煤矿机械装备虚拟拆装公共服务平台设计

为了整合利用网络煤机资源,共享虚拟拆装资源,设计集成了煤矿机械装备虚拟拆装公共服务平台。介绍了平台的体系结构、功能结构、虚拟拆装现实资源库创建过程和关键技术。以平台中虚拟拆装模块刮板输送机中部槽、知识资源模块掘进机为例进行分析,为校企用户快速全面地了解煤机结构、运行状态,研发新品提供了可靠的平台技术支持。     

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。     

基于虚拟现实技术的数字化矿井系统

结合我国煤矿实际提出基于虚拟现实技术的数字化矿井系统的总体设计,系统由矿井虚拟场景和矿井信息查询两大模块组成.该系统集合钻孔地质、采掘、机电设备及通风安全数据等建立矿井三维场景,实现了井上、下虚拟漫游,实时导航和交互控制的功能,同时结合数据库技术和工业监测监控技术达到了在虚拟场景中基础数据与实时数据的查询.     

基于小波变换图像融合的采矿工艺虚拟现实研究

为了科学合理设计采矿工艺,采矿工艺虚拟仿真系统建设迫在眉睫。基于小波变换图像融合理论,采用虚拟仿真技术和三维可视化技术,建立了采矿工艺虚拟现实仿真系统。该系统以小波变换的图像融合算法为核心,对多通道画面进行有机融合,以虚拟现实仿真系统为平台,通过多通道叠加投影实现虚拟现实仿真。结果表明:该系统不仅可以让用户完全沉浸在虚拟的矿山场景中,而且还可以从视觉、听觉、触觉等人类自然的感知能力与虚拟场景进行实时交互,实现了矿山生产环境、采矿工艺、人员和设备状态的实时仿真。     

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。     

基于虚拟现实的矿井探测装备培训系统

针对矿井使用的地球物理探测类装备复杂设备操作理论讲解、实物操作等传统方式培训效果不理想的问题,提出了基于虚拟现实技术的煤矿探测装备可视化培训系统。采用模块化设计方法,构建虚拟场景和配套设备,通过虚拟现实开发软件3DMax完成设备建模,通过Virtools软件实现虚拟装备和场景搭建、装备施工布置和虚拟装备操作使用;开发数据通信系统,实现硬件的数据采集与软件交互;通过设计研制,实现理论学习、动画模拟操作、培训管理等功能的物探装备培训系统。系统能够高度模拟真实设备且人机交互性强,操作简单易懂,在降低培训成本的同时有效提高了培训效果。     

虚拟综采工作面三机运动状态监测系统研究

针对传统综采工作面监测系统存在的不足,利用虚拟现实软件Unity 3D完成虚拟工作面场景的构建及三机(采煤机、刮板输送机、液压支架)的运动仿真,应用VB6.0软件和数据采集模块WISE-4012E、工业级无线传输模块EKI-6311实现数据采集和调用,研发了一套基于虚拟现实技术的综采工作面三机运动状态监测系统。该系统能够将三机的运动状态直观地展现出来,虚拟场景中建立的三机模型与真实设备的运动状态实时同步,通过场景漫游,可以让工作人员多视角监测三机运动状态。     

基于虚拟现实技术开发的矿山救援虚拟仿真演练系统

为提高矿山救援队伍的救灾实战能力,提升日常训练效果,基于Unity3D虚拟现实开发平台,结合救援演练内容,设计出矿山救援虚拟仿真演练系统实现框架。采用高质量建模技术建立救援模型和场景,在数据库数据管理的基础上,利用基于时间尺度的知识推理方法,实现火灾、水灾、煤与瓦斯突出、煤尘爆炸和顶板灾害等5种灾害动态场景的模拟和控制,采用IK骨骼控制、有机状态机技术实现系统交互控制。最终形成了基于虚拟现实技术的矿山救援虚拟仿真演练系统,可为仿真演练技术在灾害救援领域的应用提供参考。     

