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。     

基于Unity3D的虚拟矿山漫游仿真系统设计与实现

针对三维虚拟矿山系统在高逼真度、强交互性和跨平台等方面的不足,提出了一种基于Unity3D平台的三维虚拟矿山的实现方法。其主要过程：采集矿山的地形地质等三维坐标数据、属性数据,建立矿山三维模型,并导入到Unity3D引擎中,对数字矿山进行实时渲染并实现三维模型数据与二维空间数据整合,在此基础上利用C#语言编写脚本实现系统功能,最后将虚拟矿山漫游仿真系统移植到多个平台上。根据唐山钱家营煤矿的测试结果,该系统实现了在3种平台(Windows、安卓智能手机、Web网页)上均流畅运行,画面真实,界面友好,实现了虚拟矿山漫游仿真以及矿山属性信息的查询等功能。     

基于Unity3D的数字矿山虚拟现实系统建设研究

对数字矿山三维可视化和数据建模技术进行了研究,利用虚拟现实技术,对矿区地上地下场景、采矿过程及其引起的相关现象进行三维数字化建模,并基于C#开发语言和Unity3D平台建立了数字矿山虚拟现实系统。结果表明:数字矿山虚拟现实系统的建立,实现了矿山基础资料、设备设施、监测监控、应急指挥等信息的可视化管理,为矿山生产管理、安全运营、培训考核和应急救援等工作提供了综合性、可视化的管理决策平台。     

基于Unity3D的矿井提升机虚拟实训装置

研究了一种基于Unity3D的矿井提升机虚拟实训装置,装置主要由矿井提升机虚拟仿真软件、模拟操作台和信号台以及通信模块组成。虚拟仿真软件通过三维引擎Unity3D进行开发,首先使用3ds Max建立矿井提升机虚拟场景,然后利用Unity3D对虚拟场景进行再开发,并对相应地设备模型进行驱动;以STC12C5A60S2单片机为控制核心制作模拟操作台和信号台,实现对输入信号的检测、处理和传输;二者通过RS-232通信协议实现数据传输。     

基于倾斜摄影与BIM的矿山实景建模方法研究

针对传统矿山建模缺乏真实感、地表及其附着物缺乏可控性、无法实时监控露天矿山开采进度等不足,提出了基于倾斜摄影和建筑信息模型(Building Information Model,BIM)的矿山实景建模方法。通过利用倾斜摄影技术生产的DEM与DOM构建矿山实景地形模型,再结合最优相片选择、遮挡修正、纹理编辑、纹理映射等处理技术,将倾斜影像映射到BIM地物模型上构建实景地物模型,最后在Unity3D平台中进行集成发布,实现对露天矿山开采进度的实时监控。研究表明:利用所提建模方法一方面可以构建具有极强真实感的矿山地表及地物模型,为矿山三维场景提供良好的可控性和交互性,另一方面可以实现对露头矿山开发进度的精确监控,对于促进智慧矿山建设具有一定的借鉴意义。     

矿用带式输送机虚拟装配及启停控制仿真技术研究

运用SolidWorks建立了带式输送机三维模型并导入Unity3D中,以带式输送机结构认知、虚拟装配、启停控制为例探讨了虚拟仿真技术的实现方法,该虚拟仿真技术能真实、直观地展现带式输送机的装配与启停控制的动态过程,可以为学生和工人提供教学及培训。     

基于Unity3D的综采工作面全景虚拟现实漫游系统设计

针对煤矿井下工作环境恶劣、教育培训手段缺失的问题,设计了基于Unity3D的综采工作面全景虚拟现实漫游系统。系统首先基于虚拟现实场景构建及3D虚拟模型制作技术,宏观上对综采工作面进行了布置,为用户提供了在综采工作面中自由漫游的直观感受;建立了综采工作面的整个环境,实现了综采设备的三维虚拟展示和运动仿真模拟;同时基于交互理论,对其与综采设备的人机交互进行了深入设计,使用户能够完整与真实地体验煤矿井下综采工作面的整个生产过程。利用虚拟现实技术将煤矿综采工作面的布置全景与动态运动生动形象地展示出来,为煤矿企业等单位提供一种全新的培训技术手段。     

