機械化作業(yè)是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展的重要特征,在森林撫育采伐過程中因其作業(yè)成本高、難度大并存在各類安全隱患等問題,使得在進行技術開發(fā)、實踐教學、工程培訓中難以開展相關的教學與實踐。本文利用虛擬現(xiàn)實手段并結(jié)合林區(qū)生產(chǎn)實際,基于Unity3D開發(fā)了人工林撫育采伐作業(yè)虛擬仿真實驗系統(tǒng)。論文主要研究內(nèi)容如下:首先,根據(jù)人工林撫育采伐的生產(chǎn)實踐,依據(jù)模塊化的設計思想,明確了以清林割灌、撫育間伐、定長造材、集材歸楞、生物質(zhì)收集五個環(huán)節(jié)串聯(lián)為思路的人工林撫育工藝流程;通過系統(tǒng)開發(fā)需求分析,確定了以Unity3D為主要仿真工具的系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)。其次,研究人工林撫育采伐作業(yè)虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)的一系列關鍵技術,包括以Unity3D的Terrain組件為核心的虛擬場景開發(fā)技術;通過3Ds Max構(gòu)建機械模型并導入至Unity3D中,實現(xiàn)輪式底盤及履帶式底盤行走模擬、液壓機械臂運動仿真、采伐頭姿態(tài)控制等運動學仿真的人工林撫育裝備仿真技術;利用關鍵幀動畫、鉸鏈關節(jié)、模型切割算法為主的撫育采伐作業(yè)仿真技術,實現(xiàn)各系統(tǒng)的模塊化設計。然后,依據(jù)軟件系統(tǒng)需求,采用My SQL對系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)庫設計和開發(fā);使用UGUI技術進行UI框架的...

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 本課題研究背景及意義
    1.2 虛擬仿真技術概述
    1.3 林業(yè)作業(yè)仿真國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容與技術路線
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 技術路線
2 人工林撫育采伐實驗系統(tǒng)需求分析
    2.1 實驗系統(tǒng)總體需求
    2.2 實驗系統(tǒng)仿真作業(yè)需求
        2.2.1 實驗作業(yè)區(qū)域分析
        2.2.2 撫育采伐工藝流程設計
        2.2.3 撫育采伐作業(yè)模塊設計
    2.3 實驗系統(tǒng)軟件功能需求
        2.3.1 軟件功能需求分析
        2.3.2 兩種3D開發(fā)引擎比較
        2.3.3 Unity3D開發(fā)界面簡述
    2.4 實驗系統(tǒng)總體架構(gòu)設計
    2.5 本章小結(jié)
3 人工林撫育采伐實驗系統(tǒng)仿真開發(fā)
    3.1 人工林虛擬場景開發(fā)
        3.1.1 實驗場地地形與地貌
        3.1.2 Unity地形開發(fā)
        3.1.3 創(chuàng)建桉樹及灌木模型
        3.1.4 場景優(yōu)化
    3.2 人工林撫育裝備仿真
        3.2.1 林業(yè)機械模型構(gòu)建
        3.2.2 履帶式底盤行走仿真
        3.2.3 輪式底盤行走仿真
        3.2.4 液壓機械臂運動仿真
    3.3 撫育采伐作業(yè)仿真
        3.3.1 割灌裝置模型建立
        3.3.2 Animation關鍵幀動畫
        3.3.3 采伐作業(yè)機頭模型建立
        3.3.4 采伐頭姿態(tài)動作仿真
        3.3.5 樹木模型網(wǎng)格切割算法
        3.3.6 標簽識別技術
        3.3.7 父對象變更
    3.4 本章小結(jié)
4 人工林撫育采伐實驗系統(tǒng)軟件開發(fā)
    4.1 數(shù)據(jù)庫功能實現(xiàn)
        4.1.1 數(shù)據(jù)庫設計
        4.1.2 數(shù)據(jù)庫通信
    4.2 UI資源開發(fā)
        4.2.1 UGUI控件
        4.2.2 Anchor錨點及界面自適應
        4.2.3 事件綁定
    4.3 視景及外部資源構(gòu)建
        4.3.1 場景及視景視角切換
        4.3.2 音效
        4.3.3 粒子效果
    4.4 系統(tǒng)發(fā)布及性能優(yōu)化
        4.4.1 系統(tǒng)發(fā)布測試
        4.4.2 對象緩沖池
        4.4.3 優(yōu)化策略
    4.5 本章小結(jié)
5 虛擬仿真實驗系統(tǒng)測試與應用
    5.1 教學實驗設計總體方案
        5.1.1 傳統(tǒng)林業(yè)工程實驗教學模式及其缺陷
        5.1.2 線上線下相結(jié)合的實驗教學設計
    5.2 沉浸式仿真實驗操作環(huán)境搭建
        5.2.1 動態(tài)鏈接庫技術
        5.2.2 投影方案
    5.3 林業(yè)工程實驗教學應用案例
6 總結(jié)與展望
參考文獻
個人簡介
導師簡介
獲得成果目錄
致謝



本文編號：3751890