CN105095543B - 模拟大型设备吊装过程的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟大型设备吊装过程的方法和装置，属于设备的吊装计算机模拟验证领域。方法包括：在CAM平台上创建三维吊装模型，三维吊装模型中各组件为运动副装配关系；根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程；获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，根据比较结果对大型设备进行吊装。本发明通过在CAM平台上创建三维吊装模型，并将创建的三维吊装模型中的各组件进行运动副装配，进而模拟大型设备的吊装过程，从而提高了模拟的精度。

Description

模拟大型设备吊装过程的方法和装置

技术领域

本发明涉及设备的吊装计算机模拟验证领域，特别涉及一种模拟大型设备吊装过程的方法和装置。

背景技术

随着设备的吊装计算机模拟验证技术的发展，工业生产中需要许多大型、高价值的设备，由于这些大型设备吊装困难，吊装过程中一旦出现损坏，会给工业生产带来重大的损失，因此，为了确保大型设备吊装过程顺利进行，可在大型设备吊装之前，模拟大型设备吊装过程。

现有技术在模拟大型设备吊装过程时，首先拟定吊装方案，并根据拟定的吊装方案确定吊装过程中需要的组件，进而采用3D(Three Dimensions，三维)max、Maya等软件将吊装过程中需要的各组件进行机械形体装配，得到吊装模型，然后在三维坐标系中对吊装模型的三维运动进行模拟，从而实现了对大型设备吊装过程的模拟。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术在模拟大型设备吊装过程时，由于各模型组件之间以机械形体进行装配，导致在三维坐标系中运动时三维模型可以随意进行各种形态的柔性转变，使得对大型设备吊装模拟的精度不高，因此，现有技术不能满足高精度的大型设备吊装的模拟需求。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种模拟大型设备吊装过程的方法和装置。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种模拟大型设备吊装过程的方法，所述方法包括：

在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，所述三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，所述三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备；

根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程；

获取吊装过程中所述大型设备的模拟吊装位置，将所述大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较；

若所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致，则根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；

若所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置不一致，则调整所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致；

获取所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，根据所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，并根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度；

所述根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，包括：

根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机；

根据所述主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述根据计算的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程之后，还包括：

获取预先创建的吊耳模型，并对所述吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中所述吊耳承受的应力大小；

获取在整个吊装过程中所述吊耳承受的最大应力，并将所述吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较，根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述获取预先创建的吊耳模型之前，还包括：

获取吊耳的材质参数，并确定吊耳与反应器的连接方式；

根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述根据比较结果对大型设备的吊装过程进行安全验证，包括：

若比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程能够安全进行；

若比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程不能安全进行。

第二方面，提供了一种模拟大型设备吊装过程的装置，所述装置包括：

第一创建模块，用于在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，所述三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，所述三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备；

计算模块，用于根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心；

模拟模块，用于根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程；

第一获取模块，用于获取吊装过程中所述大型设备的模拟吊装位置；

第一比较模块，用于将所述大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较；

第一吊装模块，用于当所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；

处理模块，用于当所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置不一致时，调整所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致；

第二获取模块，用于获取所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心；

调整模块，用于根据所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案；

第二吊装模块，用于根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度；

所述模拟模块，包括：

设置单元，用于根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机；

模拟单元，用于根据所述主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程。

结合第二方面，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述装置，还包括：

第三获取模块，用于获取预先创建的吊耳模型；

分析模块，用于对所述吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中所述吊耳承受的应力大小；

第四获取模块，用于获取在整个吊装过程中所述吊耳承受的最大应力；

第二比较模块，用于将所述吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较；

判断模块，用于根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

结合第二方面，在第二方面的第三种可能的实现方式中，所述装置，还包括：

第五获取模块，用于获取吊耳的材质参数；

确定模块，用于确定吊耳与反应器的连接方式；

第二创建模块，用于根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

结合第二方面，在第二方面的第四种可能的实现方式中，所述判断模块，包括：

第一判断单元，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程能够安全进行；

第二判断单元，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程不能安全进行。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在CAM平台上创建三维吊装模型，将创建的三维吊装模型中的各组件进行运动副装配，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心模拟大型设备的吊装过程，进而获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，并将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致时，调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，进而根据此时的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，从而根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。由于三维吊装模型中各组件的装配关系为运动副装配，因而在三维坐标系中模拟三维运动时，三维模型很难随意改变形态，因此，提高了模拟的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种模拟大型设备吊装过程的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种模拟大型设备吊装过程的方法流程图；

