抓斗挖泥船水下作业可视化实时仿真系统研究与开发

摘要

目前国内外对抓斗挖泥船施工时的工作状况监测主要采用图形、曲线、数字的方式，如通过在司机室操纵台旁用仪表显示抓斗开度和施工深度，这种监测方式可视化程度不高，本文基于这种现状，对抓斗挖泥船水下作业可视化实时仿真系统的开发进行了探索，并尝试通过实时通信技术、计算机图形技术及程序设计来实现抓斗挖泥机施工作业的可视化实时仿真。在现有挖泥机电气控制系统和施工定位系统的硬件配置、软件功能要求的指导下，开发一套抓斗水下作业实时仿真系统。
　　本文首先针对18m3抓斗挖泥机产品样机，设计抓斗挖泥船可视化实时仿真系统方案。对可视化系统实现过程中关键问题进行研究与解析，包括臂架俯仰和船倾对抓斗深度补偿数学模型、抓斗开度和形态实时显示数学模型，以及挖泥机相关三维模型建立。其次，详细阐述抓斗挖泥船可视化实时仿真系统软件的实现，通过OpenGL和VC++程序编程，对挖泥机施工过程中有相对运动的构件三维模型进行实时的坐标变换，对抓斗挖掘的泥土模型以及挖掘标记作出判断，并且实时渲染和重绘，实现抓斗挖泥机的整体和抓斗独立的三维图形可视化实时仿真，同时实现数据的实时数字显示。通过18m3抓斗挖泥机产品样机的岸上挖泥试运行试验，验证抓斗挖泥船可视化实时仿真系统各功能模块的实现效果，包括数据显示和图形显示的准确性、实时性和稳定性，进一步对系统提出改进和优化措施。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题来源

1.2抓斗挖泥船及其技术特点概述

1.3研究背景及意义

1.4国内外研究现状

1.5本文主要研究内容

第2章 抓斗挖泥船水下作业可视化系统方案设计

2.1抓斗挖泥船施工流程分析

2.2抓斗挖泥机电气控制系统

2.3抓斗挖泥船施工定位系统

2.4抓斗挖泥船可视化系统方案设计

2.5本章小结

第3章 抓斗水下作业可视化关键技术分析与研究

3.1抓斗工作状态运动学分析与计算

3.2臂架变幅对抓斗深度补偿分析

3.3船倾对抓斗深度补偿分析

3.4挖泥机三维模型的建立

3.5本章小结

第4章 抓斗挖泥船可视化系统软件的设计与实现

4.1抓斗挖泥船可视化软件设计方案

4.2 OpenGL与VC++编程简介

4.3挖泥机模型读取与数据接口模块

4.4 挖泥机三维显示模块

4.5挖泥机状态数据显示模块

4.6本章小结

第5章 抓斗挖泥船可视化系统试验

5.1 18m3抓斗挖泥机产品样机简介

5.2抓斗水下作业可视化系统现场试验

5.3本章小结

第6章 总结与展望

6.1课题总结

6.2工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文与参与的科研项目

附录A：

附录B：