[发明专利]一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统

说明书

技术领域

本发明属于塔式起重机技术领域，具体地涉及一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统。

背景技术

现有塔式起重机在吊装过程中，如果吊装环境复杂，危险作业需要配备专门的塔机操作指挥员，指挥员在吊物附近根据机手的操作和要完成的任务进行标准的手势指挥，在完全看不见指挥员的情况下可以通过对讲机发送指挥命令，塔机机手需要凭借高超的操作技术、较好的视力和良好的指挥理解能力，完成重要物品的指挥操作。

现有塔机作业监控系统多为远程监控，监控信息由监控人员从远程获取，并通过无线对讲机告知机手，一种基于Zigbee和GPRS技术的无线监控网络，完成塔机监控，实现远程监控的硬件结构。同时，将虚拟现实技术应用于安全作业监控的研究也越来越多，一种将虚拟现实工具Virtools应用于远程监控，查看现场操作安全等。此外，虚拟现实技术在工程机械的应用也越来越多。

发明内容

本发明就是针对吊装环境复杂施工容易导致安全事故的问题，提供一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统；本发明提高了塔机安全作业的概率，颠覆了传统的靠指挥员对现场进行监控然后告知操作员的方法，使得塔机作业过程更加高效和安全。

为实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统，包括塔机虚拟仿真软件系统、头部跟踪交互系统以及环境信息采集系统；其结构要点是：所述塔机虚拟仿真软件系统包括环境渲染模块和塔机视景仿真模块，所述环境渲染模块连接显示器；所述头部跟踪交互系统包括操作员、头部姿态变化、头部姿态检测，所述头部姿态检测的检测结果传送给环境渲染模块；所述环境信息采集系统包括多传感器系统、环境信息采集服务器，所述环境信息采集服务器与塔机视景仿真模块相连，所述环境信息采集系统负责将真实的动态变化场景转化为虚拟的动态变化场景。

作为本发明的一种优选方案，所述环境信息采集系统由三类信息采集模块以及虚拟仿真计算机组成；所述三类信息采集模块包括区域划分信息采集模块、三维场景模型采集模块和多传感器信息采集模块。

作为本发明的另一种优选方案，所述三类信息采集模块通过Internet网络或WIFI无线网络连接虚拟仿真计算机。

本发明的有益效果是。

本发明提供的一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统，相比普通系统具有更好的视角，垂直和水平方向的视角是以前的两倍，对危险的预判更加快速；提高了塔机安全作业的概率，颠覆了传统的靠指挥员对现场进行监控然后告知操作员的方法，使得塔机作业过程更加高效和安全；解决了传统间接监控容易导致信息更新不及时的问题。

附图说明

图 1是本发明一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统的整体结构框图。

图2 是本发明一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统的环境信息采集系统的原理框图。

具体实施方式

参见附图1所示，本发明一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统的图，包括塔机虚拟仿真软件系统、头部跟踪交互系统以及环境信息采集系统；其结构要点是：所述塔机虚拟仿真软件系统包括环境渲染模块和塔机视景仿真模块，所述环境渲染模块连接显示器；所述头部跟踪交互系统包括操作员、头部姿态变化、头部姿态检测，所述头部姿态检测的检测结果传送给环境渲染模块；所述环境信息采集系统包括多传感器系统、环境信息采集服务器，所述环境信息采集服务器与塔机视景仿真模块相连，所述环境信息采集系统负责将真实的动态变化场景转化为虚拟的动态变化场景。

如图2所示，为本发明一种具有头部跟踪功能的塔机操作虚拟仿真监控系统的环境信息采集系统的原理框图；所述环境信息采集系统由三类信息采集模块以及虚拟仿真计算机组成；所述三类信息采集模块包括区域划分信息采集模块、三维场景模型采集模块和多传感器信息采集模块；所述环境信息采集系统负责将真实的动态变化场景转化为虚拟的动态变化场景，完成监控系统现场环境的还原。

所述三类信息采集模块通过Internet网络或WIFI无线网络连接虚拟仿真计算机；进行信息的传送。其中：多传感器信息采集模块的信息通过传感器系统实时进行更新，更新速度较快；区域划分和三维场景模型由人工进行制作，更新速度较慢。