采掘运装备虚拟装配与仿真系统设计及关键技术研究

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (4): 794-802.

• 虚拟样机与虚拟制造技术 • 上一篇下一篇

采掘运装备虚拟装配与仿真系统设计及关键技术研究

谢嘉成^1,2, 杨兆建^1,2, 王学文^1,2, 王义亮^1,2

1.太原理工大学机械工程学院, 太原 030024;
2.煤矿综采装备山西省重点实验室, 太原 030024

收稿日期:2014-03-27 修回日期:2014-06-04 发布日期:2020-08-20
作者简介:谢嘉成(1989-),男,山西晋城,硕士生,研究方向为机械系统虚拟现实;杨兆建(通讯作者1955-),男,河北高阳,教授,博导,研究方向为机械现代设计方法、机械CAD/CAE、机械故障诊断等;王学文(1979-),男,山西长治,博士,副教授。
基金资助:
山西省“十二五”科技重大专项(20111101040);山西省基础条件平台项目(2014091016);山西省高等学校创新人才支持计划(2014)

Design and Key Technologies of Virtual Assembly and Simulation of Mining, Driving and Transporting Equipment System

Xie Jiacheng^1,2, Yang Zhaojian^1,2, Wang Xuewen^1,2, Wang Yiliang^1,2

1. College of Mechanical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China;
2. Shanxi Key Laboratory of Fully Mechanized Coal Mining Equipment, Taiyuan 030024, China

Received:2014-03-27 Revised:2014-06-04 Published:2020-08-20

摘要/Abstract

摘要： 针对煤机装备从设计、制造再到实际工作环境各环节相脱离问题,以采煤机、刮板输送机、掘进机和提升机为研究对象,以集成化双通道柱幕系统作为硬件支持,以Visual Studio和Open Scene Graph作为系统软件平台,集成了力反馈器、数据手套等人机交互设备,实现了由虚拟装配子系统、场景仿真与漫游子系统等四部分组成的虚拟装配与仿真系统,虚拟再现了煤炭生产过程中设备的运行状态,为产品设计提供了直接形象的现场感和全新设计模式。该系统具有良好的沉浸性和交互性,提高了产品的可装配性和研发效率,降低了设计成本,实际运用效果显著。

关键词: 采掘运装备, 虚拟装配, 虚拟仿真, 场景交互

Abstract: For there was no connection among coal mine machinery equipment design, manufacture and its actual work environment, virtual assembly and simulation system, consisting of virtual assembly subsystem, scene simulation and roaming subsystem etc., were realized ultimately, which took shearer, scraper conveyor, roadheader and hoister as the study objects and were supported by double channel prop scene system as the hardware and Visual Studio and Open Scene Graph as the software platform, integrating force feedback, data gloves and other human interface devices, virtual assembly and simulation system made equipment operating status visible in the process of the coal production. In this way, a direct work-filed sense and a new design mode could be provided for the product design. Virtual assembly and simulation system has good immersion and interaction performance, improves products assemblability and its development efficiency and reduces the design cost.

Key words: mining, driving and transporting equipment, virtual assembly, virtual simulation, scene interaction

中图分类号:

TP391.9

谢嘉成, 杨兆建, 王学文, 王义亮. 采掘运装备虚拟装配与仿真系统设计及关键技术研究[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(4): 794-802.

Xie Jiacheng, Yang Zhaojian, Wang Xuewen, Wang Yiliang. Design and Key Technologies of Virtual Assembly and Simulation of Mining, Driving and Transporting Equipment System[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(4): 794-802.

