TBM虛擬施工系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、虛擬施工技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。虛擬施工技術(shù)與CAD技術(shù)在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中的有機(jī)結(jié)合，改善了虛擬設(shè)計(jì)中人與計(jì)算機(jī)的交互方式，在沉浸式的虛擬環(huán)境中，設(shè)計(jì)者通過(guò)直接三維操作對(duì)產(chǎn)品模型進(jìn)行管理，以直觀自然的方式表達(dá)設(shè)計(jì)概念，并通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等的反饋，感知產(chǎn)品模型的幾何屬性、物理屬性與行為表現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，借助交互設(shè)備可以方便的完成產(chǎn)品模型構(gòu)建，修改設(shè)計(jì)缺陷，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真和檢驗(yàn)

2、，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不斷改進(jìn)，直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。
　　本論文以土壓平衡式和泥水平衡式全斷面掘進(jìn)機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行虛擬施工技術(shù)的研究。
　　首先，采用虛擬現(xiàn)實(shí)軟件進(jìn)行視景仿真環(huán)境設(shè)計(jì)。將CREATOR制作完成的環(huán)境組件導(dǎo)入VEGA仿真軟件，根據(jù)城市實(shí)際環(huán)境調(diào)整各個(gè)環(huán)境組件的位置。將CREATOR處理后的盾構(gòu)機(jī)模型導(dǎo)入到建立好的VEGA虛擬環(huán)境中，并且在該環(huán)境中添加模擬盾構(gòu)機(jī)工作情況的掘進(jìn)和渣土運(yùn)輸特效。
　　其次，采用VC+

3、+ 6.0制作基于MFC的盾構(gòu)機(jī)虛擬施工系統(tǒng)軟件界面。在MFC中加入多種控件分別控制盾構(gòu)機(jī)的刀盤、管片安裝機(jī)、注漿管、帶式運(yùn)輸機(jī)等部件的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)API接口調(diào)用VEGA函數(shù)庫(kù)，開(kāi)啟預(yù)先制作的VEGA視景仿真環(huán)境，形成虛擬現(xiàn)實(shí)界面，在該界面下實(shí)現(xiàn)虛擬施工。此外，還要解決VC++ 6.0程序的大模型的加載速度問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)功能。
　　然后，采用嵌入式技術(shù)制作單片機(jī)電路板，編寫單片機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)向工作站發(fā)送數(shù)據(jù)的目標(biāo)。將采用51單片機(jī)

4、制作的電路板通過(guò)RS232接口與圖形工作站連接，當(dāng)單片機(jī)電路上的功能按鈕按下時(shí)，單片機(jī)向工作站發(fā)送數(shù)據(jù)，工作站中的MFC程序接收到數(shù)據(jù)后，控制虛擬盾構(gòu)機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。
　　最終利用現(xiàn)在日趨成熟的3D顯示技術(shù)，將建立好的全斷面掘進(jìn)機(jī)虛擬施工系統(tǒng)全面的展示在屏幕上。
　　本課題通過(guò)開(kāi)發(fā)完善虛擬施工系統(tǒng)硬件和軟件，力求逼真模擬現(xiàn)實(shí)情況下盾構(gòu)機(jī)的工作規(guī)律，為實(shí)際施工提供直觀的仿真和問(wèn)題的解決方案。在虛擬施工系統(tǒng)的支持下，既能夠培養(yǎng)