基于3D虚拟仿真技术的矿山救援医疗急救培训系统设计与实现

针对当前矿山救援队主要采用医用人体模型进行医疗急救模拟训练内容和方式过于单一和理想化的现状,采用计算机3D建模、Unity3D的UGUI、消息中心通信方式等技术,开发矿山救援医疗急救培训系统,以达到复杂环境中对复杂伤情进行医疗急救模拟训练的目的。介绍了该系统的总体设计方案及其实现的关键技术,可实现医疗急救培训的可视化和交互性操作,受训人员利用该系统,可以更容易熟悉矿山救援医疗急救过程,掌握急救技能,提高现场急救能力。     

基于智能变电站“三层两网”框架标准的仿真培训系统研究

为实现智能变电站的标准化、沉浸式仿真,在“三层两网”框架下建构一种仿真培训系统,根据智能变电站的分层结构,利用PACAD/EMTDC,采用面向对象的建模技术逐个建构IED设备模型,并据此,使用OPNET建立与之对应的通信网络模型,并基于Socket接口进行数据交互,以实现电气与通信的一体化仿真,据此,搭建仿真培训系统的整体框架;引入3D Max建模工具构建IED设备可视化组件,在Unity3D创设的虚拟环境中通过可视化组件的装配,来构建可复用的沉浸式的三维仿真环境。通过实验分析可知,该系统的仿真数值与实测数值之间的误差均在2%以下,且能够适用于不同的仿真培训,具有复用、经济性。     

基于Unity3D的微震监测分析虚拟现实系统研发

微震监测对矿山安全生产具有重要意义,也得到了广泛应用。针对微震监测数据数量庞大、内容冗杂、实时显示弱、与采掘工程集成度低等问题,开发了一种基于Unity3D平台的微震监测数据分析平台。其主要过程是:收集矿山三维地质坐标、地层岩性等数据建立矿山三维模型,导入到Unity3D引擎当中,对模型添加材质,进行渲染并实现模型坐标数据与现实坐标数据整合,在此基础上利用C#语言编写脚本实现采掘进度的实时模拟,再通过连接SQL Server数据库将矿井微震监测数据进行调用,完成整个系统地质数据、采掘数据与微震数据的集成和实时显示。通过调用系统数据,可实现微震数据的相关统计、分析,并分析其与地质条件、采掘活动的相关性。系统在河南义马煤田跃进、常村两矿进行了实际应用,实现了矿井群开采微震监测数据的联合分析。     

基于MR技术矿用防爆电气设备技术审查与检验实操训练系统研究

针对矿用防爆电气产品安全标志认证技术审查与检验人员的培训需求,设计了一套基于混合现实(MR)技术的实操训练系统。通过建立防爆电气设备三维动态模型,利用Unity 3D和Visual Studio编写虚拟现实脚本程序,结合微软Hololens 2眼镜实现了沉浸式的实操训练,为技术审查与检验培训提供了创新性方案。     

基于Unity3D的矿山虚拟采矿技术研究

通过运用三维交互程序开发引擎Unity3D提供的三维编辑、动画、UI、AI等功能模块,以及数字化方法将矿山设计转换为三维虚拟采矿系统,进而模拟矿山生产运行的实践和研究。     

基于SURPAC二次开发的FLAC~(3D)模型构建

FLAC3D软件在矿山岩石力学数值计算上具有独特的优势,但在构建矿山三维模型上存在不足;SURPAC软件在矿山三维建模应用广泛,但无法进行稳定性分析。为了将SURPAC在三维建模方面和FLAC3D在数值计算方面的优势相结合,采用TCL脚本语言对SURPAC进行二次开发,提出一种FLAC3D模型构建的数据转换方法,能够有效避免产生重复节点,从而实现FLAC3D模型的快速构建。以某钼矿为例,利用该方法将SURPAC块体模型转换为FLAC3D模型。结果表明该方法的有效性和可行性。     

基于SURPAC二次开发的FLAC3D模型构建

FLAG3D软件在矿山岩石力学数值计算上具有独特的优势,但在构建矿山三维模型上存在不足;SURPAC软件在矿山三维建模应用广泛,但无法进行稳定性分析.为了将SURPAC在三维建模方面和FLAG3D在数值计算方面的优势相结合,采用TCL脚本语言对SURPAC进行二次开发,提出一种FLAG3D模型构建的数据转换方法,能够有效避免产生重复节点,从而实现FLAC3D模型的快速构建.以某钼矿为例,利用该方法将SURPAC块体模型转换为FLAC3D模型.结果表明该方法的有效性和可行性.     

