人工林抚育采伐作业虚拟仿真实验研究

发布时间：2023-03-01 09:39

　　机械化作业是现代林业发展的重要特征,在森林抚育采伐过程中因其作业成本高、难度大并存在各类安全隐患等问题,使得在进行技术开发、实践教学、工程培训中难以开展相关的教学与实践。本文利用虚拟现实手段并结合林区生产实际,基于Unity3D开发了人工林抚育采伐作业虚拟仿真实验系统。论文主要研究内容如下:首先,根据人工林抚育采伐的生产实践,依据模块化的设计思想,明确了以清林割灌、抚育间伐、定长造材、集材归楞、生物质收集五个环节串联为思路的人工林抚育工艺流程;通过系统开发需求分析,确定了以Unity3D为主要仿真工具的系统开发架构。其次,研究人工林抚育采伐作业虚拟仿真系统开发的一系列关键技术,包括以Unity3D的Terrain组件为核心的虚拟场景开发技术;通过3Ds Max构建机械模型并导入至Unity3D中,实现轮式底盘及履带式底盘行走模拟、液压机械臂运动仿真、采伐头姿态控制等运动学仿真的人工林抚育装备仿真技术;利用关键帧动画、铰链关节、模型切割算法为主的抚育采伐作业仿真技术,实现各系统的模块化设计。然后,依据软件系统需求,采用My SQL对系统进行数据库设计和开发;使用UGUI技术进行UI框架的...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 本课题研究背景及意义
    1.2 虚拟仿真技术概述
    1.3 林业作业仿真国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 本文研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 人工林抚育采伐实验系统需求分析
    2.1 实验系统总体需求
    2.2 实验系统仿真作业需求
        2.2.1 实验作业区域分析
        2.2.2 抚育采伐工艺流程设计
        2.2.3 抚育采伐作业模块设计
    2.3 实验系统软件功能需求
        2.3.1 软件功能需求分析
        2.3.2 两种3D开发引擎比较
        2.3.3 Unity3D开发界面简述
    2.4 实验系统总体架构设计
    2.5 本章小结
3 人工林抚育采伐实验系统仿真开发
    3.1 人工林虚拟场景开发
        3.1.1 实验场地地形与地貌
        3.1.2 Unity地形开发
        3.1.3 创建桉树及灌木模型
        3.1.4 场景优化
    3.2 人工林抚育装备仿真
        3.2.1 林业机械模型构建
        3.2.2 履带式底盘行走仿真
        3.2.3 轮式底盘行走仿真
        3.2.4 液压机械臂运动仿真
    3.3 抚育采伐作业仿真
        3.3.1 割灌装置模型建立
        3.3.2 Animation关键帧动画
        3.3.3 采伐作业机头模型建立
        3.3.4 采伐头姿态动作仿真
        3.3.5 树木模型网格切割算法
        3.3.6 标签识别技术
        3.3.7 父对象变更
    3.4 本章小结
4 人工林抚育采伐实验系统软件开发
    4.1 数据库功能实现
        4.1.1 数据库设计
        4.1.2 数据库通信
    4.2 UI资源开发
        4.2.1 UGUI控件
        4.2.2 Anchor锚点及界面自适应
        4.2.3 事件绑定
    4.3 视景及外部资源构建
        4.3.1 场景及视景视角切换
        4.3.2 音效
        4.3.3 粒子效果
    4.4 系统发布及性能优化
        4.4.1 系统发布测试
        4.4.2 对象缓冲池
        4.4.3 优化策略
    4.5 本章小结
5 虚拟仿真实验系统测试与应用
    5.1 教学实验设计总体方案
        5.1.1 传统林业工程实验教学模式及其缺陷
        5.1.2 线上线下相结合的实验教学设计
    5.2 沉浸式仿真实验操作环境搭建
        5.2.1 动态链接库技术
        5.2.2 投影方案
    5.3 林业工程实验教学应用案例
6 总结与展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢



本文编号：3751890