基于VR技术的煤矿安全仿真系统的设计与实现

介绍了虚拟现实技术对井下安全事故的还原、虚拟现实系统构建模拟矿井的过程及计算机虚拟技术在煤矿仿真系统的实现过程,包括虚拟现实系统的结构及各个模块的功能。计算机虚拟现实技术在煤矿安全中发挥了极其重要的作用。     

基于Web的煤矿机械优化设计系统

提出构建基于Web的煤机装备优化设计系统,为煤机装备设计与制造企业提供资源共享服务,既提高了设计效率,又缩短设计周期。以MATLAB软件为基础,基于ASP.NET技术和C#语言,开发了基于Web的煤矿机械优化设计系统,并通过刮板输送机的优化设计进行实例分析,详细分析了系统的框架结构、关键技术以及功能特征,同时为其它煤机装备建立优化设计系统提供了借鉴和参考。     

煤矿十大特殊作业工种仿真培训系统研究与设计

针对当前煤矿安全虚拟仿真培训系统功能单一、缺乏沉浸性体验和交互的问题,提出了一套针对煤矿十大特殊作业工种的虚拟仿真培训系统。基于虚拟仿真、人工智能等技术,设计了该虚拟仿真培训系统的框架、游戏化引导模块流程和操作交互过程,并介绍了该虚拟仿真培训系统具体实现的功能。通过在陕煤集团陕北矿业张家峁矿业有限公司的实际应用表明,该虚拟仿真培训系统能够为特殊作业工种人员在虚拟场景中进行交互式学习和模拟操作提供平台和手段,提高了煤矿工作人员在实际工作中对安全细节的主观重视度以及安全培训效果。     

综采工作面煤层装备联合虚拟仿真技术构想与实践

当前综采工作面煤层和装备都是分开建模,缺少将两者的运行关系进行融合的方法和案例,导致构建的虚拟生产系统与实际情况偏差过大。利用虚拟现实软件Unity3D的物理仿真引擎,对虚拟装备之间和装备与虚拟煤层之间的相互作用关系进行编译,获得关键的运行信息、特征和状态,目的是实现"煤层+装备"的联合虚拟仿真运行。基于逆向重构技术与Mesh网格碰撞体技术建立由虚拟固有煤层和虚拟实时更新煤层两部分组成的虚拟煤层仿真系统,对装备进行协同仿真,建立装备与煤层虚拟作用模型,研究与煤层底板直接进行作用的装备行为的仿真方法,包括刮板输送机虚拟铺设、液压支架群虚拟支撑和采煤机虚拟截割煤层顶底板。以井下地质探测数据点为基础按循环点和装备点逆向重构出固有煤层,根据采煤机实时前后滚筒截割轨迹对虚拟煤层数据信息进行更新,煤层实时信息也同时反向作用于装备运行,真实再现煤层环境下装备自适应推进过程。该方法将装备与煤层建立可靠的联系,为构建实时运行数据驱动的综采工作面生产系统虚拟镜像提供技术支撑。     

基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统

以提升矿井综采工作面矿压显现仿真精度和仿真环境视觉效果为目的,研究基于虚拟现实技术的矿井综采工作面矿压显现仿真系统。系统利用Multigen软件构建矿井工作面矿压显现仿真环境,获取矿井综采工作面矿压参数,并利用该参数建立外部数据库和场景数据库,经过场景调度外部数据库与场景数据库实施场景建模、场景形象建模、几何建模等流程建立矿井工作面矿压显现仿真系统,以场景漫游与交互控制实现矿井综采工作面矿压显现操作。实验结果表明,矿井工作面矿压显现系统虚拟场景画面逼真,功能齐全,可有效仿真矿井工作面矿压环境;获取的矿井当前矿压数值与实际值很接近,仿真精准度高。     