图3是本发明实施例二提供的主吊车的三维模型示意图；

图4是本发明实施例二提供的溜尾吊车的三维模型示意图；

图5是本发明实施例二提供的吊索具的三维模型示意图；

图6是本发明实施例二提供的溜尾吊车变幅角度示意图；

图7是本发明实施例二提供的虚拟电机参数设置示意图；

图8是本发明实施例二提供的设备开始吊装的示意图；

图9是本发明实施例二提供的将大型设备吊装至逐渐竖直状态的示意图；

图10是本发明实施例二提供的吊耳与反应器的连接设置界面的示意图；

图11是本发明实施例二提供的对吊耳施加载荷的示意图；

图12是本发明实施例二提供的吊耳在吊装过程中受到的应力大小的示意图；

图13是本发明实施例三提供的第一种模拟大型设备吊装过程的装置结构示意图；

图14是本发明实施例三提供的模拟模块的结构示意图；

图15是本发明实施例三提供的第二种模拟大型设备吊装过程的装置结构示意图；

图16是本发明实施例三提供的第三种模拟大型设备吊装过程的装置结构示意图；

图17是本发明实施例三提供的判断模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

随着工业技术的发展，越来越多的大型设备被应用在工业生产中，而这些大型设备吊装困难，吊装过程中一旦出现损坏，会给工业生产带来重大的损失，因此，为了确保大型设备吊装过程顺利进行，本发明实施例提供的一种模拟大型设备吊装过程的方法，参见图1，本实施例提供的方法流程包括：

101：在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备。

102：根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程。

作为一种可选的实施例，三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度；

根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，包括：

根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机；

根据主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程。

103：获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较。

104：若大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，则根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装。

105：若大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致，则调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致。

106：获取大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，根据三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，并根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

作为一种可选的实施例，根据计算的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程之后，还包括：

获取预先创建的吊耳模型，并对吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中吊耳承受的应力大小；

获取在整个吊装过程中吊耳承受的最大应力，并将吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较，根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

作为一种可选的实施例，获取预先创建的吊耳模型之前，还包括：

获取吊耳的材质参数，并确定吊耳与反应器的连接方式；

根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

作为一种可选的实施例，根据比较结果对大型设备的吊装过程进行安全验证，包括：

若比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程能够安全进行；

若比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程不能安全进行。

本发明实施例提供的方法，通过在CAM平台上创建三维吊装模型，将创建的三维吊装模型中的各组件进行运动副装配，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心模拟大型设备的吊装过程，进而获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，并将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致时，调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，进而根据此时的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，从而根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。由于三维吊装模型中各组件的装配关系为运动副装配，因而在三维坐标系中模拟三维运动时，三维模型很难随意改变形态，因此，提高了模拟的精度。

实施例二

本发明实施例提供了一种模拟大型设备吊装过程的方法，为了便于理解，现结合上述实施例一的内容，对本发明实施例提供的模拟大型设备吊装过程的方法进行详细地解释说明。参见图2，本发明实施例提供的方法流程包括：

201：在CAM平台上创建三维吊装模型。

关于在CAM平台上创建三维吊装模型的方式，包括但不限于：

第一步，根据预先拟定的吊装方案确定吊装过程中所用的组件；

针对第一步，在本实施例中采用的吊装方案为双车旋转抬吊的方案，在双车旋转抬吊时需要使用主吊车和溜尾吊车配合进行作业，因此，三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备。其中，主吊车可以选用750吨履带式吊车，溜尾吊车可以选用500吨桁架臂汽车式起重机，本实施例不对选取的主吊车和溜尾吊车作具体的限定。以主吊车为750吨履带式吊车，溜尾吊车为500吨桁架臂汽车式起重机为例，在采用上车旋转抬吊的方案进行抬吊时，750吨履带式吊车向上提升设备，同时500吨桁架臂汽车式起重机旋转使大型设备逐渐由水平位置过渡到竖直位置，此时500吨桁架臂汽车式起重机脱钩，750吨履带式吊车单机将大型设备吊装就位。

