煤礦機(jī)電設(shè)備因惡劣工況環(huán)境導(dǎo)致故障頻發(fā),加之井下環(huán)境和場地限制,專業(yè)維修困難且效率低。隨著高產(chǎn)高效工作面建設(shè),采掘裝備現(xiàn)場維修矛盾日益突出,因維修人員水平限制或者不能及時到位,設(shè)備難以有效維修,經(jīng)常造成停工引起巨大經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)礦用設(shè)備故障維修方法存在維修知識獲取不直觀、對人依賴性大、專家維修指導(dǎo)不及時等問題,復(fù)雜故障甚至要升井返廠維修,現(xiàn)場急需強(qiáng)有力的維修指導(dǎo)技術(shù)。數(shù)字孿生(Digital Twin,DT)驅(qū)動維修指導(dǎo)過程,以混合現(xiàn)實(shí)(Mixed Reality,MR)連接維修現(xiàn)場和虛擬指導(dǎo)過程,實(shí)現(xiàn)維修虛擬指導(dǎo)和專家遠(yuǎn)程協(xié)同的復(fù)雜系統(tǒng)維修技術(shù)是解決上述問題的最佳策略。論文提出了一種數(shù)字孿生驅(qū)動的礦用機(jī)電設(shè)備維修MR輔助指導(dǎo)方法,研究MR輔助維修模型、技術(shù)框架及使能技術(shù),促進(jìn)現(xiàn)實(shí)和虛擬維修環(huán)境的虛實(shí)融合、雙向映射、仿真預(yù)警,實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的可視化輔助維修指導(dǎo),對提高復(fù)雜故障維修能力意義重大。針對零部件多、維修過程復(fù)雜,指導(dǎo)流程多樣等問題,提出基于故障樹分析的礦用設(shè)備維修行為模型,通過礦用設(shè)備故障機(jī)理研究和總結(jié),采用故障樹分析法建立設(shè)備失效模型,根據(jù)目標(biāo)設(shè)備的關(guān)鍵失效因素分析維修行為,建...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 大型復(fù)雜裝備輔助維修技術(shù)
        1.2.2 混合現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵維修技術(shù)
        1.2.3 數(shù)字孿生技術(shù)
    1.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
2 數(shù)字孿生驅(qū)動的設(shè)備維修MR輔助指導(dǎo)系統(tǒng)總體設(shè)計
    2.1 系統(tǒng)需求分析
        2.1.1 礦用設(shè)備維修特點(diǎn)
        2.1.2 DT+MR輔助維修指導(dǎo)方法
    2.2 系統(tǒng)功能分析
    2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計
        2.3.1 設(shè)備故障維修MR輔助指導(dǎo)數(shù)字孿生模型
        2.3.2 系統(tǒng)整體架構(gòu)
    2.4 系統(tǒng)主要模塊實(shí)現(xiàn)
        2.4.1 故障分析與數(shù)據(jù)匹配模塊
        2.4.2 MR故障維修指導(dǎo)模塊
        2.4.3 維修環(huán)境感知與注冊融合模塊
        2.4.4 信息交互模塊
    2.5 小結(jié)
3 礦用設(shè)備機(jī)械故障分析與維修行為建模
    3.1 故障樹分析法
        3.1.1 故障樹
        3.1.2 故障樹分析
        3.1.3 礦用設(shè)備關(guān)鍵零部位故障樹分析
    3.2 維修過程行為樹設(shè)計
        3.2.1 虛擬維修指導(dǎo)過程需求分析
        3.2.2 虛擬維修過程行為樹設(shè)計
        3.2.3 礦用設(shè)備關(guān)鍵零部位虛擬維修指導(dǎo)系統(tǒng)行為樹應(yīng)用
    3.3 小結(jié)
4 基于MR的設(shè)備故障輔助維修指導(dǎo)方法研究
    4.1 維修環(huán)境感知
    4.2 基于BIM-Unity3D-Holo Lens的設(shè)備三維建模
    4.3 基于Unity3D的 MR輔助維修環(huán)境構(gòu)建
    4.4 空間坐標(biāo)虛實(shí)映射
        4.4.1 建立虛實(shí)空間坐標(biāo)系
        4.4.2 虛實(shí)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換
    4.5 基于三維注冊的虛實(shí)模型融合方法
        4.5.1 基于人工標(biāo)識的三維注冊融合算法
        4.5.2 基于自然特征點(diǎn)的三維注冊融合
    4.6 維修指導(dǎo)過程的流程化表達(dá)
        4.6.1 維修指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)示意圖序列設(shè)計
        4.6.2 維修指導(dǎo)流程虛擬仿真片段設(shè)計
        4.6.3 基于ID序列匹配的維修過程虛擬化表達(dá)
    4.7 小結(jié)
5 礦用設(shè)備維修指導(dǎo)系統(tǒng)信息交互集成
    5.1 虛實(shí)空間數(shù)據(jù)交互反饋機(jī)制
    5.2 故障數(shù)據(jù)交互
        5.2.1 確定設(shè)備故障類別
        5.2.2 混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)庫通訊
        5.2.3 維修指導(dǎo)過程的數(shù)據(jù)驅(qū)動
    5.3 混合現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互系統(tǒng)
        5.3.1 GUI交互界面設(shè)計
        5.3.2 視線跟蹤
        5.3.4 手勢識別
        5.3.5 語音交互
    5.4 遠(yuǎn)程專家在線交互技術(shù)
    5.5 小結(jié)
6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)方案及目的
        6.1.2 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺組成
        6.1.3 混合現(xiàn)實(shí)平臺的建立與發(fā)布
    6.2 系統(tǒng)功能調(diào)試與實(shí)現(xiàn)
        6.2.1 故障分析與數(shù)據(jù)匹配實(shí)驗(yàn)
        6.2.2 維修環(huán)境感知與虛實(shí)注冊融合實(shí)驗(yàn)
        6.2.3 人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)
        6.2.4 故障維修指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)
    6.3 小結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3793365