摘 要

目前，机械行业培养从业人员大多采用理论学习和实装训练相结合的培训模式。其中实装训练是学习者对相关知识消化理解，以及设备的进一步认识的重要过程。但在实际教学中，实装训练的效果又受实训器材、实训场地、器材损坏等因素的影响，对于大型设备而言，不仅实训过程复杂、难操作，还必须考虑实验者的自身安全性。随着科学技术的发展，虚拟现实技术得到了很大的提高，虚拟实训开始出现辅助实际实训教学。

本课题以开发起重机实训系统为目标，调研了起重机的发展状况以及虚拟现实技术的前沿发展和应用。分析了虚拟实训系统相关软件的特点，考虑到MFC软件简单易学以及采用的C 语言具有兼容C语言和面向对象编程的特点，选用MFC作为交互界面设计。考虑到OSG高性能、开源性、可扩展性、可移植性的特点，利用OSG技术进行起重机虚拟拆卸设计。为更深入了解起重机相关知识，以起重机变幅机构为设计目标，研究了变幅机构的布置形式，传动形式，同时进行了设计选型计算。

以典型的实训项目拆卸实训为例开发起重机虚拟拆卸平台。通过平台的需求性分析，围绕起重机拆卸，根据用户身份的不同，设计登录界面，建立学生和教师双系统。学生操作系统中，根据学生身份需求，建立模型拆卸自动演示、模型拆卸手动模拟、模型拆卸考核三大主要模块。老师操作系统中，根据教师身份需求，建立模型拆卸自动演示、拆卸模型导入、学生成绩管理三大主要模块。最后，通过分析虚拟实训教学的特点，对比实际实训教学，进行实际环境影响分析和经济性分析。

关键词：起重机；虚拟拆卸；交互界面设计；MFC；OSG

Abstract

At present, the machinery industry practitioners mostly use theoretical training and practical training combined training mode. Which is the training of learners to understand the relevant knowledge, as well as the equipment of the important understanding of the important process. But in the actual teaching, the effect of real training and training equipment, training sites, equipment damage and other factors, for large equipment, not only the training process is complex, difficult to operate, but also must consider the experimenter's own safety. With the emergence and development of virtual reality technology, virtual training began to support the practical training of teaching.

In this paper, the development of cranes and the development and application of virtual reality technology are studied. This paper analyzes the characteristics of the software related to the virtual training system, taking into account the simple and easy to learn MFC software and the use of C language compatible with C language and object-oriented programming features, the use of MFC as an interactive interface design. Taking into account the characteristics of OSG high performance, open source, scalability, portability, the use of OSG crane virtual demolition design. For a more in-depth understanding of the crane-related knowledge, to cranes for the design objectives of the crane, studied the amplitude

Take the typical training project demolition training as an example to develop the crane virtual dismantling platform. Through the needs of the platform analysis, demolition around the crane, according to the user identity, design login interface, the establishment of student and teacher dual system. Students operating system, according to the student identity needs, the establishment of model demolition automatic demonstration, model demolition manual simulation, model demolition assessment of the three major modules. Teacher operating system, according to the needs of teachers, the establishment of model demolition automatic demonstration, demolition model import, student achievement management of the three major modules. Finally, by analyzing the characteristics of virtual training teaching, compared with the actual training teaching, the actual environmental impact analysis and economic analysis.

Key Words：Crane ；Virtual disassembly；Interactive interface design；MFC；OSG

目录

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1 虚拟现实技术在工业技术领域的应用 2

1.2.2虚拟现实技术在医学领域的应用 2

第2章 门座式起重机 4

2.1门座式起重机简介 4

2.2变幅机构设计 4

2.2.1变幅机构介绍 4

2.2.2变幅机构计算 6

第3章 系统设计框架 12

3.1需求分析和开发环境分析 12

3.1.1系统功能需求分析 12

3.1.2开发环境需求 12

3.2系统功能模块分析 12

3.2.1学生操作模块 12

3.2.1教师操作模块 13

3.3配置OSG 13

第4章 虚拟拆卸功能的实现 15

4.1软件介绍 15

4.1.1 Solidworks介绍 15

4.1.2 OSG介绍 15

4.2虚拟场景模型建立 15

4.2.1零件模型建立 16

4.2.2模型的装配 17

4.2.3模型的导出 18

4.3拆卸功能的实现 18

4.3.1场景节点的添加 18

4.3.2键盘响应 19

4.3.3拆卸动画 19

第5章 交互界面设计 21

5.1 软件介绍 21

5.2登录界面设计 21

5.2.1设计概述 21

5.2.2关键技术实现 22

5.3教师操作界面设计 23

5.3.1设计概述 24

5.3.2关键技术实现 24

5.4学生操作系统设计 28

5.5 OSG与MFC集成 28

第6章 环境影响分析 30

6.1环境影响分析 30

6.2经济性分析 30

6.2.1直接成本分析 30

6.2.2间接成本分析 30

第7章 总结和展望 32

7.1设计总结 32

7.2工作展望 32

参考文献 33

致谢 34

第1章 绪论

1.1概述

随着我国经济的不断发展，港口在经济建设中的重要地位不断提高。起重机作为港口码头中，搬运、装卸物资的主要设备，是港口大型电动起重设备，在港口装卸生产中也逐渐发挥着日益重要的作用。科技的快速发展，促进了制造技术的进步。国际市场的竞争也越来越体现在技术方面的竞争，这也促进了起重机技术向自动化、智能化方向的发展。

起重机作为一种重要的物料运输设备，其种类繁多、机构复杂，对从业人员专业素质要求高。一般采用理论学习和实装训练相结合的培训模式培养从业人员，在这种模式下，对实装训练作要求很高，但实训器材、实训场地、器材损坏又严重影响实装训练的效果。学习者很难对起重机有足够的理解和充分的学习。同时，起重机作为一种大型设备，其拆卸过程更为复杂。作为实装训练，安装和拆卸的次数必然很频繁，如果采用实物拆卸，虽然可以对起重机有更直观的了解，但其危险性也大大增加，如果采取模型拆卸，一方面对模型的要求高，另一方面受模型尺寸限制，不能够详细展示起重机结构，实训的效果会受到很大影响^[1]。