[发明专利]塔式起重机的模拟操作系统和模拟操作方法

权利要求书

1.一种塔式起重机的模拟操作系统，该模拟操作系统包括模拟单元（2）和显示单元（3），所述模拟单元（2）包括动力学控制模块（4）和图形学模块（5），所述动力学控制模块（4）用于采集操作指令、并根据采集到的操作指令进行塔式起重机以及虚拟场景中的物体的动力学控制，所述图形学模块（5）用于输出所述动力学控制的结果，所述显示单元（3）用于对虚拟场景进行显示以及对所述动力学控制的结果进行显示，其中，所述动力学控制利用动力学模拟软件Vortex来实现。

2.根据权利要求1所述的模拟操作系统，其中，所述动力学控制是根据动力学计算的结果完成的，所述动力学计算利用动力学模拟软件Vortex来实现，所述图形学模块（5）还用于输出所述动力学计算的结果，所述显示单元（3）还用于对所述动力学计算的结果进行显示。

3.根据权利要求2所述的模拟操作系统，其中，所述动力学控制模块（4）包括以下中的至少一者：

塔式起重机运动控制模块（11），用于进行塔式起重机的模拟运动控制；

起重钢丝绳动力学控制模块（12），用于模拟起重钢丝绳及其附着物体在各种状态下的受力情况；

塔式起重机钢结构变形及晃动控制模块（13），用于模拟塔式起重机因载荷重物及风力引起的变形和晃动；

物体碰撞模拟模块（14），用于模拟虚拟场景中物体之间的碰撞；以及

物体摩擦计算模块（15），用于进行虚拟场景中的相互接触的物体之间的摩擦计算。

4.根据权利要求3所述的模拟操作系统，其中，所述图形学模块（5）还用于根据所述动力学控制的结果对所述显示单元（3）的显示进行图形渲染。

5.根据权利要求4所述的模拟操作系统，其中，所述图形渲染利用图形渲染软件OSG来实现。

6.根据权利要求4所述的模拟操作系统，其中，所述图形学模块（5）包括以下中的至少一者：

天气效果模块（21），用于执行天气情况模拟；

物体阴影显示模块（22），用于控制虚拟场景中由于光照所产生的阴影显示；

信息提示及数据显示模块（23），用于控制数据显示以及虚拟场景中的信息提示；以及

音效模块（24），用于执行塔式起重机的工作音效模拟。

7.根据权利要求2所述的模拟操作系统，其中，该模拟操作系统还包括塔机控制器（1），该塔机控制器（1）与所述模拟单元（2）连接，用于向所述模拟单元（2）发送所述操作指令。

8.根据权利要求7所述的模拟操作系统，其中，所述模拟单元（2）还用于向所述塔机控制器（1）反馈所述动力学计算的结果。

9.根据权利要求7所述的模拟操作系统，其中，所述模拟操作系统还包括真实塔机操纵台，所述塔机控制器（1）与所述塔机操纵台连接。

10.一种塔式起重机的模拟操作方法，该模拟操作方法包括：

采集操作指令；

根据采集到的操作指令进行塔式起重机以及虚拟场景中的物体的动力学控制，所述动力学控制利用动力学模拟软件Vortex来实现；

输出所述动力学控制的结果；以及

对虚拟场景进行显示以及对所述动力学控制的结果进行显示。

11.根据权利要求10所述的模拟操作方法，其中，所述动力学控制是根据动力学计算的结果完成的，所述动力学计算利用动力学模拟软件Vortex来实现，该模拟操作方法还包括输出所述动力学计算的结果以及对所述动力学计算的结果进行显示。

12.根据权利要求11所述的模拟操作方法，其中，所述动力学控制包括以下中的至少一者：

进行塔式起重机的模拟运动控制；

模拟起重钢丝绳及其附着物体在各种状态下的受力情况；

模拟塔式起重机因载荷重物及风力引起的变形和晃动；

模拟虚拟场景中物体之间的碰撞；以及

进行虚拟场景中的相互接触的物体之间的摩擦计算。

13.根据权利要求12所述的模拟操作方法，其中，该模拟操作方法还包括：

根据所述动力学控制的结果对所述显示进行图形渲染。