基于模型更新的在线有限元起重机监测平台

为解决施工过程中起重机的实时力学性能、安全预警评估和受力状态可视化研究的缺失问题,文中提出了一种新的基于结构模型更新的在线有限元起重机监测平台。该平台依托龙门起重机和塔式起重机,采用基于物联网的安全状态监测和有限元模型更新计算相结合的方法,实现了龙门起重机应力云图随吊重和小车位置的实时变化以及塔式起重机高度和吊臂转角驱动有限元模型的更新并计算。其中,有限元计算结果可视化采用基于WebGL的三维引擎Three.js,通过该引擎实现实时理论应力云图展示,可以更直观地展示理论值。该平台的有限元计算精度高且速度快,安全状态报警反应迅速,试运行效果良好,可广泛应用于起重机监测平台。

基于WebGL的数字露头可视化表征与识别系统:以无人机倾斜摄影依奇克里克剖面为例

为满足地质工作者对野外露头表征数据分析的需求,针对现有的软件在三维可视化、跨设备、跨平台性及易操作性等方面的不足。基于WebGL开发了地质三维数字露头可视化平台。首先设计了平台的开发框架及实现路线,以Cesium为框架为基础,通过无人机倾斜摄影进行数据采集,结合U-net算法对地质数据进行分割和分析,实现了数据在跨平台、跨设备上的可视化展示和交互。具体应用中,U-net算法可自动识别和标记地质露头的地层特征和结构,可视化平台则针对识别出的特征提供丰富的测量和标绘工具,更加直观地展示露头信息,有助于地质勘探者更快捷、更全面地理解野外地质条件,提高露头表征数据的分析效率和易用性。仿真分析实例表明,验证了基于U-net算法的分割结果在露头表征和地层分析方面取得了较高的精度和可靠性,该可视化平台将会极大提升野外露头表征的分析效率与易用性,对加快数字中国、智慧地质的建设具有极高的应用价值。

基于WebGL的斜切式洞门数字建模与工程应用

针对隧道斜切式洞门BIM模型创建与应用效率低、可视化依赖已有建模平台的问题,提出基于WebGL的数字化建模方法。分析总结隧道斜切式洞门基本结构组成与特征,基于点-线-面-体的实体生成理论,利用数学公式完成对隧道斜切式洞门BIM模型的参数化建立;依托WebGL技术实现隧道斜切式洞门BIM模型的在线浏览。同时,研究隧道斜切式洞门BIM模型的辅助施工方法,拓展隧道斜切式洞门BIM模型的工程应用场景。结果表明,该方法可辅助设计人员高效完成对隧道斜切式洞门的正向设计,提高隧道斜切式洞门BIM模型的创建效率与实用性。

高密度电法虚拟仿真测量系统技术研究

面对复杂地质、地形条件时,高密度电阻率法野外实验教学勘探工作会受到诸多限制。目前的一些虚拟系统和技术不具备仿真功能,无法很好地模拟实际勘探情况。因此,以高密度电阻率法勘探理论和有限元正演计算方法为基础,同时结合Web技术、计算机图形学和三维地质建模与可视化交互技术,开发构建了一体化的三维仿真实验互动平台。在满足实验教学的同时,也可为工程勘探提供数值模拟和勘探辅助设计服务,最后通过水库大坝渗漏勘探的应用实例检验了该虚拟测量系统的应用效果。

矿井三维空间数据模型建立

针对标准化煤矿数据模型欠缺导致的煤矿数据利用效率低、数据共享少等问题,研究了煤矿三维空间多元数据关系及其属性数据规划;给出了从采掘工程平面图到巷道三维建模的过程及算法,形成了基于ORM映射的煤矿数据模型,并在WebGL技术体系下进行了三维模型输出。结果表明:建立的空间数据模型存储、利用效率高,能够为矿山安全信息化智能决策的数据利用及分析提供支持。

面向Web的地下洞室群模型加载与渲染优化设计

为解决BIM大规模三维场景给WebGL管线带来的渲染压力,结合水电站地下洞室群的结构、分布特点对数据动态调度策略进行了调整和优化。通过对比分析BIM和GIS中的LOD处理方式,设计了兼顾模型详细程度和发展程度的双重LOD处理机制;通过研究传统金字塔型索引的结构特点和空间划分方式,设计了综合多种树结构的能够自动调整边界的空间索引结构。在此基础上设计了基于渐近加载的动态调度算法,测试表明该方法提高了大规模BIM模型在WebGL上的渲染效率和稳定性。

