工程机械种类繁多，并且多数工作于环境较差的地方，具有体积大，危险性高的特点，因此需要对使用机械的环境进行监测。塔机就是工程机械之中的典型。塔机多数工作于施工阶段，是一种起重设施，正因为塔机体积庞大，且需要搬运重物，在群塔作业时，由于塔吊大臂回转半径的交叉，容易造成大臂之间碰撞事故发生，由于视觉误差，高位塔吊吊绳与低位塔吊吊臂在交叉作业区容易发生碰撞，塔吊吊物与周边建筑物容易发生碰撞。所以需要对塔机运行过程进行碰撞检测，防止意外的发生，主要是塔机群之间的碰撞检测，塔机与障碍物之间的碰撞检测等。塔吊防碰撞系统就是用于多塔吊交叉作业的现代建筑工地，对塔吊之间各种碰撞危险进行预警，以及对塔吊的非法侵入保护区域进行预警的多功能电子系统。

然而塔机防碰撞系统是一个很大的工程，并且真机设备很难实现，所以通过UNITY来对塔机防碰撞系统进行模拟。UNITY3D是一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。通过UNITY可以进行塔机工作的模拟，并导入建筑等障碍物，塔机工作过程中进行碰撞检测，并进行声光警报。

一、3ds max:用于塔机模型

背景

3D Studio Max，常简称为3ds Max或MAX，是Discreet公司开发的(后被Autodesk公司合并)基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。其前身是基于DOS操作系统的3D Studio系列软件。在Windows NT出现以前，工业级的CG制作被SGI图形工作站所垄断。3D Studio Max Windows NT组合的出现一下子降低了CG制作的门槛，首先开始运用在电脑游戏中的动画制作，后更进一步开始参与影视片的特效制作，例如X战警II，最后的武士等。在Discreet 3Ds max 7后，正式更名为Autodesk 3ds Max,，最新版本是3ds max 2018。

界面组成

1、标题栏;

2、菜单栏;

3、工具栏;

4、命令面板;

5、绘图区域;

6、视图控制区;

7、动画控制区

软件优势

①性价比高:首先3DS MAX有非常好的性能价格比，它所提供的强大的功能远远超过了它自身低廉的价格，一般的制作公司就可以承受的起，这样就可以使作品的制作成本大大降低，而且它对硬件系统的要求相对来说也很低，一般普通的配置已经就可以满足学习的需要了，我想这也是每个软件使用者所关心的问题。

②上手容易:其次也是初学者比较关心的问题就是 3D MAX 是否容易上手，这一点你可以完全放心，3D MAX的制作流程十分简洁高效，可以使你很快的上手，所以先不要被它的大堆命令吓倒，只要你的操作思路清晰上手是非常容易的,后续的高版本中操作性也十分的简便，操作的优化更有利于初学者学习。

③使用者多，便于交流:国内拥有很多的使用者，便于交流，网上教程也很多，随着互联网的普及，关于3D MAX的论坛在国内也相当火爆，这样我们如果有问题可以拿到网上大家一起讨论，方便极了。

二．Unity3D

背景

Unity3D是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎。Unity类似于Director,Blender game engine, Virtools 或 Torque Game Builder等利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件。其编辑器运行在Windows 和Mac OS X下，可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone、WebGL(需要HTML5)、Windows phone 8和Android平台。也可以利用Unity web player插件发布网页游戏，支持Mac和Windows的网页浏览。它的网页播放器也被Mac 所支持。

基础知识

①了解unity3d的菜单，视图界面，这些是最基本的基础，可以像学word操作一样，大致能明白有几个菜单，几个基本的视图，各自起什么作用的就可以了。当然还要了解人物基本的比例和结构。

