金属矿床地下开采方法三维建模技术研究

三维建模技术在各领域应用广泛。矿业领域中,采矿方法三维建模技术是矿山数字化的基础。一个兼容性良好的采矿方法三维模型能够满足教学演示、三维仿真场景搭建及物理模型输出等多方面要求。工业领域建模技术发展较为完善,矿业领域复杂地质体等矿业领域的建模技术也早有学者涉略,但完整的采矿方法三维建模却缺少一套系统的方法。本文依托三维建模软件,基于工程实践二维图纸,结合工业领域建模经验,就采矿方法三维建模技术进行研究,提出基于三视图的三维模型重构法,采用B-Rep模型和CSG模型组合的方式,实现采矿方法三维模型的快速构建。重构的三维模型能够满足教学演示、三维仿真场景搭建与物理模型输出要求。     

基于3D打印技术的采矿方法物理模型制作研究

传统采矿方法物理仿真模型制作流程复杂、周期长、成本高,对专业技术能力要求高,大大限制了采矿方法物理模型的普及与推广。3D打印技术作为一种实现三维虚拟模型实体化的新型制造技术,在采矿方法三维模型,尤其是物理模型制作中,具备高度灵活、制造成本低、周期短等优势。本文开展基于3D打印技术的采矿方法物理模型的制作研究,建立基于3D打印技术的采矿方法模型制作的标准化流程:三维建模、模型改塑、打印输出、组装成型和后期处理,分析基于3D打印技术采矿模型制作的工程结构展示、结构稳定性和模型最佳尺度等关键技术,提出阴模、阳模和阴阳模的概念,通过阴模、阳模和阴阳模相结合、切割、预置连接结构和确定最佳输出尺寸等解决方案,实现采矿方法物理仿真模型的快速制作。本文的研究为空间结构复杂多变的采矿方法模型制作提供了一种新的、可靠的实现手段。     

基于Unity3D的采矿方法动态仿真系统研发

采矿工程教学交互仿真系统研究受到国内外采矿学者的广泛重视。针对采矿方法的动态仿真需求,研究采矿方法动态交互仿真的框架及功能需求,提出二维曲线挤出实体建模技术,为采矿方法动态仿真提供模型支撑;基于渲染器重写等可视化算法,将巷道掘进、炮孔钻进以及爆破过程动态可视化;利用坐标转换算法,实现了旋转、拖拽、平移及固定视角转化等用户交互操作。依托3d Max和Unity3D软件,针对VCR采矿方法进行动态仿真系统实现,通过碰撞体组件选择、控制代码优化等仿真系统性能优化方法,减轻计算机运行负担,提升了仿真效果和运行速度,为采矿行业交互仿真系统搭建提供可靠借鉴。     

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B/S架构的三维矿井GIS系统

数字矿山技术是矿山企业提高生产管理和科技发展水平的重要手段,矿山地理信息系统的开发与应用是数字矿山建设的核心之一。三维井巷GIS系统采用B/S架构,通过3DMAX三维建模技术搭建矿山井巷三维模型,利用SuperMap iDesktop 8C软件调用三维模型,基于SuperMap iServer 8C发布三维场景服务,实现矿山地下井巷的三维可视化效果。系统实现了对矿山信息的查询检索、仿真模拟、三维地图操作和二三维一体化、安全监测、设备管理分析等功能,为矿山管理和安全生产提供辅助决策。     

基于GeoSLAM的矿山生产环境快速虚拟重构研究

针对现有生产环境重构方法存在工作周期长、现场工作量大、建模精度低、设备便携性差等问题,开展基于GeoSLAM系统的矿山生产环境快速重构研究.分析了GeoSLAM系统软组成和空间点云数据定位与地图重构技术的工作原理,提出井下生产环境三维场景快速重构作业流程和基于GeoSLAM测量数据与工程测量数据组合建模技术.研究成果应...     