基于工业基础类标准的建筑信息模型数据交互及应用

针对当前工业类基础(industry foundation classes,IFC)标准文件的开发应用存在文件格式转换繁杂、数据互操作性弱及信息有效利用率低等问题,提出一种IFC模型数据映射至数据库、建筑信息模型(building information modeling,BIM)在Web端重构及信息在线可视化分析的实施方法。基于Web框架,搭建IFC标准文件映射至关系型数据库的应用框架。该应用框架利用JavaScript语言对IFC标准文件深度解析,采用Python语言将IFC模型数据和建筑全生命周期有效信息储存至关系型数据库,结合实际案例及分析,展现并验证该应用框架的实施效果。结果表明:该方法可实现项目数据交互的完整性和高效性,支持建筑全生命周期相关应用的二次开发;同时融合智能建造技术和科学管理,提升BIM信息管理的有效性,促进建筑业数字化发展和智能化应用拓展。

WebGPU概述及建筑工程行业应用分析

随着数字中国规划的提出,基于浏览器的Web3D应用成为数字展示及应用的主要载体之一,当前主流Web3D引擎基本以WebGL为基础封装,存在调用GPU计算与渲染能力差、不支持光线追踪等新一代图形与计算技术的问题,不满足未来Web3D应用需求,因此引入新型Web3D图形API WebGPU进行研究,结果表明源生未经优化的WebGPU性能已远优于WebGL,同时具有渲染计算机制好、资源消耗少、多线程支持、底层兼容性强、性能卓越等优势,与工程行业契合度高,是未来数字中国相关工程行业平台Web3D图形API的最佳选择之一。

WebGL与云渲染相结合的城市信息模型平台设计

城市信息模型(CIM)作为现代城市管理和规划的重要工具已经越来越受到关注。同时,随着5G时代的到来,云计算和WebGL技术快速发展,基于云计算和WebGL技术相结合的城市信息模型基础平台也受到了广泛的关注。本文旨在设计一种基于WebGL和云渲染技术的城市信息模型基础平台,并对其功能模块和关键技术进行介绍和分析。该设计兼顾了传统GIS功能和三维可视化效果,适用范围广,具有很大的参考意义。

基于IFC的BIM模型格式转换与GIS融合展示方法研究

为满足桥梁工程建设中的协同管理需求,实现BIM模型到GIS平台的集成展示,通过模型编码在GIS平台内预埋,提出利用IFC标准作为多源异构模型间数据转换的桥梁,以统一信息属性的方法,在Web端处理大体量模型重构与渲染、轻量化可视分析等问题,实现BIM模型与GIS平台的融合展示及项目全过程全要素的协同管理。

转动惯量虚拟仿真实验设计

本论文结合我校实验教学的实际情况,同时借助于转动惯量理论知识,自主设计并开发了转动惯量虚拟实验系统。转动惯量虚拟仿真实验系统是一个基于浏览器进行开发,采用HTML、Javascript以及CSS3等语言,通过Three.js技术开发而来的一款网站系统,通过网页接入服务器方式,在客户端网页进行虚拟的转动惯量虚拟仿真实验,从而替代或补充在现实世界进行的真实转动惯量实验教学活动。

基于WebGL的BIM轻量化关键技术研究

由于BIM数据通常被设计在OS平台上解析和生成,无法直接被WebGL读取和渲染,借助第三方工具往往需要支付昂贵的费用或数据用于特定的平台,使用中间格式进行数据交换会造成一定的数据损失和数据冗余。针对上述情况,基于应用的角度,通过分析Autodesk Revit模型信息的组织方式与GLTF数据结构,设计Revit数据转化成GLB格式的程序接口。几何数据经过顶点以及几何体在族实例内部和族实例间不同层级的复用,有效降低数据冗余度;利用Draco压缩,实现BIM模型的轻量化存储;通过Three.js与Cesium实现在浏览器端的可视化渲染。对目标数据进行评估发现有较小的几何数据损失,实验结果证明此方法具有应用价值,对研究BIM信息提取与模型可视化有一定的意义。

城市三维模型通用格式转换与可视化研究

目前,城市三维模型有多种数据格式,格式间相互转换除了带来较高成本以外,还会导致模型部件信息与属性信息发生变化,以及模型精度损失等不足。3D tiles格式以其WebGL渲染机制为基础,能够实现海量三维数据的快速加载,因此被作为城市三维模型数据转换的目标格式和通用格式,但在实践过程中,其三维格式数据无法直接被获取,给模型的通用性带来一定阻碍。为此,本文以某县级市商品住宅小区为例,基于开源语言与工具,探索一套城市三维模型(IFC格式)向通用格式3D tiles转换解决方案与可视化优化研究,完成了坐标转换、空间索引构建、视域剔除,以解决城市三维模型在大规模应用中存在的使用成本较高、平台与数据不兼容等问题。

基于WebGL的焊接机器人仿真及多层多道路径规划

针对中厚板机器人焊接运动仿真、多层多道路径规划等需求,开发了一种基于Web GL的开放的机器人焊接离线编程系统.首先搭建了基于激光视觉传感的机器人MAG焊接系统,接着利用Java Script,Web GL等技术搭建了仿真平台,通过传感器获取焊道的三维点云数据,利用点云处理技术对焊道特征信息进行提取,在此基础上,进一步提出了对20 mm厚的开V形坡口钢板的多层多道路径规划策略,最终完成了V形坡口4层10道的焊接实验.结果表明,该系统对机器人焊接自动化、智能化关键技术提供了可靠的实现途径.

