一种参数驱动下关节联动的吊车动态作业仿真方法技术

本发明专利技术公开一种参数驱动下关节联动的吊车动态施工仿真方法，包括：抽取关节活动参数；抽取动画控制参数；综合考虑关节固定参数，建立动画控制参数到关节活动参数的映射关系，实现参数驱动的机械关节附着联动；建立附着起吊物的数学模型，实现施工机械的动态作业仿真；记录动态作业过程中关键帧的参数信息，将施工仿真过程以参数文件形式加以存储，实现施工过程的可存储、可编辑、可重现。本方法能够对仿真过程进行参数化表达，实现作业过程实时动态控制；对仿真结果进行参数化存储，实现作业动画易编辑。本方法对施工方案进行图形化展示，有助于直观展示施工难点，实时呈现铁路工程施工过程中动态复杂的时空逻辑关系，能够提前排查安全隐患。

A dynamic operation simulation method of crane with joint linkage driven by parameters

【技术实现步骤摘要】
一种参数驱动下关节联动的吊车动态作业仿真方法
本专利技术涉及吊车吊装作业仿真领域，具体涉及一种参数驱动下关节联动的吊车动态作业仿真方法。
技术介绍
在铁路施工中，吊装作业是常用的施工方法，吊车大臂灵活多变的作业方式会对施工过程造成安全隐患。现有的主流3DGIS、BIM软件不能直接进行吊装作业仿真，无法实时地对作业过程进行动态模拟。现有的施工仿真方法主要基于3dsMax、CATIA、C4D、Bentley等建模软件，通过在建模软件中编辑每一帧时模型的作业状态，经过后续的渲染和烘焙，最终完成施工仿真。这种方法能够实现复杂的工艺动画模拟，侧重于在视觉层面形成逼真的可视化效果，但是无法实时地对施工机械作业进行动态模拟，施工过程的控制需要事先在建模软件中对关键帧进行手动更改。此外，施工仿真结果以工程文件的形式存储，为固化文件，不易进行编辑。
技术实现思路
为了实时呈现和动态模拟铁路工程施工过程中错综复杂的时空关系，提前排查施工过程安全隐患，本专利技术提供一种参数驱动下关节联动的吊车动态施工仿真方法。为此，本专利技术的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种参数驱动下关节联动的吊车动态施工仿真方法，包含以下步骤：/nS1，抽取吊车模型的关节活动参数，包括按关节对施工机械模型进行分解，并确定每个关节的动作，以及各关节之间的级别和联动关系；/nS2，抽取面向用户操作的动画控制参数，以便用户能够对吊车作业过程进行动态控制；/nS3，建立动画控制参数到关节活动参数的映射关系，从而将面向用户操作的动画控制参数实时转换成机械作业的关节活动参数，以便根据动画控制参数实时进行构件模型的重定位和装配，实现基于动画控制参数的吊车模型自身的灵活运转；/nS4，建立吊车附着起吊物的数学模型，模拟吊车对吊物的附着、联动、放置过程，实现吊车与吊物的动态作业仿真；/n...

【技术特征摘要】
1.一种参数驱动下关节联动的吊车动态施工仿真方法，包含以下步骤：
S1，抽取吊车模型的关节活动参数，包括按关节对施工机械模型进行分解，并确定每个关节的动作，以及各关节之间的级别和联动关系；
S2，抽取面向用户操作的动画控制参数，以便用户能够对吊车作业过程进行动态控制；
S3，建立动画控制参数到关节活动参数的映射关系，从而将面向用户操作的动画控制参数实时转换成机械作业的关节活动参数，以便根据动画控制参数实时进行构件模型的重定位和装配，实现基于动画控制参数的吊车模型自身的灵活运转；
S4，建立吊车附着起吊物的数学模型，模拟吊车对吊物的附着、联动、放置过程，实现吊车与吊物的动态作业仿真；
S5，记录动态作业过程中关键帧的参数信息，将施工仿真过程以可编辑的参数文件进行存储，而参数文件在读取之后，通过对关键帧信息进行线性内插，能够重现所记录的施工作业动画。


2.根据权利要求1所述的吊车动态施工仿真方法，其特征在于：步骤S1中，所述关节活动参数有10个：吊车转盘平转Dyaw、一级大臂竖转Dpitch1、二级大臂平移DL1、三级大臂平移DL2、四级大臂平移DL3、吊绳Z方向缩放ScaleZ、吊绳竖转Dpitch4、吊钩升降DZ、油缸竖转Dpitch3、抬升油缸竖转Dpitch2。


3.根据权利要求2所述的吊车动态施工仿真方法，其特征在于：步骤S2中，所述动画控制参数有4个：吊车转盘方位角A1，吊车的大臂抬升角度A2，吊臂伸缩长度L1和吊钩提放长度L2。


4.根据权利要求3所述的吊车动态施工仿真方法，其特征在于：步骤S3中，建立动画控制参数到关节活动参数的映射包括：
(1)当转盘平转时：吊车转盘方位角为转盘在水平面上平转的角度，关系式如下：
Dyaw＝A1(1)
式中，A1为吊车转盘方位角，Dyaw为吊车转盘平转的角度；
(2)当大臂抬升时，能引起大臂竖转、吊绳竖转以及油缸与抬升油缸的竖转：
①当大臂在竖直方向转动时，大臂的抬升角与大臂竖转角相等，关系式如下：
Dpitch1＝A2(2)
式中，A2为大臂抬升角，Dpitch1为大臂竖转角；
②当吊绳竖转时：由于吊绳竖转的方向与大臂抬升的方向相反，因此吊绳竖转角与大臂抬升角互为相反数，关系式如下：
Dpitch4＝-A2(3)
式中，Dpitch4为吊绳的竖转角；
③油缸与抬升油缸的竖转：在大臂抬升时，油缸与抬升油缸也随之而变动，设A点为抬升油缸的旋转基点，B为油缸的旋转基点，C点为大臂的旋转基点，A、B、C三点位置均固定，a为BC连线，表示抬升油缸旋转基点与油缸旋转基点之间的连线；b为AC连线，表示大臂旋转基点与抬升油缸旋转基点之间的连线；c为AB连线，表示大臂旋转基点与油缸旋转基点之间的连线，在△ABC中，通过下式求得Dpitch2和Dpitch3的值：



式中，Sa、Sb为固定值，分别表示a、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，赵文，宁新稳，韩祖杰，范登科，黄漪，王华，刘小龙，王娇，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12