[发明专利]一种起重机组合臂架三维高精度虚拟显示方法

说明书

本发明公开了一种起重机组合臂架三维高精度虚拟显示方法，包括以下步骤：步骤S1，计算起重机组合臂架变形量；步骤S2，对组合臂架建立三维几何模型；步骤S3，基于几何模型建立骨骼模型，并将几何模型绑定骨骼模型以保证几何模型随骨骼运动；步骤S4，将组合臂架变形量数据传递给骨骼模型，以驱动骨骼模型带动几何模型实现组合臂架挠曲显示。本发明计算得到臂架变形量数据，然后将数据传递至吊装仿真系统，并驱动三维几何模型运动，使臂架骨骼会根据变形量数据进行运动，保证臂架变形的精确、高效显示。

技术领域

本发明涉及移动式起重机吊装方案规划技术领域，具体涉及一种起重机组合臂架三维高精度虚拟显示方法。

背景技术

随着起重机向大型化方向发展，起重机系统越来越复杂，扩展工况越来越多，用户作业难度大幅度提高，对起重机的安全性、作业效率、作业精度要求越来越高；另外，随着吊装工程向大型化、复杂化、精确化方向发展，国内外施工现场对人员、设备、环境的安全标准越来越严格，简单的手工计算已不能满足大型施工单位的需要。针对上述问题，国内外相关企业单位将虚拟仿真技术引入吊装领域，开发了不同版本的吊装模拟系统，就是起重机用户在吊装作业前，可以通过PC电脑/起重机车载控制器/移动终端进行虚拟吊装规划，提前判断出吊装作业是否安全有效。

在现有的吊装模拟技术方案中，对组合臂架的三维挠曲显示大都通过刚体显示，不涉及挠曲变形显示，目前只有中南大学开发的吊装模拟系统中采用了汽车吊臂挠度仿真，但是主要通过力学线性计算算出相应的每一节臂的挠度和转角，将该计算得到的挠度和转角加载到起重机模型上，模型不包含骨骼，显示精度较低，不能够精确的指导吊装过程，并且主要为主臂工况，不涉及组合臂架。

综上所述，现有的吊装模拟方案中，臂架大都简化为刚体显示没有挠取变形或者将吊臂简化为简单的梁模型进行计算，不考虑组合臂架的挠度变形或者挠度变形精度较低，不能满足GB3811以及欧盟EN13000中关于起重机力限器标定精度的标准要求，也不足以保障起重机实际吊装的安全性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种起重机组合臂架三维高精度虚拟显示方法，可以有效的解决起重机实际臂架变形与虚拟显示变形量的精度问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种起重机组合臂架三维高精度虚拟显示方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤S1，计算起重机组合臂架变形量；

步骤S2，对组合臂架建立三维几何模型；

步骤S3，基于几何模型建立骨骼模型，并将几何模型绑定骨骼模型以保证几何模型随骨骼运动；

步骤S4，将组合臂架变形量数据传递给骨骼模型，以驱动骨骼模型带动几何模型实现组合臂架挠曲显示。

进一步的，步骤S1中，采用非线性大变形计算方法来计算变形量。

进一步的，步骤S1中，采用线性解析法来计算变形量。

进一步的，骨骼模型中各节骨骼大小与臂架外壁大小相同。

进一步的，骨骼模型中骨骼分布为每节吊臂12～14个骨骼。

进一步的，步骤S4中，采用了最小二乘法对变形量数据进行多项式拟合，传递至骨骼模型。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)现有技术方案线性解析法计算变形量不准确，通过对组合臂架的非线性大变形计算发现，线性计算比几何非线性大变形计算误差精度大5-10％以上，另外现有起重机制造商起重机性能计算结果得到的性能表中幅度参数已经考虑变形，如果在臂架变形显示中单独采用变形的数学模型，造成二者的误差积累；