基于Web3D技术的煤矿BIM模型集成及可视化研究

针对煤矿数字化及BIM技术的应用现状,研发了基于开源三维引擎的Web3D可视化平台,以免插件、轻量化和跨平台的技术路线要求,对比主流基于WebGL的开源三维引擎框架,设计符合BIM模型可视化要求的矿用要素类数据描述结构管理信息模型。开发实现基于三维引擎的场景管理、模型可视化渲染和二三维界面融合功能,并基于现有相关BIM标准进行文件解析,将模型和属性信息的集成、转换和轻量化处理,利用Revit、AutoCAD、Civil3D、Bentley、NavisWorks等不同领域BIM设计和建模软件进行模型检验和集成,最后在Web3D可视化平台进行模型发布与可视化展示。提出了面对煤炭行业BIM技术应用亟待解决的问题、关键技术路线及组件,总结了跨煤矿设计、建设、运营不同阶段的BIM模型应用价值和应用场景。     

基于Web3D技术的煤矿BIM模型集成及可视化研究

针对煤矿数字化及BIM技术的应用现状,研发了基于开源三维引擎的Web3D可视化平台,以免插件、轻量化和跨平台的技术路线要求,对比主流基于WebGL的开源三维引擎框架,设计符合BIM模型可视化要求的矿用要素类数据描述结构管理信息模型。开发实现基于三维引擎的场景管理、模型可视化渲染和二三维界面融合功能,并基于现有相关BIM标准进行文件解析,将模型和属性信息的集成、转换和轻量化处理,利用Revit、AutoCAD、Civil3D、Bentley、NavisWorks等不同领域BIM设计和建模软件进行模型检验和集成,最后在Web3D可视化平台进行模型发布与可视化展示。提出了面对煤炭行业BIM技术应用亟待解决的问题、关键技术路线及组件,总结了跨煤矿设计、建设、运营不同阶段的BIM模型应用价值和应用场景。     

基于三维场景的电力数据可视化研究

针对在电力数据可视化管理中运用三维仿真技术能够有效增强管理者对电力数据信息获取的能力,基于三维场景渲染算法和数据挖掘技术,对三维场景的电力数据可视化管理进行研究。在研究中,利用八叉树数据结构对三维场景图进行描述,同时采用基于不可见物体剔除算法对三维场景进行渲染,结合优化Apriori数据挖掘算法实现对三维场景中电力设备的动态更新。实验证明,基于该算法实现的变电站动态场景图能够满足电力数据三维可视化管理的要求。     

基于虚拟样机的盾构掘进机多领域建模仿真实现策略

提出了盾构掘进机多学科虚拟样机仿真测试平台的实现策略。从系统的角度研究了盾构掘进机虚拟样机子系统建模及模型集成技术。利用CATIA、ADMAS等支撑软件建立盾构掘进机数字化虚拟样机各子系统模型,运用基于接口的多领域建模方法,利用参数关联和系统集成技术,将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机,代替实际物理样机进行性能评价与测试。     

矿山三维模型无缝集成方法与研究

矿山三维模型构建是数字矿山建设过程中的核心和基础。基于复杂地质体和矿山地下工程体三维模型的构建过程,在集成建模的基础上,结合采矿学、地质学、计算机图形学、三维GIS理论及三维建模技术,针对矿山空间领域实体的无缝集成建模方法进行研究,探讨矿山空间各类实体无缝集成建模的原理及实现过程,在采矿设计、储量计算、虚拟仿真、决策支持等方面提供了新的思路和技术支撑。     

SketchUp虚拟建模在工程地质信息化建设中的应用

介绍了基于二维地形图结合Auto CAD软件和Sketch Up软件的三维地貌建模技术,分析了利用等高线数据建模及利用高程离散点数据建模的特点,并在此基础上提出基于等高线与高程离散点联合使用的三维地貌建模方法。这种方法在保证建模速度的同时,能够较好地还原地形地貌,尤其是对微地貌环境的表现。借助三维地貌模型及后期完成的效果图、演示动画等,能够以简明、直观的形式准确传递和表达原始地质信息和工程设计理念,为地质资料的信息化建设提供了有益的探索。     

基于球面全景影像的矿山场景三维重建

三维建模是智慧矿山建设面临的核心内容之一。文中针对传统方法建模复杂、效率低、不够直观等问题,将虚拟现实领域的三维全景技术融入智慧矿山,系统研究了球面全景影像生成方法,给出基于球面全景影像的虚拟场景交互与路径规划方法,最后设计了三维全景智慧矿山原型系统。实验结果表明,基于全景序列影像的矿山场景增强现实能够有效弥补传统方法不足,可用于展示矿山真实场景,为设计生产、安全管理、勘探数据验证以及教育培训提供一个真实的可视化平台,方便管理人员做出正确决策。     

