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1、I摘 要本文介绍了汽车起重机的重大市场需求和吊装仿真系统在施工现场吊装方案制定中的重要性，了解了目前国内外起重机吊装仿真系统的研究现状和云计算的研究现状，对相关仿真技术进行了分析，并针对其他吊装仿真系统的不足提出一种基于云计算的汽车起重机三维仿真系统研究方法。此系统旨在搭建一个云架构下起重机三维仿真平台，允许用户在不同平台下通过网络访问系统首页和吊装仿真页面，形成一种服务器端/客户端的访问模式，对仿真功能的扩展和系统的升级带来很大便利，同时也减轻了客户端系统的硬件要求。另一方面，云计算中大数据存储和快速计算的优势，为该平台下某些仿真功能的实现提供了相应的技术支持，同时能提高系统三维吊装仿真速度
2、。本系统中仿真平台的研究为起重机三维吊装仿真系统功能的实现提供了基础，对现场汽车起重机吊装方案的生成有一定的作用。关键字：起重机仿真, 三维吊装, 云计算 II目 录第一章 绪论.11.1 背景介绍.21.2 研究内容与意义.4第二章 国内外研究现状.52.1 二维仿真研究.52.2 三维仿真研究.62.2.1 国外研究现状.62.2.2 国内研究现状.72.3 云计算研究现状.8第三章 起重机仿真相关技术分析.103.1 起重机仿真建模技术.103.2 确定起重机定位区.113.3 吊装路径规划.123.4 云计算架构的关键技术.13第四章 方案提出与总结.14参考文献.17基于云计算的汽车
3、起重机三维仿真研究 第一章 绪论1第一章 绪论随着我国基础设施建设的加强，特别是受建筑、电力、石油、化工等行业迅速发展的拉动，国内起重机尤其是大型起重机的市场需求增长显著，起重机的结构和各方面性能都有新的发展。完成一次吊装任务大体上需要经过如下流程：将起重机各部分运输到吊装作业地点，然后安装起重机，进行实际吊装作业，最后拆卸起重机并将其运回。可由于起重机体积大、重量大，运输、安装和拆卸都很花费时间和资源。由此可见，起重机每次吊装的费用很高，但效率却不高，而且施工现场存在着危险性，这些并不能从改变起重机的性能而得到大的提升。这就有必要在实际吊装之前制定一个合理、高效、可靠的吊装方案，辅助完成施工
4、现场汽车起重机的吊装，节省吊装成本和时间，保障汽车起重机和操作人员的安全。目前，大多数是人工制定吊装方案，先到吊装现场进行考察，研究吊装环境，然后选择所需要的平衡梁、索具、吊耳等辅助设备，再对这些设备进行校核计算和有限元分析，最后选择合适的起重机完成吊装。考虑到平衡梁、索具、吊耳等设备很多，起重机的性能参数也非常多，因此手工进行吊装方案的制定需要花费很多的时间和精力，而且准确性无法保证，并且在方案确定后看不到吊装方案实施的效果，那么也就不能在真正吊装之前进行有效性和可行性分析。汽车起重机的作用是在指定地点，将吊装物体移动到目标位置。整个吊装过程要消耗能量，消耗时间，而且一般情况下，现场的吊装是
5、一种尝试性的工作，没人知道具体的吊装行为参数，只是以操作人员的视觉和经验来判断吊装过程及是否达到终点。这在无形之中增加了很多不必要的工作量，对吊装效率来说也是一种限制。试想，如果我们在现场吊装之前就能知道具体的吊装行为参数，那么就能在最短的时间里以最快的速度完成吊装，吊装过程也是最为理想的。汽车起重机三维吊装仿真系统就是在这种情况下提出的。通过仿真系统，希望能够得到汽车起重机吊装方案，它可以用来辅助完成施工现场汽车起重机的吊装。系统还可以模拟起重机吊装操作，有一个可视化的三维起重机运作画面可供观察，可进行人机交互。使用者可以选择不同型号的汽车起重机，设置某些结构参数，在场景中通过相关的按键操作