基于VR技术的全三维危险实景动态反馈培训平台

高效的安全培训能强化煤矿行业从业人员的安全意识,是确保煤矿产业安全运行的重要措施之一。基于虚拟现实技术,设计并开发了煤矿行业安全意识培训平台,结果表明该平台实现了在虚拟场景中开展安全意识培训的功能,为企业员工安全培训提供了新思路。     

基于HTML5的水轮机虚拟装配系统研究

针对现在浏览器进行一些虚拟场景系统的运行需要特定插件的情况,导致虚拟现实系统在网络上的兼容性有一定的问题,提出了在HTML5标准下建立水轮机虚拟装配系统。基于HTML5框架,使用Solidworks建模,通过Three.js引擎构建网络虚拟场景,实现网络化。采用了Web GL、Java Script等技术实现了无需插件即可在浏览器中运行虚拟装配系统,在网络教育、员工培训等方面具有很大的意义。     

基于PC机煤矿生产系统虚拟现实技术的研究

在介绍虚拟现实技术概念的基础上,针对煤矿生产矿井的特点,提出了基于PC机虚拟矿井的总体框架,叙述了虚拟矿井系统三维场景的建立、动画的实现及交互控制等内容。研究表明,虚拟矿井是虚拟现实技术在生产实际中的一个重要应用,可用来培训矿工、提供信息决策、指导生产,也是研究人员进行理论研究的重要手段。虚拟矿井中的设备位置、几何尺寸均可编程控制,通过参数的变化组合,任何设备的运动都可以虚拟实现。     

煤矿装备云制造资源服务平台研究与应用

为解决煤机装备设计与制造企业对设计资源的需求,基于区域性行业需求分析,阐述了“煤矿装备云制造资源服务平台”建立的必要性和设计特征,在描述“平台”体系结构、关键技术、开发工具等基础上,研究了“平台”的设计方法,并完整描述了“平台”的三大功能体系,包括针对一般机械装备的通用技术支持系统、针对煤矿装备的技术服务支持系统和关键技术创新支持系统,最后对“平台”的运行机制和应用推广进行了分析和研究,应用实践证明理事会、会员制和公司制相结合的方式是云制造资源服务平台运行和推广应用的有效途径。建立的“煤矿装备云制造资源服务平台”功能完整,使用方便,可为煤矿装备设计和应用单位提供资源服务、数据服务、计算服务、软件应用和技术支持,同时可为其他机械装备建立云制造资源服务平台提供借鉴和参考。     

矿井虚拟仿真系统设计中3DMax和Virtools的应用

以煤矿井下生产为研究对象,利用3DMax和Virtools软件开发了矿井虚拟仿真系统。该系统能够真实地模拟井下生产情况,并和系统操作人员产生模拟互动。以综采工作面为例实现了该系统的模型制作、贴图纹理、场景生成、动画制作,及系统发布。该系统的实现为煤矿企业的员工培训提供了实时有效的工具。     

基于网络的煤矿机械模型库系统的研究和开发

针对煤矿机械设计和技术交流中资源建设存在的效率和质量问题,介绍了煤矿机械模型库的主要内容,提出了基于网络的煤矿机械模型库系统的体系结构,论述了建立模型库系统的关键技术。运用建模技术、数据库技术、虚拟现实技术、Web技术,建立了基于网络的煤矿机械模型库系统。     

基于三维全景技术的数字矿山漫游系统

对数字矿山漫游系统中的三维全景技术进行研究,提出数字矿山漫游系统的总体结构。针对传统虚拟现实技术建模难度高、工作量大的问题,研究了基于实景照片生成全景图像的方法,给出了系统全景生成模块中特征匹配、图像配准和融合以及多场景图像自动拼接的方法。最后采用PTViewer实现了基于全景图像的虚拟数字矿山漫游,全方位互动式地向用户展示矿山的真实场景,为矿山设计、生产和安全管理以及人员培训提供可视化环境。