第二步，根据吊装过程中所用的组件的实际尺寸创建三维吊装模型。

针对第二步，在确定吊装过程中所用的组件之后，为了精确地模拟吊装过程，还需要依据现场工地、设备形状、吊车及吊索具结构性能参数等按照实际比例进行建模。在建模过程中所用的主吊车及溜尾吊车的旋转半径和吊杆长度、大型设备的尺寸需与实际尺寸吻合。具体地，若在实际吊装过程中，主吊车的吊杆长度为10米，旋转半径为5米，则在创建三维吊装模型时，需将主吊车的吊杆长度设置为10米，旋转半径设置为5米。

进一步地，为了直观的展示根据吊装过程中所用的组件的实际尺寸创建的三维吊装模型，可参见图3、图4和图5中创建的三维吊装模型。其中，图3为创建的750吨履带吊车的三维模型，图4为创建的500吨桁架臂汽车式起重机的三维模型，图5为吊装过程中所需要的吊索具的三维模型。

进一步地，为了避免在三维坐标系中运动时，三维吊装模型随意进行各种形态的柔性转变，从而降低了对大型设备吊装模拟的精度，本实施例在根据确定的吊装过程中所用的组件的实际尺寸创建三维吊装模型时，需将三维吊装模型中各组件进行运动副装配。其中，运动副装配为将吊装过程中直接接触的两个组件组成可动连接，从而限制了相接触的两个组件之间的相对运动。

202：根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心。

其中，三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数包括但不限于主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度等。

关于根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车吊钩速度及溜尾吊车变幅角度的方法，可通过一个具体的例子进行介绍。

图6为吊装过程中溜尾吊车的吊臂的变幅角度的平面图。若设定模拟过程中所使用的主吊车为750吨，大型设备的长度为25741毫米，所使用的溜尾吊车为500吨且溜尾吊车车底中心单元大齿轮齿数为Z1＝150，溜尾吊车的液压电机行星齿轮齿数为Z2＝22。在对大型设备吊装模拟的过程中，若控制溜尾吊车的液压电机行星齿轮转动的虚拟马达的转速为每分钟4圈，在吊装的过程中溜尾吊车旋转的角度为87度，根据在吊装过程中主吊车行星齿轮旋转的总角度和溜尾吊车的行星齿轮旋转的总角度相同，可得出在吊装过程中主吊车的行星齿轮旋转的圈数n为：

由于主吊车的行星齿轮每旋转一圈的时间为60秒，因此，可根据在吊装过程中主吊车的行星齿轮旋转的圈数得出在整个吊装过程的模拟时间T为：

由于根据拟定的吊装方案进行吊装时，主吊车向上提升设备使大型设备由水平状态最终处于竖直状态，因此，在吊装过程中主吊车的吊臂移动的距离为大型设备的长度，即25741毫米，根据主吊车的吊臂移动距离及吊装时间可得到在吊装过程中主吊车的吊钩提升速度V为：

由图6中的溜尾吊车吊臂变幅角度平面图可知，溜尾吊车的吊臂长度为56000毫米，起吊之前溜尾吊车的吊臂在地面的投影为15000毫米，因此，起吊之前溜尾吊车与地面的夹角φ₁为：

由图6中的溜尾吊车吊臂变幅角度平面图还可知，吊装结束时溜尾吊车的吊臂在地面的投影为15000毫米+3305.5毫米，即吊装结束时溜尾吊车的吊臂在地面的投影为18305.5毫米，因此，起吊之前溜尾吊车与地面的夹角φ₂为：

根据上面的两个式子，可以得出在吊装过程中溜尾吊车变幅角度为△_φ＝φ₁-φ₂＝3°

综上：主吊车吊钩线性马达模拟速度为1030米每秒，溜尾吊车S吊臂变幅角度为3度。

当然，上述过程以主吊车为750吨，大型设备的长度为25741毫米，溜尾吊车为500吨且溜尾吊车车底中心单元大齿轮齿数为Z1＝150，溜尾吊车的液压电机行星齿轮齿数为Z2＝22为例进行介绍的，对于主吊车、大型设备的长度、溜尾吊车等为其他数值时，仍然可以采用上述方法进行计算，此处不再赘述。

关于根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算设备的重心的方法，可参见如下方式：确定设备的重力及形状，进而根据计量设备计算设备的重心。关于所采用的计量设备，本实施例不作具体的限定。具体实施时，能够计算出设备的重心即可。

