虚拟装配技术在化工仿真培训系统中的应用研究

随着计算机仿真技术的发展,虚拟现实技术与化工流程视景仿真及化工流程模拟技术的结合引起了科研工作者的高度关注,国内外都在这一领域开展了广泛的研究,但是该技术的应用通常针对的都是某一固定的化工流程,操作人员无法根据自己的需要动态搭建化工流程,因而将虚拟装配技术与化工仿真相结合,具有重大的现实意义。通过基于虚拟装配技术的化工仿真系统的开发,实现了化工流程的动态搭建与拆卸,在数字化化工厂的设计建设方面将大有可为,为该技术在化工领域的进一步推广进行了有力的探索。由于三维工艺过程虚拟装配仿真系统场景的直观性和沉浸性使操作者对工艺过程产生较强的理性认识,并通过模拟操作掌握工艺流程和技术要点。可为化学品尤其是高危化学品的生产研究全过程开辟新的技术途径并提供决策支持,降低化工过程研究的人力、物力、财力,尤其是降低新产品的开发风险。     

化工流程虚拟装配技术研究

虚拟装配技术与化工仿真相结合,提出了自主装配化工流程的普遍性方法,实现了化工流程的动态搭建。针对装配过程中设备类的构造、设备的装配等各个环节,制定统一的标准构造虚拟设备类,提出统一的方法加载、装配虚拟设备类,解决了装配过程中设备装配点信息的获取、信息的识别,以及装配成功后设备位置的修正、信息的管理等问题。最后以精馏实验作为测试对象进行验证,结果证明装配方法可行,真实性、准确性和有效性都满足了自主装配化工流程的需求。     

精馏系统的虚拟装配技术研究

将虚拟装配技术引入化工流程中,对可视化设计化工流程、培训工人操作技能以及化工厂的数字化建设具有很大的应用价值。通过分析精馏系统,搭建了可视化装配平台。根据装配约束条件建立了可装配设备模型。提出了"1+1"和"1+n"普遍化的装配方法,实现了装配复杂精馏系统。通过输出装配信息,获取精馏系统装配过程中的装配方式和装配序列,验证装配操作的正确性。装配测试表明装配方法正确可行,其真实性、准确性和有效性满足了精馏系统虚拟装配的要求,实现了自由选择设备装配所需的精馏系统。系统可扩展性强,通过添加其它单元设备,可以实现所有化工流程的虚拟装配。     

基于虚拟现实的煤矿设备装配仿真系统研究

针对煤矿大型设备装配存在拆装繁琐和成本高的问题,以采煤机、液压支架、掘进机和提升机为研究对象,采用虚拟现实技术设计并实现了一套由虚拟装配子系统、场景仿真与漫游子系统组成的虚拟装配与仿真系统.利用Maya对大型设备建模,通过VS程序设计,在Unity中进行交互控制,实现了设备的虚拟装配与拆卸、采煤工作面的虚拟仿真漫游功能.系统有效地提高了训练效果,形象逼真地再现了煤矿井下生产过程,具有良好的沉浸性和交互性.测试表明:经该仿真系统训练与使用,有效提高了设备实际装配与拆卸能力,同时降低了成本,具有显著的实际应用效果.     

HYSYS软件及其自动化接口研究

复杂系统的故障诊断,由于潜在故障的数目极大,因此无法对诊断方法的实际效果进行有效地评价和验证.在化工流程中这一矛盾更加突出.考虑运用仿真技术搭建“虚拟工厂”,并利用计算机自动进行事故的产生,来对各类诊断方法进行综合评价.由于化工流程的多样性,要求虚拟工厂能模拟各种流程,且具有开放性、可扩展性以及动态模拟等特性,选用HYSYS作为仿真平台.针对该平台进行的事故产生和实时数据监测都涉及到与HYSYS的数据交互问题.该文对基于HYSYS进行的诊断方法评价环境作了介绍,并重点对利用其自动化接口进行不同进程间数据交互的问题进行了详细的研究.此研究对于故障诊断的验证方法有积极意义.     

