采掘运装备虚拟装配与仿真系统设计与实现
发布时间：2022-02-21 07:32
目前，国内煤矿采掘运装备的研发主要是参考国外先进煤矿装备制造企业的已有产品，进行模仿及类比设计，尚不真正具备自主研发新产品的能力。以采煤机、刮板输送机、掘进机和提升机为主的煤矿采掘运装备工作环境恶劣、结构复杂、零件众多，本行业的或者是新进入本行业的高水平机械设计人员无法详细知晓产品的内部结构和实际工作状况，为产品的设计研发增加了很多困难，所以亟待开发新的研究手段解决这些问题。利用先进的虚拟装配与场景仿真技术，以集成化双通道柱幕系统作为硬件支持，以Visual Studio和Open Scene Graph作为系统的软件平台，集成了力反馈器、数据手套以及位置跟踪器等人机交互设备，最终实现由虚拟装配子系统、场景仿真与漫游子系统、虚拟手人机交互子系统、力反馈人机交互子系统和基于web的系统五部分组成的采掘运装备虚拟装配与仿真系统，致力于解决采掘运装备设计研发过程中的种种问题。本文的主要工作体现在以下几个方面：（1）提出了以OSG+CEGUI为核心的虚拟装配与仿真解决方案，使之与搭建的硬件和软件平台相互适应，能够为用户提供方便简单的操作与功能界面，满足用户对虚拟装配与场景仿真的需要。（2）提出...
【文章来源】：太原理工大学山西省211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景、目的与意义
1.2.1 研究背景
1.2.2 研究目的
1.2.3 研究意义
1.3 国内外研究动态
1.3.1 虚拟装配
1.3.2 煤矿场景仿真
1.3.3 虚拟现实交互工具
1.3.4 基于网络的信息化服务平台
1.3.5 目前研究存在的问题和不足
1.4 主要研究内容与技术路线
1.5 小结
第二章 虚拟装配与仿真系统总体设计
2.1 引言
2.2 系统设计目标
2.3 系统总体设计
2.3.1 系统体系结构
2.3.2 系统结构设计
2.4 系统硬件设计
2.5 系统软件设计
2.5.1 系统开发技术
2.5.2 系统软件支持
2.5.3 系统开发软件选择
2.5.4 系统开发语言选择
2.6 系统功能设计
2.7 小结
第三章 虚拟现实模型资源库
3.1 引言
3.2 子系统框架设计
3.3 结构层次划分技术
3.4 CAD建模技术
3.5 CAD模型转换与优化技术
3.6 CAD模型修复技术
3.7 Google 3DWarehouse资源寻找技术
3.8 3DMAX场景与动画制作技术
3.9 子系统的实现
3.10 小结
第四章 虚拟装配子系统
4.1 引言
4.2 子系统框架设计
4.3 OSG与CEGUI结合的框架
4.4 模型操纵
4.4.1 模型的选择
4.4.2 模型的重置
4.5 虚拟装配与拆卸演示
4.6 路径记录与回放
4.6.1 路径记录
4.6.2 路径回放
4.7 自动定位约束
4.8 网络协同装配
4.8.1 工作流程
4.8.2 基于 Windows Sockets 的网络协同装配
4.9 小结
第五章 场景仿真与漫游子系统
5.1 引言
5.2 子系统框架设计
5.3 综采工作面场景及动画建立
5.3.1 综采工作面分析
5.3.2 对设备进行建模
5.3.3 “三机配套”图
5.3.4 单个模型运动仿真
5.3.5 综采工作面仿真
5.4 综掘工作面场景及动画建立
5.4.1 设备建模
5.4.2 掘进机整机运动仿真
5.4.3 作业顺序安排
5.4.4 粒子系统的建立
5.5 漫游功能的实现
5.5.1 漫游器实现流程与接口
5.5.2 事件响应
5.5.3 碰撞检测
5.5.4 漫游与场景关联
5.6 小结
第六章 虚拟手人机交互子系统
6.1 引言
6.2 子系统框架设计
6.3 虚拟手模型的建立
6.3.1 人手结构和运动特征分析
6.3.2 数据手套的校正
6.4 位置跟踪器和数据手套的关系建立
6.5 读取操作零部件模型
6.6 虚拟手装配操作
6.6.1 虚拟手抓取规则研究
6.6.2 自动定位约束
6.7 小结
第七章 力反馈人机交互子系统
7.1 引言
7.2 phantom desktop设备介绍
7.3 子系统框架设计
7.4 模型导入技术
7.5 物体的力觉绘制
7.6 力反馈操纵模型原理
7.7 自动定位约束
7.8 触觉与视觉渲染模式
7.9 小结
第八章 基于Web的虚拟装配与仿真子系统
8.1 引言
8.2 子系统框架设计
8.2.1 子系统硬件设计
8.2.2 子系统软件设计
8.2.3 子系统结构设计
8.3 虚拟现实资源库
8.4 ActiveX控件技术
8.4.1 编写 osg-ActiveX 控件
8.4.2 服务器端控件发布
8.4.3 客户端环境配置
8.5 基础界面设计
8.6 后台数据库设计
8.7 公共服务版
8.7.1 选择视频制作软件
8.7.2 选择播放的格式
8.7.3 网络播放代码与效果测试
8.7.4 多视角播放
8.9 小结
第九章 系统集成、测试与应用
9.1 引言
9.2 系统集成与页面设计
9.2.1 集成内容
9.2.2 虚拟装配与仿真系统开机界面设计
9.2.3 虚拟拆装公共服务创新平台首页设计
9.2.4 虚拟拆装实验系统首页设计
9.3 虚拟装配与仿真系统测试
9.3.1 测试原则
9.3.2 测试内容
9.3.3 测试方法