203：根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程。

关于根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，包括但不限于：

第一步，根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机；

针对第一步，由于上述步骤202中已经计算出主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度，因此，本步骤在上述步骤的基础上根据计算到的吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上对主吊车的虚拟电机进行设置。关于具体的设置过程，可参见图7。图7为虚拟电机的设置界面图，当主吊车采用750吨的履带式吊车，主吊车的吊钩线性马达模拟速度为1030米每秒时，可根据确定参数在对应的设置选型上设置。

第二步，根据主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程。

针对第二步，根据主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度设置完主吊车的虚拟电机之后，可在CAM平台上根据主吊车的虚拟电机及设备重心检查装配体的干涉。具体地，可在CAM平台上将干涉情况设置为“碰撞停止”，当在运动模拟的过程中出现干涉影响，模拟过程将结束。进一步地，为了节省资源，避免当大型设备的模拟过程结束时，CAM平台依然进行模拟运算，本实施例提供的方法还将设置模拟时间。具体地，可将模拟时间设置为25秒、30秒、50秒等，具体实施例，保证在设置的模拟时间内能够完成整个模拟过程即可。

为了直观的展现整个大型设备的吊装过程，本实施例中将以图8和图9进行展示。其中，图8为大型设备开始吊装的示意图，图9为将大型设备吊装至逐渐竖直状态的示意图。

204:获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置。

其中，大型设备的模拟吊装位置为在对大型设备进行吊装模拟时大型设备的最终位置。关于获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置的方式，包括但不限于检测模拟大型设备吊装过程中大型设备的最终位置，获取模拟大型设备吊装过程中大型设备的最终位置，并将获取到的模拟大型设备吊装过程中大型设备的最终位置作为获取到的吊装过程中大型设备的模拟吊装位置。

205：将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，根据比较结果对大型设备进行吊装。

在获取到大型设备的模拟吊装位置之后，为了对确保实际对大型设备进行吊装时，大型设备的吊装位置为预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置，本实施例提供的方法还将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较。通过将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，可以提高吊装的准确性。

具体地，在将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，比较结果包括但不限于大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致以及大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致两种。由于不同的比较结果所对应的大型设备的吊装过程是不同的，因此，针对这两种比较结果，下面将分别进行介绍。

第一种情况：若大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致；

针对第一种情况，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，说明采用预先拟定的吊装方案可以准确无误地将大型设备吊装到预设吊装位置，因此，此时可根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装。

第二种情况：若大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致。

针对第二种情况，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致，说明采用预先拟定的吊装方案不能准确无误地将大型设备吊装到预设吊装位置，因此，此时需要调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，进而根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程。若根据调整后的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程时，获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，则说明根据调整后的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心对大型设备进行吊装可以准确无误地将大型设备吊装到预设吊装位置；若根据调整后的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程时，获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致，则说明根据调整后的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心对大型设备进行吊装还不能准确无误地将大型设备吊装到预设吊装位置，因此，为了确保对大型设备进行吊装的准确性，此时还需继续调整三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上对大型设备的吊装过程进行模拟，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致。

进一步地，由于在CAM平台上对大型进行吊装模拟是为了更好地对实际的吊装过程进行指导，因此，本实施例提供的方法需要获取大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，进而根据三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，从而根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

进一步地，在对大型设备吊装过程进行模拟之后，为了进一步地确保大型设备的吊装过程能够顺利进行，可对大型设备吊装过程中需要的吊耳进行分析，通过对大型设备吊装过程中需要的吊耳进行分析可以对大型设备的吊装过程进行安全验证。具体地，通过对大型设备吊装过程中需要的吊耳进行分析对大型设备的吊装过程进行安全验证，具体可采用如下步骤：

第一步，获取预先创建的吊耳模型；

关于获取预先创建的吊耳模型的方法，包括但不限于：

首先，获取吊耳的材质参数，并确定吊耳与反应器的连接方式；

其中，吊耳的材质参数包括但不限于弹性模量、泊松比、抗剪模量、质量密度、张力强度、压缩强度、屈服强度、热扩张系数、热导率等。关于获取吊耳的材质参数的方法，包括但不限于对吊耳进行力学分析，并获取力学分析中的吊耳的材质参数。其中，在对吊耳进行力学分析时，获取到的吊耳的材质参数，可参见表1。

表1

属性	数值	单位
			弹性模量	2.1×1011	牛顿/平方米
泊松比	0.3	不适用
			抗剪模量	7.9×1010	牛顿/平方米
质量密度	7500	千克/立方米
			张力强度	723825600	牛顿/平方米
压缩强度	345000000	牛顿/平方米
			屈服强度		牛顿/平方米
热扩张系数	1.3×10-5	米/开
			热导率	50	瓦特/米*开

