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

1、虛擬施工技術(shù)綜合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種學科的優(yōu)勢。虛擬施工技術(shù)與CAD技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)過程中的有機結(jié)合，改善了虛擬設(shè)計中人與計算機的交互方式，在沉浸式的虛擬環(huán)境中，設(shè)計者通過直接三維操作對產(chǎn)品模型進行管理，以直觀自然的方式表達設(shè)計概念，并通過視覺、聽覺、觸覺等的反饋，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)計過程中，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)計缺陷，對模型進行運動仿真和檢驗

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

3、+ 6.0制作基于MFC的盾構(gòu)機虛擬施工系統(tǒng)軟件界面。在MFC中加入多種控件分別控制盾構(gòu)機的刀盤、管片安裝機、注漿管、帶式運輸機等部件的運動。通過API接口調(diào)用VEGA函數(shù)庫，開啟預先制作的VEGA視景仿真環(huán)境，形成虛擬現(xiàn)實界面，在該界面下實現(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題，實現(xiàn)實時響應(yīng)功能。
　　然后，采用嵌入式技術(shù)制作單片機電路板，編寫單片機程序，實現(xiàn)向工作站發(fā)送數(shù)據(jù)的目標。將采用51單片機

4、制作的電路板通過RS232接口與圖形工作站連接，當單片機電路上的功能按鈕按下時，單片機向工作站發(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)機做出相應(yīng)的動作。
　　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機虛擬施工系統(tǒng)全面的展示在屏幕上。
　　本課題通過開發(fā)完善虛擬施工系統(tǒng)硬件和軟件，力求逼真模擬現(xiàn)實情況下盾構(gòu)機的工作規(guī)律，為實際施工提供直觀的仿真和問題的解決方案。在虛擬施工系統(tǒng)的支持下，既能夠培養(yǎng)