發(fā)布時間：2017-09-13 19:23

  本文關(guān)鍵詞：塔式起重機操作培訓(xùn)模擬系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：塔式起重機在工程建設(shè)中的應(yīng)用十分廣泛,具有起升高度高、回轉(zhuǎn)半徑大、適用范圍廣、工作效率高等特點,是工程建設(shè)設(shè)備的主力軍。其屬于涉及生命安全的特種設(shè)備,由于人為操作不當造成的事故時有發(fā)生,培訓(xùn)合格的塔式起重機司機成為預(yù)防和減少事故的有效途徑。但是,傳統(tǒng)的培訓(xùn)和考核存在效率低、成本高、安全性差等問題,研究并開發(fā)性能卓越、功能完善的操作培訓(xùn)模擬系統(tǒng)來輔助甚至替代傳統(tǒng)培訓(xùn),是解決這一問題的有效方法之一。本文從安全監(jiān)督部門培訓(xùn)和考核塔式起重機司機的角度出發(fā),提出了一種基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的培訓(xùn)考核模擬系統(tǒng)。通過在Virtools軟件平臺上構(gòu)建交互式的三維視景仿真模塊,結(jié)合實際司機室座椅和六自由度平臺等設(shè)備,模擬司機在真實塔式起重機上進行培訓(xùn)和考核時的操作以及反應(yīng)。本文首先根據(jù)實際培訓(xùn)考核的需要,提出了該系統(tǒng)所需具備的功能,以此為目標完成了系統(tǒng)總體方案的設(shè)計。隨后重點研究了起升鋼絲繩的柔性建模方法,結(jié)合Virtools軟件的物理系統(tǒng)和Curve曲線,實現(xiàn)了鋼絲繩的柔性仿真,包括鋼絲繩的懸鏈線表達和擺動仿真；依據(jù)單位力法方程,求解雙吊點水平臂架的撓曲線方程,對臂架變形進行了分析研究；運用虛擬樣機技術(shù),求解司機室的位姿參數(shù),得到與六自由度平臺的接口參數(shù)；依據(jù)考核標準,建立考核評價體系,加入碰撞檢測功能,實現(xiàn)自動評分機制。最后,研究了系統(tǒng)關(guān)鍵功能的實現(xiàn),并通過算例驗證了系統(tǒng)操作的可行性。本文研究開發(fā)的塔式起重機操作培訓(xùn)模擬系統(tǒng),除具有用真實塔式起重機進行培訓(xùn)考核操作所需的功能之外,還具備了傳統(tǒng)考核不便實現(xiàn)的功能,如對超力矩、超起重量這樣嚴重事故的模擬,使學員產(chǎn)生直觀的印象,可有效減少安全事故的發(fā)生；模擬系統(tǒng)使用資源少,消耗能源低,能夠長期使用,系統(tǒng)維護和擴展也相對簡單方便；嚴格按照國家標準設(shè)置扣分項目,客觀、公正的進行自動評分,大量減少了人工操作的環(huán)節(jié),大大提高培訓(xùn)考核的效率。
【關(guān)鍵詞】：塔式起重機 虛擬培訓(xùn)考核 位姿仿真 Virtools
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH213.3;TP391.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 相關(guān)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)10-11
• 1.2.2 塔式起重機動力學技術(shù)11-12
• 1.2.3 六自由度平臺技術(shù)12-13
• 1.3 起重機模擬系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容14-16
• 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計16-23
• 2.1 系統(tǒng)功能特點16
• 2.2 系統(tǒng)技術(shù)路線16-19
• 2.2.1 系統(tǒng)搭建所需軟件及硬件16-18
• 2.2.2 系統(tǒng)技術(shù)路線18-19
• 2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計19-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 3 柔性建模及考核評價體系研究23-40
• 3.1 起升鋼絲繩柔性建模仿真研究23-31
• 3.1.1 鋼絲繩懸鏈線方程的建立與求解24-28
• 3.1.2 鋼絲繩柔性懸垂效果仿真28-30
• 3.1.3 鋼絲繩柔性懸垂效果仿真算例30-31
• 3.2 起重臂變形研究31-35
• 3.2.1 起重臂模型簡化與受力分析31-33
• 3.2.2 臂架撓曲線求解與分析33-35
• 3.3 考核評價體系研究35-39
• 3.3.1 考核評價系統(tǒng)中模型的建立35-37
• 3.3.2 考核評價系統(tǒng)自動評分機制的建立37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 系統(tǒng)動感仿真研究40-61
• 4.1 六自由度平臺驅(qū)動參數(shù)分析研究40-41
• 4.2 塔式起重機司機室位姿變化仿真分析41-60
• 4.2.1 塔式起重機有限元模型建立43-45
• 4.2.2 有限元靜力學分析45-47
• 4.2.3 塔式起重機動力學仿真47-60
• 4.3 本章小結(jié)60-61
• 5 系統(tǒng)關(guān)鍵功能實現(xiàn)61-73
• 5.1 塔式起重機模型的驅(qū)動61-64
• 5.2 場景設(shè)置及學員檔案管理64-66
• 5.3 視角控制66-68
• 5.4 安全限位68
• 5.5 數(shù)據(jù)處理68-70
• 5.6 仿真算例70-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻74-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 孟憲頤;劉勇;;虛擬現(xiàn)實技術(shù)在塔機司機訓(xùn)練培訓(xùn)中的應(yīng)用[J];中國工程機械學報;2006年04期

2 劉晉川,張華勤 ,洪釤;港機操作模擬器的應(yīng)用與發(fā)展[J];港口裝卸;2005年02期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 郭偉飛;塔式起重機起升機構(gòu)起制動動載研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

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本文編號：845440