大型结构物吊装的虚拟现实系统

发布时间：2020-04-30 15:09

【摘要】： 我国综合国力不断的增强,国内石油、化工、炼钢、核电等工业规模正在向特大型化发展；炼油装置由原来的几百万吨级发展到近千万吨级甚至过千万吨级；核电建设从2005到2020年已进入发展的第三个阶段,即大规模建设和普及阶段；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意义的课题。针对上述目标和挑战,对大型结构物吊装方案的制定的这个难题,单纯依靠方案制作人员,吊装工程师的经验方式很难解决。为提前排除大型吊装过程中不可行的方案,需要借助虚拟现实的仿真方法,研发一款用于模拟大型结构物吊装过程的仿真的虚拟现实系统。本文对大型结构物的双机协同仿真建立了基于静力学的数学模型,推导求解方法；并且根据双机协同吊装原理进行必要的抽象,建立了双台起重机协同吊装的运动学和动力学模型；在仿真系统的开发过程中,本文使用了开源图形渲染引擎OGRE,开源动力学引擎Bullet作为基础工具；在深入了解和研究相关引擎的基础之上,仿真系统对他们进行了必要的扩展和开发；使用了设计模式的思想,抽象出吊装过程中系统模块之间的关系,建立了适合非特定工况条件下灵活的动态环境建模；根据汽车起重机的工作特点,建立了参数化的汽车起重机的模型；在起重机的仿真过程中引入了有限自动机理论,使得起重机在各种吊装状态下的相互切换得到了稳定的控制,为建立起重机的自动化建立了良好的基础。经过系统的分析和设计,一个健壮的,可维护,可扩展,可复用的,高效的大型结构物的吊装仿真系统建立出来了。此仿真系统的交付和应用情况,说明此仿真系统使得大型结构物吊装方案的制定的效率,安全性得到了提高。大型结构物吊装的工程应用和电子计算机的信息技术融合使得大型结构物的吊装水平得到了提高。
【图文】：

序列,两台起重机,起重机

大型结构物吊装的虚拟现实系统)双台起重机协同工作时，每台起重机操作之间的作业空间不能相互重叠)在协同吊装时，由于牵引钢丝绳角度的变化，每台起重机的负载会发生调整每台起重机的负载是确保安全吊装的条件;(4)对于方案制作人员，吊装方案制定的每一项操作的先后序列是影响吊装的一个关键因素;

双机协同,几何模型,吊装设备

定理2:质点系在势力场中平衡位置是稳定的充分必要条件是系统在平衡位置的势能为极小值[’8]。在前面假设的基础上，图2.2中的吊装设备可以看作重量集中在重心的质点，该几何模型中，唯一的质点(吊装设备)只受到有势力(绳子的拉力和其自身重力)的作用，根据定理1和定理2可以得知:质点系处于静止平衡的充分必要条件是吊装设备的重力势能最小，即吊装设备的重心处在最低的位置[20]。因此，求解稳定静止平衡状态下吊装设备的位置姿态，，转化为求解如下数学优化问题:min(lmp，) 5.t.1}只一。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH21

【引证文献】