基于三维建模技术的矿山移动范围圈定

结合罗山矿区工程实例, 提出了一种将传统的工程类比法或数值模拟方法与矿山三维建模技术相结合来确定金属矿山移动范围的方法。介绍了以MAPGIS、AutoCAD及SURPAC软件为主要工具的矿山三维建模的基本原理和步骤。在移动范围确定过程中, 借助先进的3D建模技术获得三维矿山模型。该模型可以实现各类地质体的可视化, 直观地展示其形态与产状, 清晰地反映各构成因素间的相互关系。在3D模型中截取的特征剖面与工程类比法或数值模拟方法相结合, 能轻松获得各特征剖面上的岩移参数值。通过给定的岩移参数值进而确定各特征剖面上的地表移动边界点, 将各移动边界点连接即可实现矿山移动范围的圈定。     

全息投影技术在煤矿的应用探索

随着煤矿智能化建设的不断深入和井下5G网络技术的普及,全息投影技术在煤矿应用成为可能,分析了煤矿全息投影系统构建,阐述了全息投影技术的应用,最后给出了全息投影技术需要突破的关键技术。应用计算机绘制三维建模和虚拟现实技术,可以快速有效地将煤矿综采系统、综掘系统、主运输系统、供电系统、供排水系统、通风系统、安全监测监控系统、辅助运输系统、人员定位系统以及地质构造情况以丰富多变的表现方式进行模拟展示,地面工作人员可以从多种角度去观测、分析生产的过程,包括系统运行和井下现场工作人员的动作行为,通过场景化和情节化实现对矿井生产信息更高效地掌控和决策,同时通过远程虚拟操控,在任意时刻穿越任何空间进入煤矿各类系统进行交互和干预,可以让工作人员的感官真实地融入到井下生产环境,真正实现矿井少人化和无人化生产。     

采煤机三维动态建模与仿真分析

首先利用机械建模软件Pro/E建立采煤机三维模型,其次将建好的三维模型导入到快速渲染和动画制作软件Cinema4D中进行颜色渲染和坐标变换,最后将模型在动画制作和编辑软件Unity3D中进行动态仿真。仿真结果表明:基于Unity3D的采煤机动画仿真模型真实模拟了采煤机在井下工作过程中的工作状态,与采煤机现场工况基本吻合,具备良好的三维展示功能;分析各工况下采煤机主要参数之间的关系,可为采煤机的调速控制策略研究提供重要的理论参考依据。     

基于虚拟现实的井下安全培训系统研究

为了提高矿山企业安全培训的效果,根据建设智能化矿山的趋势性,提出了基于虚拟现实的井下安全培训系统。该系统应用3DMax和Unity 3D虚拟现实开发软件,完成了井下巷道内场景构建、设备建模和人机交互系统的开发,实现了井下漫游、事故重现和应急救援演练的仿真,可提高井下作业人员的环境熟悉度和安全自救意识,最终达到减少安全事故的目的。     

3D打印矿山“标准零件”实体模型构建及应用研究

利用3D打印技术构建矿山实体模型对指导采矿教学和矿山生产具有重要意义。针对采矿工程的复杂性和桌面3D打印机的容量限制,提出构建矿山模型 “标准零件”的新思路,即将矿山中的井巷、底部结构、硐室等要素进行分类,按照特定的规则设计相应的“标准零件”和连接件,通过3D打印技术打印成实体,组装成任意矿山模型。该方法实现了采矿模型从虚拟三维到现实三维的转变,并具有通用性、可重复性和易组装性等特点。研究成果应用到教学当中不仅能克服传统教学模式的缺点,更能提高学生的学习热情和创新意识,而将矿山数据信息集成到3D打印实体模型中,可以为矿山安全生产决策提供依据与手段。     

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。