矿用提升机制动系统虚拟仿真研究

以某矿用提升机双工作点恒减速安全制动系统为对象,基于虚拟现实技术,设计并开发了一种提升机制动系统的虚拟仿真系统。采用SolidWorks、3DMax和Photoshop建立矿井提升机制动系统模型、场景及图标,在此基础上依托Unity3D开发平台对虚拟场景及模型再次开发,并建立交互界面。通过研究提出了一种在Unity3D中对液压系统仿真建模的方法,通过场景漫游功能增加了使用沉浸感,实现了提升机启制动状态、液压系统工作原理及工作运动曲线的同步结合,为煤矿机械类虚拟仿真教学研究提供了技术参考。     

Unity3D软件下的虚拟矿山仿真开发

针对传统三维虚拟矿山在模型建模、信息交互、属性查询及应用平台等方面的不足,借助Unity3D实现实体矿山的虚拟仿真;通过搭建虚拟矿山仿真架构,利用AutoCAD、3d Max建立虚拟矿山的三维场景模型;基于Unity3D进行虚拟矿山的集成、辅助场景、漫游系统和避灾路线模拟。结果表明:虚拟矿山系统的建立,实现了矿山开采环境仿真以及开采过程模拟,为矿山安全培训教育、作业人员避灾自救及矿山应急救援组织决策等提供了三维立体仿真指导,对其他类似矿山的数字化建设具有一定的借鉴意义。     

综掘工艺虚拟仿真系统设计及关键技术

针对综掘工艺在三维虚拟仿真强交互性、现场情景高 贴合度等方面的不足,提出了基于 Unity3D 综掘工艺虚拟 仿真系统实现方法。以某矿综掘现场为真实场景,应用 UG 建模和3DMax的方法实现综掘工艺虚拟场景搭建和综掘工 艺设备各部件运动仿真,通过 GUI交互界面,实现各部件间 的交互运动,最后将所建模型文件导入 Unity3D 系统,进行 运动仿真交互设计。根据学习测试结果,该系统实现了综合 机械化巷道掘进工艺的可视化交互仿真操作,各操作项模块 间转换流畅。系统易于操作、场景明晰、实操性强,适用于工 人岗前培训、学生实操训练和试验教学,对丰富学习过程、提 升学习者对巷道掘进工艺的学习效果具有良好助益。     

基于虚拟仿真技术的煤矿实习培训系统

以提高煤矿生产的安全系数,增强矿工的安全技能以及增加矿井效益为目的,本文论述了基于虚拟仿真技术的煤矿实习培训系统和虚拟现实的关键技术。用Adobe Photoshop软件进行图标设计,3Dsmax软件进行场景建模、贴图,Unity3d软件进行合成、导出等工具开发人机互动的煤矿安全培训系统。通过图像、声音、文字、三维漫游等形式真实模拟矿井地上地下环境,实现多人在线互动。本系统已经投入使用,具有真实性、安全性、互动性、实效等特点,是一种高效可靠的煤矿实习培训方式。     

基于虚拟现实技术的煤矿胶带火灾模拟系统

通过虚拟现实、3D建模、模型控制开发等技术手段,利用Maya、Unity3D等开发工具,将井下胶带火灾的发生、发展过程进行准确、逼真的虚拟仿真模拟,直观展示煤矿井下胶带火灾发生、发展过程。以便煤矿工作人员充分认识煤矿井下胶带火灾发生时的可怕场景、危害程度,对井下工作人员起到一定的教育、警醒的作用及增强突发灾害的防范意识和应对措施。     

基于Web3D的提升机虚拟维修仿真系统的研究与开发

分析了目前矿井提升机维修培训的难点,将Web3D虚拟现实技术引入维修仿真业务培训中,并从三维建模及优化、LOD技术应用、交互拆卸功能的实现等方面详细阐述了虚拟维修仿真系统的开发过程.     

基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统研究

为了能够在水平定向钻机虚拟实训系统中实时模拟钻头的地下钻进状态,使拖管工艺可视化,设计了基于Unity3D的水平定向钻进工艺仿真系统。通过对钻头受力模型的分析,结合计算机图形学理论,利用Unity3D编写脚本程序实时渲染地下钻进情况。结果表明,系统能够实现钻机仿真和地下钻进工艺可视化,对虚拟水平定向钻进系统具有一定指导意义。     

北洺河铁矿副井提升系统的优化设计

矿井提升机是矿井运输的重要设备,为提高矿井提升机的可靠性，增强矿井提升机信号系统的准确性。结合PLC控制技术，对北洺河铁矿副井提升系统进行了优化设计。PLC系统采用西门子公司的STEP系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络，组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能，使用编程软件实现信号的联络。系统优化后运行良好，取得了理想成效。     

智能化综采工作面实时虚拟监测方法与关键技术

针对数字化综采工作面的场景构建、虚实交互通道和虚拟模型驱动三大基础问题,提出一种面向智能化综采工作面的实时虚拟监测方法,对高可信度煤层装备联合虚拟仿真与协同规划、实时可靠信息获取与"虚实融合"通道构建技术和虚实融合与感知一致性呈现等方法进行研究,具体包括:①基于Unity3D开发特点和模型所需特性,分别完成了三机装备数字模型和煤层顶底板模型的构建,将虚拟装备布置在虚拟煤层中,实现各装备之间的虚拟协同以及装备与煤层之间的关系构建,完成了虚拟煤层环境下的装备协同推进仿真并对装备群协同运行进行虚拟规划,实现了高仿真度综采虚拟场景的构建;②在装备反映位姿信息的关键位置上布置传感器,通过一系列接口和通道,构建Unity3D与组态软件、数据库和计算软件之间的信息交互。采用分布式协同的驱动模式,优化了数据的传输处理,最终将综采装备的实时运行数据导入虚拟平台,驱动虚拟设备运行,实现了稳定可靠的传感信息协同与调度;③构架了复杂综采虚拟场景实时驱动框架,研究了基于底层模型驱动虚拟单机关键技术,提出了采运装备协同仿真与实时数据驱动的方法、采煤机自动调高方法、刮板输送机和支架协同仿真与实时数据驱动方法、虚拟液压支架群的虚拟驱动方法以及动态透明工作面时空运动学实时分析方法,接着进行了虚拟监测界面设计,实现了传感数据与虚拟仿真运行信息高精度融合。最后在实验室综采成套试验系统和样机试验平台上分别完成了相关试验,验证了三大模块联合运行的正确性和可靠性。试验表明,VR监测系统运行清晰流畅,虚实映射状态同步,可切换性好,呈现信息准确,后台数据库压力也较小,可以完成预期目标。在仿真运行中可实时提取出各装备与煤层运行的相关参数,完成高可靠性虚拟规划。     

煤矿井下逃生训练平台的开发与评估

设计一种煤矿井下逃生训练平台并评估其可靠性。通过简化矿井结构,模拟煤矿井下环境,基于Unity3D研究和开发了煤矿井下逃生训练平台;并选定21名被试对该平台进行了测试与问卷调查评估;结果表明虚拟场景中的视觉效果、听觉效果及嗅觉刺激有效的引起被试情绪的变化,被试"出现疲劳状况"平均得分4.86,心率增加显著,但未出现身体不适。训练平台真实展示了煤矿灾害发生时的场景,具有较高的沉浸感,可用于煤矿井下紧急逃生的训练。