配电网自动化终端自适应交互系统研究

为了清晰感知配电网自动化终端状态,设计基于虚拟现实技术的配电网自动化终端自适应交互系统。系统通信层应用GPRS无线通信技术,将存储于数据层多种数据库中的数据传输至处理层,处理层利用接收到的数据,同时使用几何、物理和行为3种建模方式,通过构建环境模型、搭建终端三维虚拟场景、引入控制逻辑3步,建立配电网终端的三维模型,并通过颜色线性插值法,动态渲染三维模型,提升模型的颜色渐变效果;交互层利用渲染后三维模型完成场景漫游、场景导航、设施定位等多种功能,并通过界面层完成三维场景展示,实现自适应交互。实验结果表明,该系统信息通信平均时延及丢帧率较低;颜色渲染后,能准确描述终端结构特征,颜色设置与真实情况吻合,立体化效果较好;三维场景交互漫游可完整复刻并展示真实电厂场景,且视野灵活,营造身临其境之感,表现出良好交互性。     

基于虚拟样机的盾构掘进机多须域建模仿真实现策略

提出了盾构掘进机多学科虚拟样机仿真测试平台的实现策略。从系统的角度研究了盾构掘进机虚拟样机子系统建模及模型集成技术。利用CATIA、ADMAS等支撑软件建立盾构掘进机数字化虚拟样机各子系统模型，运用基于接口的多领域建模方法，利用参数关联和系统集成技术，将多个子系统模型在仿真环境中集成为虚拟样机，代替实际物理样机进行性能评价与测试。     

基于二进制空间分区树的井下巷道相交建模方法

面向三维虚拟环境的煤矿井下场景巷道相交处理,构建了一种基于WebGL的矿井巷道三维虚拟环境的建模和绘制渲染系统。采用二进制空间分叉树BSP进行巷道相交建模的方法,实现井下巷道三维实体几何的构造和渲染,有效降低建模复杂度;基于WebWorker多线程的大规模场景模型实时建模和加载方法,实施场景管理与建模分离策略,既能根据参数动态地建立巷道模型,还能避免因顶点数量和贴图材质等超1 G大型场景模型的建模和加载时间过长,导致用户卡顿和界面操作不友好等阻塞问题,以此提升场景交互和实时漫游的效果和性能。     

三维虚拟仿真技术在矿山生产工作中的应用

本文基于山东蓝光软件有限公司自主研发的仿真系统深入分析三维虚拟仿真设计理念,建立双滚筒采煤机三维模型,结合Lk Globe软件进行井下生产场景的搭建,在实现人机交互的同时,利用三维可视化技术实现对矿山工作环境漫游。三维虚拟仿真技术的易用性和可交互的特点可为矿山生产提供有效技术支持,通过教育培训,将极大提高人员素质和矿山生产效率。     

基于远距离场景影像的露天矿边坡三维重建技术

露天矿边坡受采矿工艺及自然条件的影响,其几何形状复杂,传统测量方法难以全面的进行描述。将基于影像的三维自动重建技术引入计算机视觉领域,建立一种适用于远距离场景的透视相机模型,利用仿射相机模型的鲁棒自标定算法,通过非量测数码拍摄露天矿边坡相片即可全自动构建出边坡的三维模型。依据上述远距离场景影像获取和处理方法,对鞍千矿业公司某一边坡进行了现场测试,获得了不同数量照片条件下边坡三维模型,说明该种露天矿边坡三维建模技术是可行的,并且原始图片数量相对较少的情况下也可获得较高精度的模型,有效地降低露天矿边坡三维模型数据采集的工作量、减小三维建模成本、提高露天矿测绘效率,在露天矿三维地形、滑坡灾害分析等方面具有重要的意义。     

基于点云数据特征点拼接的建筑物三维重构

随着数字测图的迅速发展,三维激光扫描技术已经应用到更多的领域。文中以中国矿业大学(北京)某办公楼为研究对象,通过三维激光扫描技术获取建筑物点云数据,采用建筑物点云数据特征点拼接方法,运用RISCAN PRO软件和三维建模软件进行了办公楼的三维重构。分析表明:通过建筑物点云数据特征点拼接方法能够提高外业工作效率,拼接精度较高,符合建筑物建模要求。     

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。