采掘運裝備虛擬裝配與仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、目前，國內煤礦采掘運裝備的研發(fā)主要是參考國外先進煤礦裝備制造企業(yè)的已有產品，進行模仿及類比設計，尚不真正具備自主研發(fā)新產品的能力。以采煤機、刮板輸送機、掘進機和提升機為主的煤礦采掘運裝備工作環(huán)境惡劣、結構復雜、零件眾多，本行業(yè)的或者是新進入本行業(yè)的高水平機械設計人員無法詳細知曉產品的內部結構和實際工作狀況，為產品的設計研發(fā)增加了很多困難，所以亟待開發(fā)新的研究手段解決這些問題。利用先進的虛擬裝配與場景仿真技術，以集成化雙通道柱幕系統(tǒng)作為硬

2、件支持，以Visual Studio和Open Scene Graph作為系統(tǒng)的軟件平臺，集成了力反饋器、數(shù)據(jù)手套以及位置跟蹤器等人機交互設備，最終實現(xiàn)由虛擬裝配子系統(tǒng)、場景仿真與漫游子系統(tǒng)、虛擬手人機交互子系統(tǒng)、力反饋人機交互子系統(tǒng)和基于web的系統(tǒng)五部分組成的采掘運裝備虛擬裝配與仿真系統(tǒng)，致力于解決采掘運裝備設計研發(fā)過程中的種種問題。
　　本研究主要內容包括：⑴提出了以OSG+CEGUI為核心的虛擬裝配與仿真解決方案，使之與搭

3、建的硬件和軟件平臺相互適應，能夠為用戶提供方便簡單的操作與功能界面，滿足用戶對虛擬裝配與場景仿真的需要；⑵提出了多種虛擬現(xiàn)實人機交互硬件設備在本系統(tǒng)上應用的解決方案，解決了位置跟蹤器GloveUltra、數(shù)據(jù)手套Polhemus和力反饋器PhantomDesktop等多種人機交互設備在Win32平臺上的接口和驅動問題，并對一系列入機交互硬件應用的相關技術進行了研究，成功地把力覺、觸覺引入到于本系統(tǒng)，使用戶能夠更加深刻地感知采掘運裝備的內

4、部結構與實際運行狀態(tài)；⑶提出了普通CAD模型導入虛擬現(xiàn)實環(huán)境的解決方案，使UG、Pro/E模型文件可以方便導入OSG以及可以在OpenGL中較好的顯示問題，為CAD軟件和虛擬現(xiàn)實環(huán)境之間架起了一座橋梁；⑷提出了采掘運裝備虛擬現(xiàn)實資源庫的概念，并按照內部結構及工作特點，利用CAD模型轉換優(yōu)化技術和3DMAX場景及動畫制作技術等建立了由虛擬拆裝模塊和場景仿真模塊組成的虛擬現(xiàn)實資源庫，為系統(tǒng)的建立提供了基礎，并能在后期繼續(xù)進行相關功能的拓展；

5、⑸提出了基于OSG的虛擬裝配方法，對模型操縱、路徑的記錄與回放、模型重置、自動定位約束、網絡協(xié)同裝配、零部件介紹和自動拆裝演示等具體裝配方法進行了理論研究并通過編程實現(xiàn)，并基于此方法建立了虛擬裝配子系統(tǒng)，滿足用戶對虛擬裝配的要求；⑹提出了基于web的虛擬裝配與仿真系統(tǒng)的運作模式，針對企業(yè)以及公眾兩種不同的使用群體的特點，分別搭建出針對企業(yè)內部和公共服務兩種系統(tǒng)，解決了對異地訪問虛擬現(xiàn)實資源困難的迫切問題；⑺建立的采掘運裝備虛擬裝配與仿真