【摘要】：煤炭在很長一段時間內(nèi)仍然是我國的重要能源和工業(yè)原料,在“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的持續(xù)推進下,煤炭開采正朝著智能化、無人化、綠色化的方向發(fā)展。近年來,虛擬現(xiàn)實技術(shù)與煤炭開采結(jié)合日益緊密,并在煤礦安全培訓(xùn)與綜采裝備虛擬監(jiān)測領(lǐng)域取得了一些成果。但是,模型定位定姿方法考慮不周全、仿真畫面卡頓、模型仿真理想化等問題依然存在。針對這些問題,本文基于虛擬現(xiàn)實技術(shù),以采煤機與刮板輸送機為主要研究對象,深度剖析其在真實環(huán)境中的動態(tài)配套關(guān)系,對綜采工作面采運裝備虛擬協(xié)同運行關(guān)鍵技術(shù)進行研究,試圖構(gòu)建一種姿態(tài)運行準(zhǔn)確、畫面清晰流暢、接近工程實際的虛擬現(xiàn)實仿真系統(tǒng),真實再現(xiàn)綜采工作面采運裝備的運行狀態(tài)。主要研究內(nèi)容:首先在工作面底板平整的理想工況下對采運-支護裝備虛擬運行進行研究,包括單機姿態(tài)控制及采運-支護裝備的虛擬協(xié)同運行等;其次在工作面底板不平的復(fù)雜工況下對采運裝備虛擬運行進行研究,包括虛擬模型的定位定姿方法、關(guān)鍵參數(shù)求解、模型實時驅(qū)動等;接著結(jié)合現(xiàn)有的記憶截割原理對采煤機的虛擬記憶截割方法進行研究,包括虛擬截割曲線生成、高度數(shù)據(jù)的實時讀取及高度補償、采煤機滾筒的自動調(diào)高等;然后進行人機交互設(shè)計,并在局域網(wǎng)環(huán)境下建立傳感數(shù)據(jù)在組態(tài)王KingView6.55、SQL Server2008數(shù)據(jù)庫、Unity3D之間的傳輸方法;最后開發(fā)原型系統(tǒng),并對仿真系統(tǒng)進行測試與驗證。主要研究成果:(1)在理想工況下,分析了采運-支護裝備之間的動態(tài)配套關(guān)系,實現(xiàn)采運-支護裝備虛擬協(xié)同運行仿真,包括刮板輸送機虛擬彎曲、采煤機虛擬運行、液壓支架動作及各裝備之間的相互感知等;(2)在復(fù)雜工況下,提出了虛擬采運裝備的定位定姿方法,實現(xiàn)采運裝備虛擬運行仿真。該仿真可以更加真實的模擬采運裝備在工作面底板不平整工況下的運行狀態(tài),接近工程實際;(3)提出一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境下采煤機記憶截割方法,實現(xiàn)采煤機虛擬記憶截割仿真。該仿真可以真實再現(xiàn)虛擬采煤機的示教與執(zhí)行過程,并按照示教信息往復(fù)循環(huán)執(zhí)行,直至人為控制停止;(4)構(gòu)建了局域網(wǎng)環(huán)境下基于組態(tài)王KingView6.55、數(shù)據(jù)庫SQL Server2008、Unity3D的數(shù)據(jù)傳輸方法,為綜采設(shè)備虛擬遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TD421.8
【圖文】：

作面采運-支護裝備（采煤機、刮板輸送機、液壓支架）是煤炭開采煤、運煤和支護任務(wù)[62]。本章將在理想工況下對其進行虛擬協(xié)同況是指不考慮綜采工作面的地形因素，認(rèn)為綜采設(shè)備的工作底板運-支護裝備的構(gòu)造及運動原理，在 CAD 軟件中進行三維模型建ity3D 引擎下對采運-支護裝備模型進行單機虛擬運行和水平理想條同運行仿真。場景搭建作面地理環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備繁多，本次研究只對采煤機、刮板輸送場景搭建。以山西省重點實驗室煤礦綜采裝備成套試驗系統(tǒng)的采象進行分析，如圖 2-1 所示，其型號等信息如表 2-1 所示：

立、修補及導(dǎo)入采運-支護設(shè)備的結(jié)構(gòu)及運動特性對其進行實體建模，重點進行精確建模，對一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)簡化。為了保證模有相對運動關(guān)系的部分進行模型修補，如在旋轉(zhuǎn)運動關(guān)系中 Unity3D 中各部件的高保真性，經(jīng)過查閱資料總結(jié)出模型建 UG 中進行三維模型建立與裝配并定義裝配體的運動關(guān)系，x 軟件中，進行模型修補、單位設(shè)置與坐標(biāo)軸調(diào)整，然后以 f中。在模型轉(zhuǎn)化過程中，為了保證各部件行對位置及運動關(guān)常在有運動關(guān)系的地方作為部件的分割點，將裝配體按該分分別導(dǎo)出。采運-支護裝備的虛擬模型如下：擬采煤機模型包括：機身、搖臂、滾筒、調(diào)高油缸、支撐滑靴機身內(nèi)部的傳動結(jié)構(gòu)等進行簡化。如圖 2-2 所示。

圖 2-4 虛擬液壓支架模型Fig.2-4 Virtual model of hydraulic support及實例化實環(huán)境中的模型進行精確控制，需要對模型進行父關(guān)系，操作父對象會直接影響到子對象，即子對象不影響父對象的動作，為編程帶來極大的方便[64]圖中建立各部件的父子關(guān)系。接著通過 C#語言采本，控制虛擬環(huán)境中的模型運行，在腳本中需要對，并在初始化 Start()函數(shù)中通過程序語句建立場景現(xiàn)場景物體的實例化。子關(guān)系建立及實例化的運動關(guān)系如下：機身移動，帶動所有零件移動；軸有微小旋轉(zhuǎn)，同時推動搖臂繞搖臂銷軸旋轉(zhuǎn)，搖

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4 張智U

本文編號：2775760