②理解场景里面的坐标系统，输入系统，简单的向量概念。

③学习创建基本的场景的一些基本概念:游戏对象，组件，脚本。在界面上分别体现在层次视图，项目视图及属性视图，要理清楚彼此之间的关系。

④学习资源导入方面的一些基本元素:网格，材质，贴图，动画等。

⑤学习脚本的生命周期，Start,UpDate,ONGUI这些基本的方法。了解，预制，时间，

数学等常用的类及相关方法。理解游戏对象，组件，脚本彼此之间的关系。

⑥学习摄像机，灯光，地形，渲染，粒子系统，物理系统等等。

⑦向量的加减法点乘叉乘，光照法线贴图，内存管理，图形优化等等。

特点

综合编辑:通过Unity简单的用户界面，可以快速便捷的完成工作，大大的减少了

开发者的工作时间。

图形动力:Unity对DirectX和OpenGL拥有高度优化的管道。

资源导入:Unity支持所有主要的文件格式，并能和大部分相关的应用程序协同工作。

一键部署:Unity可以让你的作品在多平台上呈现。

wii发布:Unity让业界最流行的游戏平台软件更容易开发。

iphone发布:Unity让革命性的游戏开发降临革命性的设备。

着色器:Unity的着色器系统整合了易用性，灵活性和高性能。

地形:低端硬件也可以流畅的运行广阔茂盛的植被场景。

联网:从单人游戏到全实时多人游戏。

物理特效:Unity内置的NVIDIAreg;；Physreg;；物理引擎带给你生活的互动。

音频和视频:实时三维图形混合音频流，视频流。

Unity资源服务器:Unity资源服务器是一个附加的包括版本控制的产品。

光影：Unity提供了具有柔和阴影与烘焙lightmaps的高度完善的光影渲染系统。

文档:Unity为你提供了逐步的指导，文档和实例方案。

参考文献：

[1] 李洪发. 3ds Max 2016中文版完全自学手册[M].北京:人民邮电出版社，2017

[2] 盛立，马佳博，时中奇. 3dsMax工业产品设计实例教程[M].北京:中国铁道出版社，2016.

[3] Unity Technologies. Unity 5.X从入门到精通[M].北京:中国铁道出版社，2016.

[4] 陈嘉栋. Unity 3D脚本编程：使用C#语言开发跨平台游戏[M].北京:电子工业出版社，2016.

[5] 李在贤. Unity 5权威讲解[M].北京:人民邮电出版社，2016.

[6] 明日科技.C#从入门到精通（第4版 附光盘）[M].北京:清华大学出版社,2017.

[7] Christian Nagel. C#高级编程(第10版) [M].北京:清华大学出版社，2017.

[8] Andrew Troelsen.图灵程序设计丛书：精通C#（第6版）[M].北京:人民邮电出版社，2013.

[9] 宣雨松. Unity 3D游戏开发[M].北京:人民邮电出版社，2012.

[10] 姜雪伟. Unity 3D实战核心技术详解[M].北京:电子工业出版社，2017.

[11] Simon Jackson . Unity UI设计[M].北京:清华大学出版社，2017.

[12] Thomas H.Cormen、Charles E.Leiserson等.算法导论[M].北京:机械工业出版社，2012.

[13] Robert Sedgewick.算法 第4版[M].北京:人民邮电出版社，2012.

[14] 冯乐乐.Unity Shader入门精要[M].北京:人民邮电出版社，2016.

[15] Jon Skeet. 深入理解C#（第3版）[M].北京:人民邮电出版社，2014.

[16] 艾伦#183;索恩. Unity脚本设计[M].北京:清华大学出版社，2016.

一．研究内容

①塔机模型的建立

使用3dmax对塔机模型进行构造，并将资源的格式在导出时变换为fbx格式。

②塔机臂的旋转

因为在Unity中的旋转是以自身为中心进行旋转的，这与实际情况下塔机的旋转方

式不太符合，所以为了达到与现实生活中一样的旋转效果，需要建立一个空物体，让

空物体的中心与塔头的中心重合，将塔机臂作为空物体的子，利用代码实现塔机臂的

旋转。

③碰撞检测

对可能发生碰撞的物体进行碰撞检测，如果发生碰撞，进行声光警报。