǒng)的研究.pdf

1、集裝箱裝卸的效率和安全是制約集裝箱運輸效率和安全的重要因素，因此，需要加強(qiáng)起重機(jī)操作人員的培訓(xùn)，提高其業(yè)務(wù)水平。和傳統(tǒng)的培訓(xùn)系統(tǒng)相比，采用仿真系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)不僅提高了訓(xùn)練質(zhì)量，而且縮短了訓(xùn)練周期；既不影響港口的正常生產(chǎn)，也可杜絕由培訓(xùn)引發(fā)的事故。 岸邊集裝箱起重機(jī)模擬器的關(guān)鍵技術(shù)包括：系統(tǒng)的運動模型，虛擬場景，顯示及控制系統(tǒng)等。本文作者著重研究了系統(tǒng)的運動模型，建立了虛擬場景并搭建了基于PC平臺的CAVE系統(tǒng)作為顯示系統(tǒng)。

2、 集裝箱起重機(jī)起升機(jī)制的高度復(fù)雜性使得系統(tǒng)的動力學(xué)模型極其復(fù)雜。外界的影響可以使吊具產(chǎn)生不規(guī)則的振動，即使在沒有外力影響的情況下，慣性作用也可以使吊具產(chǎn)生擺動。在建立系統(tǒng)的運動模型時，以往的方法都是把纜繩和貨物組成的系統(tǒng)當(dāng)作單擺來建立模型，本文在吊具的模型中加入了一個傾斜角并用Euler-Lagrange方程建立了系統(tǒng)的運動方程。該模型可以模擬吊具隨纜繩的不規(guī)則擺動及吊具由于慣性作用而產(chǎn)生的擺動，還可以模擬在減搖控制裝置起作用時，貨物搖

3、擺角的收斂情況。 集裝箱裝卸模擬器的碰撞模型是在三維空間中完成的。在集裝箱裝卸模擬器的碰撞模型中存在著許多不確定因素，如當(dāng)?shù)跗鸺b箱之前，運動的物體只有吊具，當(dāng)集裝箱被吊起后，運動的物體就變成吊具與集裝箱組成的系統(tǒng)，吊具上的四個導(dǎo)板是單獨驅(qū)動的，而且吊具還會不規(guī)則的擺動，這些使碰撞模型變得很復(fù)雜。本文采用基于包圍盒樹的碰撞檢測在虛擬場景中進(jìn)行實時的檢測。根據(jù)實體的受力情況，采用動量定理計算出碰撞引起的實體速度的變化，并以新的實體

4、運動速度為初速度建立新的實體運動方程。本系統(tǒng)中的碰撞模型可以模擬垂直和水平方向的碰撞效果。 虛擬的港口環(huán)境用MultiGenCreator建立，虛擬系統(tǒng)的實時引擎由Vtree4.02SDK驅(qū)動。在虛擬場景中可以模擬霧、雨、雪等天氣情況并可模擬它們的聲音。 視景系統(tǒng)采用基于PC平臺的CAVE系統(tǒng)。 本文還包括教練臺系統(tǒng)的設(shè)計和部分功能的實現(xiàn)。該系統(tǒng)可以完成的主要功能包括：場景參數(shù)設(shè)置、操作訓(xùn)練環(huán)境設(shè)定、船舶配載集裝