基于WebGL的多AGV物流调度仿真系统的研究与应用

针对K公司汽车总装生产线中多AGV电量分配不均、路径冲突、AGV利用率低等物流调度问题,为了提高K公司生产线中多AGV物流调度的效率,设计了一种多AGV物流调度仿真系统;利用WebGL技术建立了整个生产线场景的三维模型;系统能够自动给AGV分配任务,在AGV执行任务时,将AGV的电池电量和AGV路径规划问题考虑到物流调度系统中;该系统实现了对物流调度系统中AGV运输任务的合理分配,提高了物流调度的效率;经实际应用满足了K公司汽车总装生产线多AGV物流调度工程上的应用。

空间四面体剖分及可视化系统设计

地质体真三维建模是地学信息系统的核心问题之一。针对三维建模时模型属性表达缺失和无法进行空间分析的问题,提出了一种TetGen结合WebGL来构建三维模型的新方法。该方法使用TetGen构建模型,既保留细节特征又能高效率完成地质体三维建模及模型的优化。同时,借助WebGL构建了三维模型的3D可视化系统,实现了细节层次模型的展示,并利用js完成模型的空间分析基本参数计算。提出的三维建模方法结合可视化空间表达的方式,不仅实现了三维模型快速准确的四面体剖分,还完成模型数据的组织与管理,强化了模型的空间分析能力,拓宽了模型在地学领域的研究与应用。

基于三维激光扫描技术的化工管道模型重建及应用研究

化工安全关系到国计民生,近年来随着化工厂数字化改革不断推进,数字工厂逐步成为工厂安全管理的重要手段。而化工管道作为工厂设施的重要组成部分,由于其数量多、种类繁杂,一直是企业管理的重点和难点。本文以某化工厂为例,基于三维激光扫描技术获取化工管道点云数据并建立三维数字化模型,解决管道二维空间信息表达抽象问题,最后利用WebGL技术搭建管道三维可视化管理系统,研究结果对实现工厂管道三维数字化管理具有一定参考价值。

某机加工生产线3D虚拟监控系统设计与研发

针对制造车间中生产线多源异构数据采集困难、生产过程信息可视化水平较低和生产线监控实时性较差等问题,提出了基于实时数据采集的生产线3D虚拟监控方法及系统开发架构。以某机加工生产线为对象,通过搭建OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture)服务端以及开发相关应用程序,实现了不同品牌、不同类型及多设备运行实时数据的采集、融合与推送;借助相关软件工具,建立生产过程中不同工序的各设备三维模型,形成了完整的生产线三维虚拟场景;开发3D虚拟监控系统,实现了虚/实场景之间的同步映射,并验证了系统在Web平台的发布与运行。结果表明,通过对该生产线进行3D虚拟监控系统的研发,实现了对生产过程的三维可视化监控,虚/实场景同步的延时误差不超过500 ms,并大幅度降低了生产统计、协调和监控成本,提高了生产线的数字化水平。

基于WebGL的地铁深基坑建设地质保障技术研究

在数字中国建设的背景下,面向国家防灾减灾领域的重大需求,基于Web GL开发地下空间与工程信息管理云平台是提高城市运行智慧化水平和地下空间利用效率的重要途径。本文面向武汉地铁12号线中路站建设需求,开发了基于Web GL的地下空间与工程信息管理云平台,探索了基于Web GL的地铁深基坑建设地质保障技术。

一种基于多普勒天气雷达基数据的三维建模算法

根据多普勒天气雷达基数据空间呈锥状分布的特点,提出了基于基数据的移动梯状多面体三维建模算法(MTPD).该方法采用梯状多面体作为体积单元,根据雷达三维建模空间范围选择六面体索引和四面体索引两种不同模式构建三维等值面,以平衡算法效率和建模结果精度.在该算法基础上利用WebGL技术开发了多普勒天气雷达三维可视化平台.结果表明:与传统三维建模算法相比,MTPD在保证建模精度的条件下明显提升了算法效率,六面体索引模式和四面体索引模式计算效率分别提高62.5%和23.0%,四面体索引模式得到的回波三维结构更连续,基于WebGL的多普勒天气雷达三维可视化平台提供了跨平台的雷达三维展示,能够直观反映对流云的三维结构.