塔式起重机模拟安装及操作培训系统的开发分析

装所有操作 的使用工具 。水平 臂受模拟系统 的虚拟控 制面板操 控， 通过计算机 的键盘 实现每一步虚拟操作 ， 其操 作的标准参数 都会 反馈到显示屏 ， 以便控制 驾驶 室 的手柄 ， 实现 实际的操作步
骤。 Biblioteka ４ 实现途径 与方法 塔机安装 与操 作培训模拟系统依 靠 自身 的人机交互技 术和 模型碰撞技术 来实现，这两项智 能化 的技术可 以充分验证 该系 统科研 、 开发和应用 的可行性 。人机交互技术是虚拟仿真系统的 关键技术 ， 此技术具有更 自然的人机交互模式 。碰撞技术应用于 检测机体 、 吊物和建筑发生碰撞 的具体位置 ， 以及计算碰撞后机 体、 吊物和建筑 的反应 。 人机 交互功能 的动态依靠 Ｖ ｉ ￣ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件来实现 ， 并且使虚拟 制造具有经济快捷 的特 点。整个动态 依托于 ３ Ｄ — ＭＡ Ｘ软件 或者 Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ等软件建立三 维虚拟模型 ，再运用 Ｖ ｉ ｍ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件实施动态 人机交互功能。 计算机各 种成像技 术和 ３ Ｄ影频技 术是建立 三维模 型和场 景的关键技术 ， 生成具备工地 、 建筑物和天 空背 景等物象 的虚拟 环境 ， 以完成塔 机 、 天空 、 训练场 地等各种 仿真模 型 的系 列化 的 建立 。
２ ０ １ ３ 年 ７月
■ 朔 日 蒜 晦
工 艺与 设 备
司机及水 平、训练要求和安装操 作人员尽快 学会出实训 中极少 编 程 模 式 。 发生 的突 发事件，实现对实 际操 作中 的故 障和 解决方法 的直观 但是 ， 基于 Ｎ ｖ ｉ ￣ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件 的该系统， 建立 的模型 比较简单， 钢 观摩 、应用 。教练能结合受训人 员的实际 国内外应用塔机 的经 丝 吊绳的感官效果不清晰 ， 模拟的 吊物不存 在惯性、 弹性等物理 验， 模拟 出风雨 、 雾 霾天气等 突遇 的环 境变化和 恶劣 天气 ， 以便 特性， 难 以保持 吊物 的沉浸性 ； 模拟机 负载 吊物 的类型很单一 。 培养学员准确 、 快速 的判 断力、 灵 活的应变能力和 良好 的心理素 结合塔机的关键技 术和机构特点 ，分析塔机整个操作过程 ， 质。 运用 计算机各种技术和虚拟仿真建模技 术，辅助性建立 高层建 良好 的安全性 能。塔机操作都在百米高空中进行作业， 而且 筑和起 重物等几何模型， 并添加模 型结构 的物理 属性， 加 强建模 塔机和为完成建筑 的周 围都是虚空状态 ， 没有 安全保护设施 ， 其 的真实感 。 危险性远远高于地面施 工操作和地底钻井 施工操作 ，极易发生 把３ Ｄ — ＭＡ Ｘ软件 中的塔机模型导入 Ｖ ｉ ￣ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件 中， 并完成 起 吊重物坠落和撞击建筑物 的严重重故 ，破坏施工现场 或者造 虚拟模 型的操控操作 。运用 Ｖ ｉ ａ ｏ ｏ ｌ ｓ软件 中的 Ｄ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｒ ｙ 模 成 人员伤亡事故 。而仿真模 拟器可 以使安 装与控制 的培 训 内容 块 ， 添 加各个构件、 吊物 、 建筑物 的重力 、 质量 、 运动 、 弹力 、 力场、 虚 拟化， 提供 可观看的信息指导 ， 避免 高空 吊装 物体 的不 慎操作 摩擦力等物理属性。