参考文献

[1] 腾讯科技. 于润沧院士: 矿业开采要走数字化矿山之路 [EB/OL]. (2008-01-08) [2014-02-25]. http://tech.qq.com/a/20080108/000315.htm.
[2] Mallett L, Unger R.Virtual reality in mine training[J]. Society for Mining, Metallurgy, and Exploration (S1075-8623), 2007, 59(2): 1-4.
[3] Orr T J, Mallet L G, Margolis K A.Enhanced fire escape trai-ning for mine workers using virtual reality simulation[J]. Mining Engineering (S0026-5187), 2009, 61(11): 41.
[4] Tichon J, Burgess-Limerick R.A review of virtual reality as a medium for safety related training in mining[J]. Journal of Health & Safety Research & Practice (S1837-5030), 2011, 3(1): 33-40.
[5] 赵国梁. 综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究 [D]. 西安: 西安科技大学, 2012.
[6] 蔡治邦. 矿井安全生产虚拟现实系统的研究 [D]. 焦作: 河南理工大学, 2010.
[7] 代昌标. 煤矿安全虚拟现实仿真系统总体设计及关键技术的研究 [D]. 武汉: 中国地质大学, 2007.
[8] 李建忠. 综采工作面场景及覆岩垮落的动态虚拟 [D]. 太原: 太原理工大学, 2010.
[9] 禹亮. 采煤工作面仿真系统研究 [D]. 青岛: 山东科技大学, 2008.
[10] 刘洋. 基于VR技术的煤巷综掘仿真系统的研究与开发 [D]. 西安: 西安科技大学, 2008.
[11] Ritchie J M, Lim T, Medellin H, et al. A haptic based virtual assembly system for the generation of assembly process plans[C]// XV Congress International SOMIM. Sonora, Mexico: Derchos Reservados (OBREGON), 2009: 23-25.
[12] 罗世魁, 王国强, 李欣, 等. 掘进机截割头的虚拟装配[J]. 煤炭学报, 2003, 28(6): 655-658.
[13] 姚继权, 李晓豁, 刘桂玲. 刮板输送机虚拟装配与运动仿真的研究[J]. 矿山机械, 2010, 38(1):4-7.
[14] 王锐, 钱学雷. 三维渲染引擎设计与实践 [M]. 北京: 清华大学出版社, 2009: 56.
[15] 崔艳波, 王彤宇. 虚拟环境下基于力反馈的钉孔装配[J]. 长春理工大学学报(自然科学版), 2011, 34(2): 100-104.
[16] 杨庆东, 李富强. 面向复杂结构机械虚拟装配系统[J].北京信息科技大学学报(自然科学版), 2012, 27(01): 12-15.
[17] 荀国. 建立安全长效机制打造本质安全型矿井[J]. 神华科技, 2010, 8(2): 11-13.
[18] 陈成军. 基于力觉/触觉反馈的虚拟装配系统相关技术研究 [D]. 济南: 山东大学, 2008.
[19] 三晋都市报. 新山西新跨越新成就——太重煤机: “借脑创新”裂变增长 [EB/OL]. (2012-05-17) [2014-02-26]. http://www.sxrb.com/sjdsb/Aban112/A3/1439410.html.

采掘运装备虚拟装配与仿真系统设计及关键技术研究

Design and Key Technologies of Virtual Assembly and Simulation of Mining, Driving and Transporting Equipment System

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	吴枫, 刘秀罗, 王佳, 刘阳, 李苏疆, 仲妍. 航天发射可视化仿真分析技术与应用研究[J]. 系统仿真学报, 2022, 34(4): 856-869.
[2]	刘秀罗, 王佳, 吴枫, 刘阳, 张爱良, 王敏. 航天发射数字化合练技术研究与应用[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(9): 2227-2233.
[3]	魏士松, 周正东, 章栩苓, 毛玲, 贾峻山, 刘传乐. 基于桌面虚拟现实技术的航天器虚拟维修训练系统[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(6): 1358-1363.
[4]	李承恩, 邹湘军, 曾泽钦, 何建华, 李慧, 黄钊丰. 基于虚拟碰撞体的弧齿锥齿轮网格实体构建算法[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(4): 837-844.
[5]	刘贤梅, 贾迪, 刘芳. 油田多岗位协同操作虚拟仿真培训系统研究[J]. 系统仿真学报, 2021, 33(1): 74-83.
[6]	贾春洋, 邹湘军, 李锦慧, 曾泽钦, 王杰. 虚拟环境下的复杂变速箱交互式装配仿真平台[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(9): 1736-1743.
[7]	胡凌燕, 史康柏, 张碧纯, 徐少平. 在线修正虚拟仿真预测的遥操作机器人系统[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(2): 247-254.
[8]	孙小添, 肖伯祥, 刘正东. 群体演出活动服装虚拟仿真系统设计与实现[J]. 系统仿真学报, 2020, 32(11): 2282-2287.
[9]	杜宝江, 查亮, 林灵. 消防安全教育虚拟火灾逃生体验舱系统的设计[J]. 系统仿真学报, 2017, 29(2): 453-461.
[10]	张清华, 闫清东, 姚寿文, 刘吉林, 王瑀. 传动装置装配关系动态建立方法研究[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(9): 2109-2117.
[11]	何世伟, 周磊山. 交通运输虚拟仿真实验教学中心软件技术[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(2): 322-328.
[12]	方贵盛. 涌潮形态的三维实时虚拟仿真[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(10): 2600-2606.
[13]	严宝平. 城市轨道交通仿真系统中3D线路动态生成机制研究[J]. 系统仿真学报, 2016, 28(10): 2607-2612.
[14]	杨云飞, 顾岩, 范秀敏, 何其昌, 邱世广. 虚拟人装配操作智能仿真技术研究[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(10): 2320-2327.
[15]	方贵盛, 王洪发. 多孔溢流坝泄流三维虚拟仿真[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(10): 2567-2574.