在确定吊耳与反应器的连接方式时，由于本实施例中吊耳通过螺栓与反应器连接，因此，在CAM平台上模拟大型设备吊装过程时，可在图10中的吊耳与反应器的连接设置界面的夹具选项卡中选择“固定束缚”，且选择“螺栓固定”。

其次，根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

第二步，对吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中吊耳承受的应力大小；

其中，有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。在本实施例在对吊耳模型进行有限元分析时，选择极端状态进行受力分析。例如，若采用750吨吊车与500吨吊车双车抬吊，当大型设备由水平至竖直状态时，500吨吊车脱钩，此时吊耳受到的最大的力为458吨，方向竖直向上，此时在“载荷”选项中，可以选择力或压力载荷类型，若选择的为压力，则在图11的图形区域中选取需要加载荷的面，并选取受力方向，进而将吊耳受到的最大力458吨加入到载荷的面上进行分析。

进一步地，在完成载荷施加之后，可根据施加的载荷进行分析，通过分析可得到在大型设备在吊装的过程中吊耳受到的应力。具体地，吊耳在吊装过程中受到的应力大小，可参见图12。由图12可知，随着吊装过程的进行，吊耳受到的应力越来越大。其中，在吊装过程中吊耳受到的最小应力为0.2兆帕，最大应力为178.394兆帕。

第三步，获取在整个吊装过程中吊耳承受的最大应力；

由于上述第二步中通过对吊耳进行有限元分析已经得到了吊耳在吊装过程中受到的应力大小，因此，本步骤在上述第二步的基础上将获取在整个吊装过程中吊耳承受的最大应力。以图12为例，在整个吊装过程中吊耳承受的最大应力为178.394兆帕，因此，可将178.394兆帕作为获取到吊耳承受的最大应力。

第四步，将吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较，根据比较结果判断大型设备吊装过程能否顺利进行。

其中，许用应力为机械设计或工程结构设计中允许零件或构件承受的最大应力值。许用应力的计算公式为[σ]＝σ_S/n，其中，σ_S为材料屈服极限，n为取安全系数。若吊耳的材料屈服极限为345兆帕，取安全系数为1.6，则吊耳的许用应力为[σ]＝σ_S/n＝345/1.6＝215兆帕。

具体地，根据比较结果对大型设备的吊装过程进行安全验证，包括但不限于：

若比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程能够安全进行；

若比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程不能安全进行。

对于上述过程，为了便于理解，下面将以一个具体的例子进行详细地解释说明。

例如，若吊耳承受的最大应力为179兆帕，吊耳的许用应力为240兆帕，由于吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力，因此，判断大型设备吊装过程能够安全进行；若吊耳承受的最大应力为279兆帕，吊耳的许用应力为250兆帕，由于吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力，因此，判断大型设备吊装过程不能安全进行。

本发明实施例提供的方法，通过在CAM平台上创建三维吊装模型，将创建的三维吊装模型中的各组件进行运动副装配，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心模拟大型设备的吊装过程，进而获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，并将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致时，调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，进而根据此时的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，从而根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。由于三维吊装模型中各组件的装配关系为运动副装配，因而在三维坐标系中模拟三维运动时，三维模型很难随意改变形态，因此，提高了模拟的精度。

实施例三

参见图13，本发明实施例提供了一种模拟大型设备吊装过程的装置，该装置包括：

第一创建模块1301，用于在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备；

计算模块1302，用于根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心；

模拟模块1303，用于根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程；

第一获取模块1304，用于获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置；

第一比较模块1305，用于将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较；

第一吊装模块1306，用于当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；

处理模块1307，用于当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致时，调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致；

