塔式起重机是各类高层建筑和大型建设工程必不可少的施工设备。随着建筑业的蓬勃发展,塔机也向大型化、高速化、智能化方向发展,从而对其安全性也提出了更高要求。本文结合国家863项目(2007AA04Z419)“大型塔式起重机安全状态实时监控及预警关键技术研究”,利用虚拟现实技术开发塔式起重机远程虚拟监控系统。建立塔机运动模型并确定关键远动参数,通过现场传感信息驱动塔机动作,基于DirectX技术构建虚拟场景渲染引擎,最终实现了一个三维、具有高度逼真性、实时性、交互性的塔机实时监控系统。本文主要研究内容包括:1、建立起完善的塔机三维模型与环境模型库。根据塔机的结构与运动特点,分析塔机各部件之间的拓扑关系,建立起各类塔机模型部件库;根据虚拟场景中的环境要素特点采用相适应的建模技术完成模型建构;同时对于建模技术的几个关键问题实现优化。2、实现塔机远程虚拟监控系统的可视化与操作性。基于计算机图形学,采用DirectX设计虚拟监控系统的渲染引擎,既实现了逼真、准确、生动的三维图像显示,而且实现了人机交互操作。3、对于塔机虚拟监控系统的视觉呈现能力进行优化。从虚拟监控系统的3D裁剪、深度缓冲、快速可见性计算三方面进行优化研究,不仅提高监控平台的画面呈现的逼真性,而且进一步增强系统的实时性。4、完成塔机虚拟监控系统的实现。集成各功能模块开发的塔机虚拟监控系统具有高度沉浸感和交互性,用户可多方式、高效全面地实现远程监控;塔机场景建模模块实现了参数化建构塔机虚拟场景,使得本塔机虚拟监控系统具有广泛的适应性。