基于OGRE的桥式起重机驾驶模拟系统的设计与仿真

发布时间：2017-04-29 21:10

  本文关键词：基于OGRE的桥式起重机驾驶模拟系统的设计与仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济建设的加快,港口、工厂也得到了快速的发展,桥式起重机在进行大重量吊装方面起着越来越重要的作用,但操作员的培训受场地和安全等条件的限制,不能进行大批量的培训且成本很高,起重机驾驶模拟系统采用虚拟现实技术能够模拟真实的起重机操作环境,给操作员提供身临其境的逼真画面和真实感受。论文提出了一种以OGRE和Newton物理引擎为开发平台,并在三维立体投影系统、真实联动台和驾驶舱等硬件支持下的桥式起重机驾驶模拟系统,结合学员管理系统和培训考试系统,可进行大批量学员的培训考试,有效提高桥式起重机培训效率并大幅降低培训成本。 首先,本文介绍了系统采用的关键技术,OGRE是开源的具有强大渲染能力的图形引擎,并和Newton物理引擎进行绑定作为系统的开发平台,创建了一个虚拟的起重机操作环境。 其次,在研究桥式起重机结构和工作特点的基础上,利用世界顶级建模软件Maya创建起重机的三维模型,并对场景模型层次划分并进行最优化处理,利用导出插件导成OGRE所支持的格式,并对导出的数据进行修改和编辑,以备程序调用。 第三,对系统整体的框架进行设计,采用MFC开发用户管理界面,增加了用户管理系统和培训考核系统,并结合真实的联动操作装置和驾驶舱,实现大批量学员的培训和考试。 最后,利用骨骼动画设计起重吊装指挥信号,相比于传统的flash动画,骨骼动画具有更强的立体感和更真实的手势动作,并设计了基于联动台的人机交互,增加了水平斜方向移动——左前、左后、右前、右后,可以更方便的操纵起重机,使其快速到达目的地。 系统运行表明,场景效果逼真,为起重机驾驶员提供了一个良好的操作环境,大大提高了起重机培训效率。
【关键词】：驾驶模拟系统 OGRE Newton物理引擎 动力学模型
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 三维引擎发展现状11-12
• 1.2.2 起重机仿真系统研究现状12-13
• 1.3 论文的主要内容和组织结构13-15
• 第二章 视景仿真关键技术研究15-27
• 2.1 OGRE渲染引擎15-23
• 2.1.1 OGRE简介15-16
• 2.1.2 OGRE核心对象16-19
• 2.1.3 OGRE场景渲染19-21
• 2.1.4 OGRE界面显示21-23
• 2.2 Newton物理引擎23-25
• 2.2.1 Newton引擎介绍23-24
• 2.2.2 Newton引擎基本框架24-25
• 2.3 OGRE和Newton物理引擎的绑定25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 起重机模型的创建与结构划分27-38
• 3.1 三维建模软件介绍28-29
• 3.2 桥式起重机建模29-33
• 3.2.1 桥式起重机结构分析29-30
• 3.2.2 几何模型的创建30-33
• 3.3 三维模型的导出33-36
• 3.3.1 OGRE的Maya导出插件33-35
• 3.3.2 场景生成器Ogitor35-36
• 3.4 场景模型的层次结构36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 系统总体结构与功能38-47
• 4.1 系统基本功能需求38-40
• 4.1.1 系统需求分析38-39
• 4.1.2 三维沉浸效果设计39-40
• 4.2 桥式起重机驾驶模拟系统总体结构40-41
• 4.3 培训考核方案设计41-44
• 4.4 用户管理界面设计44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 基于OGRE的仿真系统实现47-64
• 5.1 仿真软件的设计47-48
• 5.2 视景仿真系统48-55
• 5.2.1 大规模场景LOD简化技术48
• 5.2.2 碰撞检测48-51
• 5.2.3 起重吊装信号的实现51-54
• 5.2.4 视点控制54-55
• 5.3 三维沉浸实现55-60
• 5.3.1 基于联动台的人机交互55-58
• 5.3.2 灯光效果58-59
• 5.3.3 声音特效59-60
• 5.4 场景实现与仿真效果60-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 论文总结64
• 6.2 工作展望64-66
• 参考文献66-70
• 附录70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘勇;孟宪颐;;塔式起重机仿真训练器的研制[J];北京建筑工程学院学报;2007年01期

2 张民;;基于HLA的OGRE引擎的实现及应用研究[J];电子科技大学学报;2007年01期

3 柯健;任平;;基于OGRE的虚拟场景的构建[J];电脑知识与技术;2008年30期

4 姜学智,李忠华;国内外虚拟现实技术的研究现状[J];辽宁工程技术大学学报;2004年02期

5 顾海红;用仿真技术进行起重机操作培训[J];工程机械与维修;2004年08期

6 王少梅,王海平;起重机仿真训练器的研制与应用[J];港口装卸;1999年04期

7 李刚;苏丽君;张军令;;OGRE技术在三维仿真场景中的应用研究[J];舰船电子工程;2009年03期

8 胡天明;刘桂波;;基于OpenGL的汽车起重机驾驶模拟培训系统的研究[J];建设机械技术与管理;2010年10期

9 高春晓,刘玉树;碰撞检测技术综述[J];计算机工程与应用;2002年05期

10 范昭炜,万华根,高曙明;基于图像的快速碰撞检测算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年09期

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本文编号：335626