第二获取模块1308，用于获取大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心；

调整模块1309，用于根据三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案；

第二吊装模块1310，用于根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

参见图14，三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度；

模拟模块1303，包括：

设置单元13031，用于根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机；

模拟单元13032，用于根据主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程。

参见图15，该装置，还包括：

第三获取模块1311，用于获取预先创建的吊耳模型；

分析模块1312，用于对吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中吊耳承受的应力大小；

第四获取模块1313，用于获取在整个吊装过程中吊耳承受的最大应力；

第二比较模块1314，用于将吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较；

判断模块1315，用于根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

参见图16，该装置，还包括：

第五获取模块1316，用于获取吊耳的材质参数；

确定模块1317，用于确定吊耳与反应器的连接方式；

第二创建模块1318，用于根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

参见图17，判断模块1315，包括：

第一判断单元13151，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程能够安全进行；

第二判断单元13152，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程不能安全进行。

综上所述，本发明实施例提供的装置，通过在CAM平台上创建三维吊装模型，将创建的三维吊装模型中的各组件进行运动副装配，并根据计算的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心模拟大型设备的吊装过程，进而获取吊装过程中大型设备的模拟吊装位置，并将大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较，当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；当大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置不一致时，调整三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与预设吊装位置一致，进而根据此时的三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，从而根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。由于三维吊装模型中各组件的装配关系为运动副装配，因而在三维坐标系中模拟三维运动时，三维模型很难随意改变形态，因此，提高了模拟的精度。

需要说明的是：上述实施例提供的模拟大型设备吊装过程的装置在模拟大型设备吊装过程时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将模拟大型设备吊装过程的装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的模拟大型设备吊装过程的装置与模拟大型设备吊装过程的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种模拟大型设备吊装过程的方法，其特征在于，所述方法包括：

在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，所述三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，所述三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备；

根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，其中，所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度；

根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机，根据所述主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程；

获取吊装过程中所述大型设备的模拟吊装位置，将所述大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较；

若所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致，则根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；

若所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置不一致，则调整所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致；

获取所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，根据所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案，并根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计算的三维吊装模型中的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程之后，还包括：

获取预先创建的吊耳模型，并对所述吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中所述吊耳承受的应力大小；

获取在整个吊装过程中所述吊耳承受的最大应力，并将所述吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较，根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取预先创建的吊耳模型之前，还包括：

获取吊耳的材质参数，并确定吊耳与反应器的连接方式；

根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果对大型设备的吊装过程进行安全验证，包括：

若比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程能够安全进行；

若比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力，则判断大型设备吊装过程不能安全进行。

5.一种模拟大型设备吊装过程的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一创建模块，用于在计算机辅助设计CAM平台上创建三维吊装模型，所述三维吊装模型中各组件为运动副装配关系，所述三维吊装模型中的组件至少包括主吊车、溜尾吊车及待吊装的大型设备；

计算模块，用于根据预先拟定的吊装方案按实际尺寸计算三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，其中，所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数至少包括主吊车吊钩速度和溜尾吊车吊臂变幅角度：

模拟模块，用于根据计算的主吊车吊钩速度及溜尾吊车吊臂变幅角度在CAM平台上设置主吊车的虚拟电机，根据所述主吊车的虚拟电机及设备重心模拟大型设备的吊装过程；

第一获取模块，用于获取吊装过程中所述大型设备的模拟吊装位置；

第一比较模块，用于将所述大型设备的模拟吊装位置与预先拟定的吊装方案中的预设吊装位置进行比较；

第一吊装模块，用于当所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时，根据预先拟定的吊装方案对大型设备进行吊装；

处理模块，用于当所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置不一致时，调整所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心，并根据调整后的主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心在CAM平台上模拟大型设备的吊装过程，直至获取到的大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致；

第二获取模块，用于获取所述大型设备的模拟吊装位置与所述预设吊装位置一致时三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心；

调整模块，用于根据所述三维吊装模型中主吊车和溜尾吊车的运动参数及设备重心调整预先拟定的吊装方案；

第二吊装模块，用于根据调整后的吊装方案对大型设备进行吊装。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第三获取模块，用于获取预先创建的吊耳模型；

分析模块，用于对所述吊耳模型进行有限元分析，得到在整个大型设备吊装过程中所述吊耳承受的应力大小；

第四获取模块，用于获取在整个吊装过程中所述吊耳承受的最大应力；

第二比较模块，用于将所述吊耳承受的最大应力与吊耳的许用应力进行比较：

判断模块，用于根据比较结果对大型设备吊装过程进行安全验证。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第五获取模块，用于获取吊耳的材质参数；

确定模块，用于确定吊耳与反应器的连接方式；

第二创建模块，用于根据吊耳模型参数及吊耳与反应器的连接方式创建吊耳模型。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断模块，包括：

第一判断单元，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力小于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程能够安全进行；

第二判断单元，用于当比较结果为吊耳承受的最大应力大于吊耳的许用应力时，判断大型设备吊装过程不能安全进行。