9.3.4 测试步骤
9.3.5 测试结论
9.4 虚拟装配与仿真系统应用
9.4.1 企业应用
9.4.2 教学应用
9.4.3 公共服务应用
9.5 小结
第十章 结论与展望
10.1 工作总结
10.2 主要结论
10.3 进一步工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
本文编号：3636789
【文章来源】：太原理工大学山西省211工程院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：硕士
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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究背景、目的与意义
1.2.1 研究背景
1.2.2 研究目的
1.2.3 研究意义
1.3 国内外研究动态
1.3.1 虚拟装配
1.3.2 煤矿场景仿真
1.3.3 虚拟现实交互工具
1.3.4 基于网络的信息化服务平台
1.3.5 目前研究存在的问题和不足
1.4 主要研究内容与技术路线
1.5 小结
第二章 虚拟装配与仿真系统总体设计
2.1 引言
2.2 系统设计目标
2.3 系统总体设计
2.3.1 系统体系结构
2.3.2 系统结构设计
2.4 系统硬件设计
2.5 系统软件设计
2.5.1 系统开发技术
2.5.2 系统软件支持
2.5.3 系统开发软件选择
2.5.4 系统开发语言选择
2.6 系统功能设计
2.7 小结
第三章 虚拟现实模型资源库
3.1 引言
3.2 子系统框架设计
3.3 结构层次划分技术
3.4 CAD建模技术
3.5 CAD模型转换与优化技术
3.6 CAD模型修复技术
3.7 Google 3DWarehouse资源寻找技术
3.8 3DMAX场景与动画制作技术
3.9 子系统的实现
3.10 小结
第四章 虚拟装配子系统
4.1 引言
4.2 子系统框架设计
4.3 OSG与CEGUI结合的框架
4.4 模型操纵
4.4.1 模型的选择
4.4.2 模型的重置
4.5 虚拟装配与拆卸演示
4.6 路径记录与回放
4.6.1 路径记录
4.6.2 路径回放
4.7 自动定位约束
4.8 网络协同装配
4.8.1 工作流程
4.8.2 基于 Windows Sockets 的网络协同装配
4.9 小结
第五章 场景仿真与漫游子系统
5.1 引言
5.2 子系统框架设计
5.3 综采工作面场景及动画建立
5.3.1 综采工作面分析
5.3.2 对设备进行建模
5.3.3 “三机配套”图
5.3.4 单个模型运动仿真
5.3.5 综采工作面仿真
5.4 综掘工作面场景及动画建立
5.4.1 设备建模
5.4.2 掘进机整机运动仿真
5.4.3 作业顺序安排
5.4.4 粒子系统的建立
5.5 漫游功能的实现
5.5.1 漫游器实现流程与接口
5.5.2 事件响应
5.5.3 碰撞检测
5.5.4 漫游与场景关联
5.6 小结
第六章 虚拟手人机交互子系统
6.1 引言
6.2 子系统框架设计
6.3 虚拟手模型的建立
6.3.1 人手结构和运动特征分析
6.3.2 数据手套的校正
6.4 位置跟踪器和数据手套的关系建立
6.5 读取操作零部件模型
6.6 虚拟手装配操作
6.6.1 虚拟手抓取规则研究
6.6.2 自动定位约束
6.7 小结
第七章 力反馈人机交互子系统
7.1 引言
7.2 phantom desktop设备介绍
7.3 子系统框架设计
7.4 模型导入技术
7.5 物体的力觉绘制
7.6 力反馈操纵模型原理
7.7 自动定位约束
7.8 触觉与视觉渲染模式
7.9 小结
第八章 基于Web的虚拟装配与仿真子系统
8.1 引言
8.2 子系统框架设计
8.2.1 子系统硬件设计
8.2.2 子系统软件设计
8.2.3 子系统结构设计
8.3 虚拟现实资源库
8.4 ActiveX控件技术
8.4.1 编写 osg-ActiveX 控件
8.4.2 服务器端控件发布
8.4.3 客户端环境配置
8.5 基础界面设计
8.6 后台数据库设计
8.7 公共服务版
8.7.1 选择视频制作软件
8.7.2 选择播放的格式
8.7.3 网络播放代码与效果测试
8.7.4 多视角播放
8.9 小结
第九章 系统集成、测试与应用
9.1 引言
9.2 系统集成与页面设计
9.2.1 集成内容
9.2.2 虚拟装配与仿真系统开机界面设计
9.2.3 虚拟拆装公共服务创新平台首页设计
9.2.4 虚拟拆装实验系统首页设计
9.3 虚拟装配与仿真系统测试
9.3.1 测试原则
9.3.2 测试内容
9.3.3 测试方法
9.3.4 测试步骤
9.3.5 测试结论
9.4 虚拟装配与仿真系统应用
9.4.1 企业应用
9.4.2 教学应用
9.4.3 公共服务应用
9.5 小结
第十章 结论与展望
10.1 工作总结
10.2 主要结论
10.3 进一步工作展望
参考文献
致谢
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本文编号：3636789
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