本文關鍵詞：大型礦山機械設備虛擬仿真系統(tǒng)設計與研發(fā)

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【摘要】：煤礦企業(yè)的開采、掘進、運輸、提升、支護等生產設備種類繁多、結構復雜、零部件繁多、價格昂貴且體積龐大,礦山生產企業(yè)難以采用真實設備進行員工的設備結構認知、拆卸與安裝、故障診斷與排除、工作面運行演示等技能的培訓工作。設計研發(fā)虛擬仿真技術為上述問題的解決提供了新的研究思路。本課題以新疆焦煤集團企業(yè)實際為背景,選取各生產環(huán)節(jié)的典型生產環(huán)境、典型生產設備、常見設備故障、標準作業(yè)流程、逃生救援系統(tǒng)等內容,通過建立數(shù)字模型、構建數(shù)字樣機,創(chuàng)建滿足企業(yè)使用要求的虛擬仿真培訓平臺,致力于解決礦山企業(yè)在學員培訓過程中的設備、場地、環(huán)境等因素的制約,大幅提高學員的實際操作技能、緊急逃生自救能力、設備維護管理水平等,具有重要的現(xiàn)實意義和應用價值。論文完成的主要工作及取得的成果如下:1、提出礦山機械設備虛擬樣機維修資源庫的設計概念,利用CAD模型轉換優(yōu)化技術和3DMAX機械模型與渲染貼圖、動畫制作技術,構建虛擬交互場景,建設完成礦山機械設備虛擬現(xiàn)實資源庫。利用該平臺在零件建模過程中,對于易損壞及關鍵部位零件進行有限元分析。并選取采掘設備傳動裝置中的傳動軸進行有限元分析計算,得到傳動軸的應變圖、位移圖、應力分布圖等,為零件的優(yōu)化、改進提供幫助,創(chuàng)建了設備備件數(shù)字化管理系統(tǒng)。2、構建了礦山企業(yè)生產的虛擬漫游系統(tǒng),分析礦山機械設備虛擬仿真軟件的研發(fā)流程,分析確定礦山機械設備虛擬仿真系統(tǒng)的總體目標,在此基礎上闡述了研制流程的制定方法,功能定義的原則、系統(tǒng)設計的環(huán)節(jié)組成、以及軟件制作的詳細步驟。重點論述了軟件系統(tǒng)腳本設計、編寫的過程以及軟件程序的開發(fā)。3、詳細論述了交互平臺的搭建的技術流程,對各虛擬交互平臺的功能特點做了較為詳細的分析。并重點講解了基于EON Studio軟件,開發(fā)虛擬交互平臺的技術流程,通過模型制作、模型烘焙、模型渲染、虛擬場景導入等實現(xiàn)了礦井虛擬生產仿真系統(tǒng)的漫游、導航與交互功能,最后進行軟件功能測試完成礦井虛擬生產仿真系統(tǒng)。
【關鍵詞】：礦山機械 數(shù)字樣機 虛擬仿真 EON
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD40;TP391.9
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-17
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 礦山機械設備虛擬仿真樣機概述及其國內外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 礦山機械設備虛擬樣機維修仿真技術概述11-12
• 1.2.2 國外礦山機械設備虛擬樣機維修仿真技術現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 國內礦山機械設備虛擬樣機維修仿真技術現(xiàn)狀13-15
• 1.3 研究的主要內容15-16
• 1.4 論文章節(jié)16
• 1.5 本章小結16-17
• 2. 交互式虛擬仿真系統(tǒng)的總體設計17-42
• 2.1 系統(tǒng)的總體設計目標及開發(fā)流程17-21
• 2.1.1 系統(tǒng)的開發(fā)流程18
• 2.1.2 礦山機械設備虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)路線18-21
• 2.2 系統(tǒng)功能分析與定義21-27
• 2.2.1 系統(tǒng)設備型號及功能要求定義21-22
• 2.2.2 系統(tǒng)軟件功能模塊結構及功能細化22-24
• 2.2.3 軟件整體功能及技術參數(shù)定義24-27
• 2.3 系統(tǒng)設計27-32
• 2.3.1 功能模塊設置27-28
• 2.3.2 研制大綱確定28-29
• 2.3.3 系統(tǒng)界面設置29-32
• 2.4 軟件制作32-41
• 2.4.1 腳本編寫33-35
• 2.4.2 數(shù)據(jù)采集35-36
• 2.4.3 素材制作36-37
• 2.4.4 物理屬性設置37-38
• 2.4.5 交互功能的實現(xiàn)38-40
• 2.4.6 系統(tǒng)合成40
• 2.4.7 軟件測試40-41
• 2.4.8 修改加工41
• 2.5 本章小結41-42
• 3. 仿真系統(tǒng)的開發(fā)平臺和硬件配置42-46
• 3.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成和分類42-44
• 3.1.1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的組成42
• 3.1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的類型分類42-43
• 3.1.3 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的功能分類43-44
• 3.2 仿真系統(tǒng)的軟硬件組成44-45
• 3.3 本章小結45-46
• 4. 模型的建立46-57
• 4.1 3DMAX軟件簡介46-48
• 4.2 3DsMAx軟件使用及建模創(chuàng)建48-49
• 4.2.1 3DsMAx軟件使用界面48
• 4.2.2 3DsMAx模型創(chuàng)建48-49
• 4.3 3DsMAx設置材質和貼圖49-50
• 4.4 3DsMAx動畫制作50-51
• 4.5 機械模型約束中的幾何元素數(shù)學計算原理51-55
• 4.6 3DsMAx機械模型和視頻渲染55-56
• 4.7 本章小結56-57
• 5. 關鍵零部件的有限元分析57-65
• 5.1 有限元分析的基本過程58-59
• 5.2 掘進機傳動軸的有限元分析59-64
• 5.3 本章小結64-65
• 6. 系統(tǒng)交互功能的實現(xiàn)65-82
• 6.1 虛擬仿真軟件交互功能實現(xiàn)的開發(fā)平臺65-67
• 6.2 EON Studio工具軟件介紹67-68
• 6.3 EON軟件系統(tǒng)界面及應用程序創(chuàng)建步驟68-70
• 6.3.1 EON軟件系統(tǒng)基本界面68-69
• 6.3.2 EON軟件系統(tǒng)應用程序創(chuàng)建步驟69-70
• 6.4 EON軟件系統(tǒng)中三維模型的載入與設置70-75
• 6.4.1 機械設備三維模型的載入70
• 6.4.2 模型動作設置70-71
• 6.4.3 零件模型裝配動作設置的基本數(shù)學原理71-72
• 6.4.4 三維空間中零件模型的位置和姿態(tài)變換72-74
• 6.4.5 碰撞節(jié)點檢測74-75
• 6.5 腳本編輯器（The Script Editor）75-81
• 6.5.1 腳本編輯器添加注釋文字75-76
• 6.5.2 外圍場景三維模型的載入76-80
• 6.5.3 外圍場景漫游功能設置80-81
• 6.6 本章小結81-82
• 7. 系統(tǒng)實現(xiàn)的效果82-88
• 7.1 礦山生產環(huán)境虛擬漫游82-83
• 7.2 設備運行的演示教學83-84
• 7.3 設備操作的交互訓練84-85
• 7.4 設備拆卸、安裝訓練85-86
• 7.5 安全逃生系統(tǒng)演示教學86-87
• 7.6 本章小結87-88
• 8. 結論與展望88-90
• 8.1 結論88-89
• 8.2 展望89-90
• 參考文獻90-93
• 致謝93-94
• 作者簡介94-95

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本文編號：1119136