采掘運(yùn)裝備虛擬裝配與仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前，國內(nèi)煤礦采掘運(yùn)裝備的研發(fā)主要是參考國外先進(jìn)煤礦裝備制造企業(yè)的已有產(chǎn)品，進(jìn)行模仿及類比設(shè)計(jì)，尚不真正具備自主研發(fā)新產(chǎn)品的能力。以采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)和提升機(jī)為主的煤礦采掘運(yùn)裝備工作環(huán)境惡劣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件眾多，本行業(yè)的或者是新進(jìn)入本行業(yè)的高水平機(jī)械設(shè)計(jì)人員無法詳細(xì)知曉產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)際工作狀況，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)增加了很多困難，所以亟待開發(fā)新的研究手段解決這些問題。利用先進(jìn)的虛擬裝配與場景仿真技術(shù)，以集成化雙通道柱幕系統(tǒng)作為硬

2、件支持，以Visual Studio和Open Scene Graph作為系統(tǒng)的軟件平臺，集成了力反饋器、數(shù)據(jù)手套以及位置跟蹤器等人機(jī)交互設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)由虛擬裝配子系統(tǒng)、場景仿真與漫游子系統(tǒng)、虛擬手人機(jī)交互子系統(tǒng)、力反饋人機(jī)交互子系統(tǒng)和基于web的系統(tǒng)五部分組成的采掘運(yùn)裝備虛擬裝配與仿真系統(tǒng)，致力于解決采掘運(yùn)裝備設(shè)計(jì)研發(fā)過程中的種種問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了以O(shè)SG+CEGUI為核心的虛擬裝配與仿真解決方案，使之與搭

3、建的硬件和軟件平臺相互適應(yīng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┓奖愫唵蔚牟僮髋c功能界面，滿足用戶對虛擬裝配與場景仿真的需要；⑵提出了多種虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互硬件設(shè)備在本系統(tǒng)上應(yīng)用的解決方案，解決了位置跟蹤器GloveUltra、數(shù)據(jù)手套Polhemus和力反饋器PhantomDesktop等多種人機(jī)交互設(shè)備在Win32平臺上的接口和驅(qū)動(dòng)問題，并對一系列入機(jī)交互硬件應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，成功地把力覺、觸覺引入到于本系統(tǒng)，使用戶能夠更加深刻地感知采掘運(yùn)裝備的內(nèi)

4、部結(jié)構(gòu)與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)；⑶提出了普通CAD模型導(dǎo)入虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的解決方案，使UG、Pro/E模型文件可以方便導(dǎo)入OSG以及可以在OpenGL中較好的顯示問題，為CAD軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境之間架起了一座橋梁；⑷提出了采掘運(yùn)裝備虛擬現(xiàn)實(shí)資源庫的概念，并按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)，利用CAD模型轉(zhuǎn)換優(yōu)化技術(shù)和3DMAX場景及動(dòng)畫制作技術(shù)等建立了由虛擬拆裝模塊和場景仿真模塊組成的虛擬現(xiàn)實(shí)資源庫，為系統(tǒng)的建立提供了基礎(chǔ)，并能在后期繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)功能的拓展；

5、⑸提出了基于OSG的虛擬裝配方法，對模型操縱、路徑的記錄與回放、模型重置、自動(dòng)定位約束、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同裝配、零部件介紹和自動(dòng)拆裝演示等具體裝配方法進(jìn)行了理論研究并通過編程實(shí)現(xiàn)，并基于此方法建立了虛擬裝配子系統(tǒng)，滿足用戶對虛擬裝配的要求；⑹提出了基于web的虛擬裝配與仿真系統(tǒng)的運(yùn)作模式，針對企業(yè)以及公眾兩種不同的使用群體的特點(diǎn)，分別搭建出針對企業(yè)內(nèi)部和公共服務(wù)兩種系統(tǒng)，解決了對異地訪問虛擬現(xiàn)實(shí)資源困難的迫切問題；⑺建立的采掘運(yùn)裝備虛擬裝配與仿真