改进 吊物的使用范围和外形特征 ， 可以使用 引起 的种种事故 。塔机模拟安装与操作培训系统 的研 发、 引进和 粗 细 、 大 小、 长 短、 形状均不 同的木桶 、 钢筋 、 楼 板 等 作 为 吊物 包 使用 ， 具有可靠 的安全 保障 ， 是确 保建筑建 设安全施工 的一大有 括 。添 加 土地 、 街道、 障碍 物 等 情 景 细 节 。 利措施 。 塔机 的水平臂是该模拟 模型系统 中最重要 的构件， 是重物 吊 基于安装与操作培训系统 的模拟塔机 ，使用 的能源消耗低 ， 运用周 期长， 极易进行 维修 养护工作和扩 充建设 ， 长期应用于 塔 机驾驶 员技 能培训，可大幅度减少建 设企业在职 工培训 中的人 力、 物力等资源 的投放 ， 培训经 费投放 少 。安装 与操 作培训系 统 运行 的整个 过程使用的是计算机仿真 软件 ，通过人 机操作 的交 互方式 ， 以智能化 的强大功 能和 操作实现模拟 多种工况 的情景 ， 从 而 很 大 程 度 上 缩 减 了 驾 驶 员 培 训 的 时 间 ， 同 时提 高 了 受 训 人 员技能培训 的质量 。根据塔机驾驶人 员和 技术人员 的不 同技术 水平 ， 制 定长短不一 的培训周期和 定期培训 ， 提高操作人 员的技 术水平。
３ 塔式起重机模 拟安装及 操作培训 系统开发 的
章 覃 内密
我 国最早最 、 先进 的塔机模拟训练机 由北京建筑工程学院研 制开发。机械科研人员根据计算机三维视景的成像原理 ， 结合塔 机 安全技术 的标准参数 ， 综合分析塔机 的结构特 点和 性能 ， 采 用
计 算机 ３ Ｄ — Ｍ Ａ软件构造塔机仿真模型和虚拟场景 ， 并将仿真 模
型 导入 Ｖ ｉ ｍ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件 。此项技术 的研究和开发达成了 国内首次使 用计 算机 Ｖ ｉ ｍ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件建造仿真模拟塔机 的伟大 目标 ， 以实现 了 塔机虚拟仿真技术 的具体 、 实质性应用 。解决系统研 发中的诸 多 难题 ， 并实现了模拟 仿真塔机 的手柄操控 。 塔机体型 高大，其各个构件 必须具有大型 结构的尺寸与 自 重， 构件的连接处多， 整体重心高， 机体拆装操作复杂 。塔机 的安 装、 拆 卸和重物 吊装等各 种操作都 是高空作业 ， 危 险性 高 ， 要求 技术水平高 。在 塔机 的突 发事 故中， 不慎 重的拆 装操 作引发的大 型事故居 多， 要求塔机虚拟 安装系统 以计算机 控制技术 为基 础 ， 结合仿真技 术、数据传感和通讯技 术，建立室 内模 拟安装 的模 型， 实现塔机 的安全拆装操作 。 塔机 安装必 须安装好所有构件 ， 比如预埋支腿 、 基础节、 标准 节、 顶升 套架 、 起重 臂、 回转塔身和 塔尖 、 平衡 臂和 平衡 重、 剩余 平衡重 ， 才 能进行机身整体 的调试及加高 。 运用计算机 ３ Ｄ — ＭＡ Ｘ软件绘制塔机标准节 、 底架 、 附着装置 等所有部件 的模 型，建立 塔机的虚拟模 型，添加塔机模 型的细 节 。之后 ， 将各所有构件 的模型输入计算机 Ｎ ｖ ｉ ￣ ｏ ｏ ｌ ｓ 软件 中， 模 拟塔机安装的整个过程。添加各个构建模型必要性的物 理特 征， 安装与培训操作系统 的稳 定性 ，使模拟 的仿真操作符合 实际操 作 的规 范要 求 。 该模拟 系统 模拟雾 、 风等天气下 的 自然环境 ： 模拟 出钢丝 吊 物、 更 换 吊物 等逼真 的视觉效 果； 支 持手柄机 械操作 ， 成功模 拟 出塔机 所有的操控功能 ， 实现 了逼真模拟现 实操作 ； 建立塔机操 作和考 核平台， 以及 考核评分体制 ， 有益 的探 索该平台数据库 的