计算机辅助吊装选型及碰撞检测研究

发布时间：2017-04-07 23:12

  本文关键词：计算机辅助吊装选型及碰撞检测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：起重机吊装广泛的应用在各个领域,并在国家经济建设中有着重要的地位。随着起重机吊装行业的不断发展,起重机吊装逐渐大型化、重型化,吊装环境变的复杂化。随着这些变化起重机吊装的安全问题也成为了吊装过程重要考虑问题之一。因此,为了解决吊装过程中潜在的作业安全问题,本文对汽车起重机选型、起重机建模仿真、虚拟吊装碰撞检测三方面进行了研究,并将研究内容通过三种实际情况进行了仿真实验。本文的研究内容如下:(1)汽车起重机选型研究。研究分析汽车起重机技术参数、汽车起重机吊装过程基本操作以及汽车起重机吊装工艺流程,为起重机选型与吊装仿真打下良好的基础。通过分析汽车起重机选型的影响因素,提出起重性能计算、吊臂与吊装物距离计算完成汽车起重机选型。(2)基于Webots起重机建模及控制仿真。研究Webots仿真软件虚拟吊装中三维场景的构建方式、节点结构以及汽车起重机在Webots仿真环境下主要属性参数。根据研究结果对汽车起重机虚拟吊装复杂场景建模以及对汽车起重机结构设计,完成在场景树中汽车起重机各机构模型设计并设计吊装仿真汽车起重机运动控制程序。(3)虚拟吊装碰撞检测算法。分析碰撞检测算法完整性、精确性、实时性,并结合汽车起重机虚拟吊装仿真的特点,提出基于AABB包围盒和层次包围盒树方法对虚拟吊装碰撞检测算法。首先,对层次包围盒度进行选择,然后,对汽车起重机层次包围盒树设计与构建,对层次包围盒进行相交测试,完成汽车起重机碰撞检测算法。(4)碰撞检测算法在仿真系统中实现。介绍虚拟吊装仿真系统,并对各模块及相互之间的关系进行说明。通过文字截图的方式展现出起重机模型、吊装场景模型、碰撞检测模型。在三种典型的吊装环境下实现三维模拟吊装仿真实验。验证了本文研究部分在Webots仿真虚拟吊装中可以快速有效地制定出吊装方案,辅助施工人员顺利地完成吊装作业,降低吊装过程中的作业风险。
【关键词】：汽车起重机 碰撞检测 起重机选型 Webots 吊装仿真
【学位授予单位】：北方民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.64;TP391.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 吊装仿真研究现状10-12
• 1.2.2 碰撞检测算法研究现状12-13
• 1.3 本文的研究内容13-14
• 1.4 本文的章节安排14-15
• 第2章 汽车起重机选型研究15-23
• 2.1 汽车起重机工作原理分析15-18
• 2.1.1 汽车起重机技术参数15-16
• 2.1.2 汽车起重机基本操作16-17
• 2.1.3 吊装作业流程17-18
• 2.2 汽车起重机选型实现18-22
• 2.2.1 汽车起重机选型影响因素18
• 2.2.2 起重性能计算18-21
• 2.2.3 吊臂与吊装物距离计算21-22
• 2.3 本章小结22-23
• 第3章 基于Webots起重机建模及控制仿真23-31
• 3.1 Webots开发软件概述23-26
• 3.1.1 Webots软件功能介绍23-24
• 3.1.2 节点结构分析24-26
• 3.2 汽车起重机模型设计26-29
• 3.2.1 仿真环境建模26
• 3.2.2 汽车起重机结构设计26-27
• 3.2.3 在场景树中对汽车起重机建模27-29
• 3.3 运动控制设计29-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 虚拟吊装碰撞检测算法31-37
• 4.1 虚拟吊装碰撞检测特点分析31
• 4.2 层次包围盒碰撞检测算法31-34
• 4.2.1 层次包围盒算法介绍32-33
• 4.2.2 层次包围盒算法分析33-34
• 4.3 虚拟吊装碰撞检测34-36
• 4.3.1 层次包围盒度的选择34
• 4.3.2 汽车起重机层次包围盒树的构建34-35
• 4.3.3 层次包围盒的相交测试35-36
• 4.4 本章小结36-37
• 第5章 碰撞检测算法在仿真系统中实现37-44
• 5.1 虚拟吊装仿真系统37
• 5.2 仿真模型与碰撞检测实现37-39
• 5.2.1 起重机模拟37-38
• 5.2.2 吊装环境模拟38
• 5.2.3 碰撞检测模拟38-39
• 5.3 仿真实验与分析39-43
• 5.3.1 吊装物与起重机机身的碰撞检测39-41
• 5.3.2 障碍物与起重臂的碰撞检测41-42
• 5.3.3 吊装物与障碍物的碰撞检测42-43
• 5.4 本章小结43-44
• 第6章 总结与展望44-46
• 6.1 总结44
• 6.2 展望44-46
• 参考文献46-51
• 致谢51-52
• 个人简介52

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