基于3DMouse的虚拟仿真系统人机交互技术

为了提高虚拟仿真系统的人机交互性,增强虚拟现实的沉浸感,并结合对虚拟装备仿真系统人机交互性能的需求分析,提出了一种基于Open Inventor技术的三维鼠标视点控制方法.利用三维鼠标的操作模式与工作原理,建立了一种新的仿真系统人机交互模型,从而解决了三维鼠标作为人机交互设备与虚拟仿真系统集成的问题,实现了操作者操纵三位鼠标在虚拟场景中的漫游和装备三维对象模型的动态控制.三维鼠标浏览路径数据的保存和导入功能可实现反复多角度的观察虚拟装备的装配和工艺过程,使装备的操作和维护培训效果显著,该技术可应用在多种虚拟装备仿真系统中.     

对二甲苯工艺全流程实时动态仿真系统

介绍了年产５．５万吨对二甲苯（ＰＸ）工艺的全流程产时动态仿真培训系统，该系统采用微机网络结构模拟了化工过程特性和仿ＰＲＯＶＯＸ集散控制系统（ＤＣＳ），并拥有工艺现场模拟站以及智能导师指令台，本文从ＰＸ流程、软硬件结构、建模过程等方面介绍了该系统的设计。     

汽车装配线的可视化仿真研究

由于装配系统仿真对象复杂以及传统仿真方法难以建立装配系统的仿真模型,因此该文提出运用面向对象的理论建立汽车装配线的可视化虚拟仿真系统.文中详细论述了实现该仿真系统的关键技术和流程,接着根据离散事件系统的特点介绍了装配仿真系统的仿真策略,最后以某汽车总装车间为例建立了装配线的可视化虚拟仿真系统.通过可视化仿真实现了车间的布局设计和生产过程的动态仿真,并依据仿真结果确定生产线的技术参数以决策生产.     

油田钻井虚拟仿真系统

利用计算机仿真技术,研究构建一个参数化的油田钻井虚拟仿真系统,对虚拟设备进行参数化的运动控制,逼真地模拟钻井工艺过程。提出了基于数字计算仿真和视景仿真混合技术的虚拟仿真系统架构,分析并建立了井架提升系统和旋转钻进系统的数学模型,利用数学模型控制虚拟钻井设备运动,实现了对缠绕在滑轮组上钢丝绳的实时变形运动控制。最后,能够初始化系统参数、实时显示并控制钻井工艺过程中参数的变化,实现系统的交互性。     

自升式抛石整平船三维仿真

为了直观形象的展示自升式抛石整平船的整体布局及作业流程,利用三维建模软件对自升式抛石整平船进行三维数字建模和虚拟装配,然后将其导入三维仿真软件,对作业过程进行动态仿真模拟。研究表明,在项目的设计阶段就能展现其实际的作业流程,使抽象的技术问题形象化,大大方便了船东和设计人员对项目方案进行交流,并提前发现潜在的设计问题,以避免发生重大经济损失。     

虚拟装配仿真系统相关技术的研究

研究了一种等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备虚拟装配仿真系统,介绍了系统的装配模型以及装配顺序和路径的规划.建立了虚拟装配仿真场景结构图,并采用细节层次技术对仿真场景进行优化.为了能够实时、方便地修改装配序列和装配路径,准确地描述零部件在装配或拆卸过程中的位置姿态信息,提出了一种虚拟装配的描述语言代码(V代码)和虚拟装配函数(V函数).最后采用基于包围盒逐层分解的干涉检验方法,实现装配过程的干涉检验.该仿真系统有助于缩短产品开发周期、提高设计质量、降低装配成本.     

VDVAS：一个集成的虚拟设计与虚拟装配系统

随着虚拟现实技术的逐渐成熟，研究者们已将其引入到工程领域，为实现虚拟设计与虚拟装配过程的集成，避免现有的虚拟装配系统中，虚拟环境与CAD系统间所必需进行的复杂的、无谓的数据传输，描述了一个基于多通道的、集成的虚拟设计与虚拟装配系统VDVAS。在该系统中，设计得可以通过直接三维操作和语音命令直观方便地建立机械零件及其装配模型，并通过交互拆装来得到零件的装配顺序和装配路径等信息，VDVAS的一个重要特征在于，可通过集成虚拟设计与虚拟装配过程，使设计者能在一个集成的虚拟环境中修改零件几何（假如在装配过程中发现零件存在设计缺陷的话）。     

45 t岸边集装箱起重机可视化装配仿真

为缩短岸边集装箱起重机生产制造过程中的装配周期并降低成本,针对某45 t岸边集装箱起重机,基于面向装配设计的方法引入可视化虚拟装配技术,运用CATIA对其进行虚拟装配仿真分析,确定零部件装配层次关系,设计零件的部装、预拼装和总装等部分的整体装配流程.在CATIADMU平台建立基于仿真试拆卸的装配路径规划流程,并以运行小车滑轮组为例分析装配路径规划并进行装配干涉检查.该方法可以直观地显示出各零部件的可装配性,优化岸边集装箱起重机装配结构.     

