[发明专利]一种基于Virtools的虚拟双梁桥式起重机的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种虚拟双梁桥式起重机的构建方法。

背景技术

随着我国工业的增长，起重机的用量在日益增加，产量和品种也在不断的增 长，因而相关的作业人员数量也在大幅上升，随之带来安全隐患也在悄然的增加， 数据表明，由于工作和操作不当造成的事故已占全部事故的70％左右，给人民生 命和财产带来了严重的损失。由于使用起重机装卸货物是具有危险性的特种工作， 所以起重机司机必须到政府批准的培训中心参加培训，取得资格证书以后，才可 以从事此项工作。随着装卸设备向大型化、高效化和自动化方向发展，高新技术 的应用和更新换代不断加强；另一方面也要求机器操作人员具有熟练的操作技巧， 使设备能高效、安全的运行。这使现有的培训手段和考核方法已无法与现有状况 相适应。

国内外学者对起重机模拟系统进行了大量的研究。但研究对象多是塔式起重 机、门式起重机和集装箱起重机，在桥式起重机方面的研究还不是很多。在建模 工具方面，基本都是采用了3DS MAX软件和Multigen、Opengvs图形开发高级 平台对门式或集装箱起重机进行几何建模。在仿真工具方面，则使用Virtools软 件和采用OpenGL进行开发对塔式起重机和门式起重机进行仿真。

Solidworks与3DS MAX虽然都是功能非常强大的三维建模软件，但是由于各 自应用的领域不同，它们之间还是存在着很大的差异。主要表现在以下3个方面：

1.建模方式。SolidWorks是实体建模，它不仅描述零件的轮廓与表面，还能 描述零件的体积，可以说实体建模包含了曲面的信息；而3DS MAX的模型是以 面来代替的，描述了零件的表面，但没有描述零件的质量和体积。

2.建模的对象。因为对实体建模，所以SolidWorks对工业机械类建模精确 度高，装备效率高，其特征管理模式修改方便。而3DS MAX对工业机械类的建 模不够精确，装配效率低，但是对非机械类建模则非常好，而且它的开发效率高。

3.渲染。SolidWorks虽然可以通过添加插件对模型进行渲染与动画制作， 但是效果无法与3DS MAX相比。

现有技术中，实现虚拟起重机的技术采用全景图虚拟方式。全景图虚拟方式 主要是把相机环360度拍摄的一组或多组照片拼接在一起组成一个全景图像，然 后再通过计算机实现定点的互动式观看。应用该方法生成的虚拟场景只能对所拍 摄的实景进行环绕式的浏览而不能在场景中进行任何操作，若想浏览场景的其他 视角则只能通过某一热键进行切换，如果没有对某一视角进行拍摄则无法对其进 行浏览。存在的技术缺陷是：效率较低、成本较高、实时性较差。

发明内容

为了克服已有虚拟双梁桥式起重机的构建方法的效率较低、成本较高、实时 性较差的不足，本发明提供一种效率较高、成本较低、实时性良好的基于Virtools 的虚拟双梁桥式起重机的构建方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于Virtools的虚拟双梁桥式起重机的构建方法，所述构建方法包括以 下步骤：

(1)、利用SolidWorks实体建模功能，按照从企业调研回来双梁桥式起重机的图纸 上标记的尺寸，在SolidWorks中通过拉伸、旋转、薄壁、特征阵列以及打孔操作 完成起重机各零部件模型的建立，并按照装配关系对零件进行装备，然后再以.stl 格式输出；

(2)、起重机装配完成导出后，将模型导入到3DS Max环境中对起重机整机模型 做编辑与修改；把所有零部件导入后，使用3DS Max中组-成组命令，将起重机 打包成3个组件：大车组、小车组合和支架组，所述编辑与修改操作包括：赋予 起重机模型基本材质属性与贴图、模型优化；最后再以.nmo格式输出；

(3)、将输出的.nmo场景和模型导入到Virtools，进行优化、测试和重组，然后 通过Virtools提供的行为交互模块进行设计；

(4)、把构建好的虚拟起重机系统，通过Virtools将作品发布为.vmo格式，客户 端只需安装Virtools Web Player就可以通过IE浏览器访问系统。

进一步，所述步骤(1)中，增加系统对操纵杆的响应模块，桥式起重机的驾 驶室为两个操纵杆，左边的操纵杆主要控制大车和小车的运动；右边的操纵杆则 用于控制吊钩的起升。