第33卷第11期 Vol.33No.ll
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建筑施工
BUILDINGCONSTRUCTION
钢结构整体安装三维图形仿真
技术的研究和应用
StudyandApplicationof3-DGraphicSimulationTechnology
toIntegratedInstallationofSteelStructure
陈枫
王云飞许勇
（上海市机械施工有限公司200072）
【摘要】通过研究钢结构整体安装三维图形仿真技术的内容和关键技术，并应用于具体工程实践中，顺利实现了钢结构垫体安装控制系统的整体提升、项推和牵引等安装工程控制。经应用表明，该技术过程控制效累好、准确性高，可提高工程施工的质量，不仅能应用于钢结构整体安装工程，还可供其它PLC控制系航可视化技术作借整。
【关键调】钢结构整体安装三维图形仿真控制系统提升施工【中图分类号U17
/文献标识码B
工程领域一般采用计算机图形仿真和虚拟现实技术来实现施工过程控制。而在钢结构施工领域，虽然钢结构整体安装的施工过程由计算机实时控制，但如何应用计算机图形仿真技术来提高控制水平，还是一个待研究的课题。因此我们有必要研究钢结构整体安装的三维图形仿真技术，为控制系统配置可视化、可记录、可回看、可预演的新功能，并首先应用于广州新电视塔天线稳杆的整体提升安装施工（以下简称广州新电视塔应用）。
1研究内容和关键技术 1.1仿真模型的设计和建立
三维图形仿真的核心是根据仿真目的，仿照真实对象的属性，应用计算机图形技术建立一个三维模型。三维模型首先是对真实物体几何属性的仿真，即根据真实物体的结构尺寸按比例描绘出三维图形，一般称之为结构建模；其次是对真实物体外观属性的仿真，就是以计算机绘画技术，模仿真实物体的颜色、材质、光照等，为三维图形着装上色，一般称之为外观染。前者提供仿真模型的准确性，是对真实物体进行动作仿真、姿态仿真、状况仿真的基础，后者提供仿真模型的逼真感，提高仿真的视觉效果，让使用者有身临其境、亲眼目赌的感觉。
图形仿真模型的规模、精细度和逼真度，与建模、染的工作量成正比，对计算机性能和内存资源的要求也是成正比的，因此仿真模型不可能也没必要完全照真实物体“描画"。设计时应根据控制需要，兼顾资源和成本，确定仿真对象的
【作者简介】王云飞（1948-），男，大专，教校级高工。联系地址：上海市洛川中路701号(200072)。
【收稿日期】2011-10-27 NN
[文章编号】10041001(2011)11103503
合理规模，包括各部分的分解程度、精细程度。在广州新电视塔应用中，建立的图形仿真模型主要有：电视塔主塔钢结构，
天线杆钢结构、提升平台、提升系统、支择撑系统等。 1.2三维场最的设计和转换
图形仿真模型的布局、周边环境，构成了仿真的三维空间，一般称之为三维场景。如果仿真模型规模很大，构成的场景很大，运行时就可能占用大量的计算机内存，导致运行效率低下、速度缓慢。这显然无法满足控制系统实时性的要求，因此需要设计若干局部场景，每次只运行一个场景，就像采用摄像机进行视频监控那样，设置多个摄像头，每个摄像头看到的就是一个局部场景。由于局部场景占用的资源较少，可以保证运行速度，满足实时性要求。在广州新电视塔应用中设计的三维场景有3个：①远景：在远处观察电视塔全貌的场景，又称电视塔钢结构场景；②中景：在电视塔主塔顶部附近观察天线稳杆的场景，又称天线杆钢结构场景；③近景：在天线稳杆附近观票提升系统的场景，又称提升系统场景。
这些场景可以互相转换。转换的方式有自动和手动两种。自动是指随着观察者镜头的推进，自动从远景进入中景，从中景进入近景，或者随着观察者镜头的拉远，自动从近景进入中景，从中景进入远景。手动是通过点击场景转换按钮，直接进入所需场景。
1.3三维镜头的定位和漫游
运用三维仿真技术的优势之一是可以在三维仿真场景里进行任意方位、任意视角的观察，就好像在仿真场景的任何位置都可以设置镜头，朝任何方向摇转一样，这是真实摄像机无法实现的。因此，三维仿真场景的镜头可以由操作者用计算机鼠标和键盘来操控，包括镜头定位和镜头漫游。
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