化工过程工艺设备仿真模型的开发工具平台

基于作者 前文提出的化工过程动态仿真软件一般结构，应用工艺物料流程的系统学分类方法，提出并初步构造了化工过程工艺设备仿真模型的开发工具平台。此外，通过举例说明了应用流、积概念、借助开发进行设备建模的方法。     

利用 WebGL 技术实现机房动态虚拟装配设计的可视化

本文设计并实现了一个面向机房的动态虚拟装配系统.该系统将传统的三维虚拟装配分解为二维装配和三维可视化两部分.在二维装配阶段,用户只需简单的交互操作就可完成机房的装配,配置结果记录在系统动态生成的配置文件中;在三维可视化阶段,系统根据配置文件可视化装配结果,实现虚拟装配.这种动态虚拟装配的架构有效提高了装配的效率,使装配更简捷、修改更容易.此外,该系统采用 WebGL 技术实现可视化,使得该系统的操作可全部在浏览器端完成,系统的发布和使用更加便捷.     

支持力反馈的肝脏手术虚拟仿真及研究

该文提出了一种基于支持力反馈的肝脏虚拟手术仿真系统,支持力反馈的肝脏虚拟手术仿真实现流程主要包括CT影像的肝脏三维重建、空间场景构建、实时动态交互设计、反馈力的手术操作仿真.虚拟仿真环境搭建完成后,用户能够通过头盔式显示设备HTC Vive Pro及其所配备力反馈手柄在虚拟手术场景中进行肝脏手术切割的沉浸式知识学习及实...     

航空发动机教学实验系统的虚拟装配技术研究

航空发动机虚拟教学实验系统的建设是将VR(Virtual Reality)技术与实验相结合的一次综合性的实验探索与尝试.该系统是将虚拟装配及拆卸、模化实验、模型流场的动态显示及发动机试车等综合仿真实验系统,重点论述了教学实验系统开发中的虚拟装配技术,在对虚拟装配的研究现状分析和总结的基础上,对航空发动机虚拟装配的关键技术和虚拟装配系统的实现方法进行了分析和研究,包括基于数据手套的虚拟手操作、实时碰撞检测、装配路径和装配顺序规划等问题.最后还展示了利用航空发动机三维可视化虚拟装配系统完成虚拟装配操作的实例,并分析了虚拟装配系统与传统装配相比较的优势和特点.     

垂直升船机计算机监控系统仿真

垂直升船机集机、液、电为一体，运行工艺繁杂。垂直升船机计算机监控系统仿真在监控系统设备制造过程中，模拟现场设备状态、机构动作，对升船机计算机监控系统的硬件设备、软件程序进行全面的检查，对升船机的运行流程在线仿真，对可能出现的故障情况进行模拟应对，使系统的安全性和可靠性得到进一步提高。     

虚拟环境下的多维视觉几何匹配方法研究

针对传统虚拟装配系统存在人机交互视角单一,操作者因视觉信息不足致使训练效率不高、极易产生训练疲劳的问题,提出了多维视觉几何匹配方法。该方法根据装配对象的位置信息,通过几何法引入多个视觉点,解决装配过程中的视角信息反馈不足问题。为验证该方法的有效性,在Visual Studio 2010开发环境下,搭建了基于Geomagic Touch力反馈设备的虚拟装配系统。将力反馈设备作为人机交互实体装置,由3DSMAX绘制虚拟装配系统中的目标物体,经由Open GL进行渲染并显示。试验结果表明,与传统单一视角的装配系统相比,该方法缩短了35%以上的操作者训练时间,有效解决了视觉信息反馈不足的问题,提高了操作者在装配中的训练效率,同时优化了人机交互性能。     

协同虚拟装配系统的实现

产品设计在产品开发过程中至关重要,传统的过程是通过物理样机进行实验、评价,开发周期比较长.本系统采用虚拟装配技术模拟该过程,可大大缩短开发周期,降低产品成本.文中介绍了支持协同的虚拟装配系统的主要功能和创新点,并对其中的关键技术进行了简要的说明,最后是对技术的发展展望.