6、来指导起重机吊装。现在的很多系统都需要先下载，然后安装，才能使用，这就对客户端计算机的硬件配置有一定的要求，占据了内存空间，而且每次升级还需要重新下载安装，软件使用麻烦。如果我们能通过浏览器直接去访问系统页面，完成同样的起重机机型选择和吊装操作，那么对使用者而言无疑更加方便，只需连上网基于云计算的汽车起重机三维仿真研究 第一章 绪论2络就行。这就形成了一种服务器端/客户端的访问模式，客户端通过网络实行对服务器的访问，服务器端可以对网页的访问进行权限设置。汽车起重机三维仿真中有许多的数据、图片、文件等需要保存和使用，对服务器端的硬件要求较高，为解决这个问题，我们可以采用云计算技术进行大量数据存储
7、和计算，提高网页运行效率。基于云计算的汽车起重机三维仿真系统就是在这种条件下产生的。1.1 背景介绍汽车起重机英文名 Truck Crane，是装在普通汽车底盘或特质汽车底盘上的一种起重机，其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置。汽车起重机的底盘性能等同于整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因此可以在各类公路上通行无阻。汽车起重机配备有上下两个操纵室，作业时必须伸出支腿以保持稳定。汽车起重机主要由起升机构、变幅机构、回转机构、起重臂和汽车底盘组成。起升机构控制吊钩上升和下降，变幅机构改变吊臂的仰角，回转机构控制车身正、反方向运动。汽车起重机广泛的应用于运输、建筑、矿山等行业中，用来装卸大型零
8、件、移动建筑构件等，它可以在很小的空间中完成大的运输任务。它具有如下几个优点：（1）可以自由行动，在承受能力范围内，能将大量物体进行高效的移动；（2）除了可以作为汽车起重机使用外，能配合其他设备进行其他的工作；（3）不需要其他外加设备就可进行作业，减少了生产成本，降低维修费用；（4）具有独立的动力装置，不需要其他导电装置；（5）可以把物体移动到比汽车起重机本身更高的地方。由于汽车起重机具有这么多的特点，它灵活、起重量大、行驶速度块，使得汽车起重机的市场需求量越来越大，因此也推动了汽车起重机技术的革新。汽车起重机可载物体从几吨到上千吨不等，不同型号的起重机起重能力不同。按照起重量可分为轻型汽车起
9、重机（起重量在 5 吨以下） 、中型汽车起重机（起重量在 5-15 吨） 、重型汽车起重机（起重量在 15-50 吨） 、超重型汽车起重机（起重量在 50 吨以上） 。国内汽车起重机与国外的相比还有一定的差距，国内市场汽车起重机的需求量还是很大的。为适用市场需求，各企业也在不断创新，争取在保证汽车起重机性能的基础上开发出起重量更大的产品。国内生产大型汽车起重机的厂家以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全，国外专业生产大型汽车起重机厂家以利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克、神钢等公司产品系列较全，市场占有率较高1。就发展趋势而言，国内汽车起重机注重于扩大产品的基于云计算的汽车起重机三维
10、仿真研究 第一章 绪论3种类，生产出起重量范围更宽的机型，同时增大起重力矩，满足大吨位汽车起重机的起重需求，提升汽车起重机各方面的性能，全力打造出自己的品牌。国外汽车起重机向着专业化、标准化、系列化前进，将汽车起重机进行模块化设计，结合现代计算机技术设计控制模块，给起重机装上防撞系统减少其损伤的可能性。综合来说，国内外汽车起重机将向着更大吨位更易于控制的方向进行创新设计，继续提高汽车起重机的性能，来满足市场对汽车起重机更高的需求。下文所提到的起重机均指汽车起重机。虚拟现实技术(Virtual Reality Technique，简称VR技术)是1989年美国VPL公司的创建人之一Jaron Lanier提出来的，国内也有人译为“灵境” 、 “幻真”等，国外与虚拟现实同类的术语，还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等2。虚拟现实是计算机学科的一个分支，能够逼真的模拟人在自然环境中视觉、听觉、嗅觉和运动等行为，是以
