[發明專利]三維虛擬仿真輸電線路桿塔組塔腿吊裝過程的方法

有效

• 申請號: 201210525765.8
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN103871093A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 顧曉峰;馬駿;吳強;胡林寶;陶安余;朱偉;陳曦;顏靖;郭彬
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明屬于計算機三維仿真技術領域，用于三維虛擬仿真電力輸電線路施工中的塔腿吊裝過程，為一種三維虛擬仿真輸電線路桿塔組塔腿吊裝過程的方法

背景技術

在三維虛擬仿真輸電線路施工過程的塔腿吊裝過程中，使用原來的物理引擎模擬現實中的塔腿吊裝過程時，因為剛體計算及物體移動平衡原理不夠精確，導致塔腿吊裝時，在繩索拉緊后會出現塔腿抖動及跳動的情況。為了避免這個問題，本發明提出一個新方案，專門計算在塔腿吊裝過程中的塔腿移動軌跡，運用新的算法計算出的移動軌跡更為精確，移動過程中可以更為流暢，同時占用的計算機資源更少。相比原來的算法更符合虛擬仿真輸電線路施工過程中塔腿被吊裝的移動過程。并適合所有類似移動的軌跡運算。對于同類物體在三維虛擬場景中的移動，本發明的方法都能起到較好的效果。

發明內容

本發明要解決的問題是：現有技術對輸電線路施工過程中塔腿吊裝過程的三維虛擬仿真不夠精確，會出現塔腿抖動及跳動的情況，影響仿真效果。

本發明的技術方案為：三維虛擬仿真輸電線路桿塔組塔腿吊裝過程的方法，三維引擎渲染出所有的相關場景，在塔材渲染的過程中，通過以下方法計算出塔材上兩個固定點的位置，然后確定塔材整體中心位置及朝向，通過每幀計算確定位置，最后中間插值以完成吊裝的平滑移動過程，具體過程如下：

1）三維場景渲染，對仿真場景進行渲染，在場景中布置抱桿，布置機動絞磨、被吊塔材等素材，最后進行塔材吊裝動力系統的聯線；

2）建立電線路桿塔組塔腿的吊裝模型，包括以下參數：

H：垂直于地面的起吊抱桿，下端固定于地面，上端為固定起吊滑輪，即H高度固定；

L：右端為起吊抱桿底部，固定于地面，左端為塔腿底部，在塔腿被吊離地面前位置固定，即L的長度固定；

a：塔腿地面支點到起吊大繩捆綁點的距離，即塔腿長度，長度固定；

b：塔腿地面支點到起吊滑輪的距離，在塔腿吊離地面前，長度固定；

c：起吊滑輪到塔腿上起吊大繩捆綁點的距離，在固定的時間長度固定，隨著時間的推移，被縮短或者伸長；

α：塔腿轉動時塔腿與地面外側的夾角，α=180-β-γ；

β：塔腿地面支點與起吊滑輪連線、塔腿之間的夾角，a、b、c長度已知，利用反三角函數β=Arccosβ，即可確定β；

γ：塔腿地面支點與起吊滑輪連線、地面兩者之間的夾角，通過sinγ=H/b及反三角函數γ=Arcsinγ求出γ的值，且γ值固定不變；

3）仿真中，機動絞磨拉動起吊大繩，拉動速度恒定不變，在固定時間內起吊大繩c的長度變化恒定，根據步驟2）對α的定義推導出α的度數，即可算出塔腿在起吊大繩變化的時間段內轉動的角度；

4）根據步驟3）塔腿在起吊大繩變化的時間段內轉動的角度確定塔腿的變化情況，并直接計算出塔腿兩端及中心點的位置，在三維虛擬場景中完成對塔腿吊裝過程的仿真模擬。

本發明使用在三維虛擬仿真條件下，在輸電線路虛擬施工過程中，塔腿吊裝過程的模擬，通過使用這個算法過程的虛擬仿真，使得塔腿運動規律更符合實際情況，吊裝過程更加逼真。本發明建立在在三維渲染模塊及腳本控制模塊的基礎上，使用DirectX自帶物理引擎實現，現在在普通的三維渲染條件下，通過本發明方法，即可對塔腿的移動進行控制。

附圖說明

圖1為本發明搭建的三維電線路桿塔組塔腿的吊裝模型示意圖。

具體實施方式

下面具體說明本發明的實施。

在三維虛擬場景中，模擬特殊條件下的物體移動，本發明方法適合于虛擬仿真輸電線路施工過程中的塔腿吊裝過程。

主要模擬方向包括：塔腿移動過程、機動絞磨機不斷收繩、在塔腿移動的過程中為了使塔腿不與已經組立的塔身發生碰撞，塔腿尾部有工作人員通過控制繩以及機動絞磨對塔腿離塔身的水平距離進行控制。

運動方式包括：機動絞磨緩慢收放吊裝繩，工作人員結合塔腿與塔身的相對位置收放控制繩。工作人員及絞磨控制的吊點不變，控制繩及牽引繩連接至塔腿不同位置：牽引繩連接塔腿頭部、控制繩連接塔腿尾部。根據控制繩和牽引繩的改變，塔材在空中不斷移動位置。

首先，三維引擎渲染出所有的相關場景。在塔材渲染的過程中，通過以下方法計算出塔材上兩個固定點的位置，然后確定塔材整體中心位置及朝向，通過每幀計算確定位置，最后中間插值以完成平滑移動過程。

具體過程如下：