《综采装备及其智能化技术》 课件 第8章 8.18.2虚拟模型与场景构建技术

第八章

综采装备数字孪生技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造目录CONTENTS8.1数字孪生技术概述8.2虚拟模型与场景构建技术8.3综采工作面虚拟仿真技术8.4综采工作面虚拟监测技术8.5综采工作面虚实双向交互技术8.6综采工作面孪生系统构建与测试8.2.1虚拟装备模型构建技术8.2.2虚拟煤层构建技术8.2.3虚拟场景构建技术8.1数字孪生技术概述战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5真实的综采工作面场景数字孪生虚拟综采工作面场景数字孪生技术特点：实时反应物理实体的状态面向整个生命周期可广泛集成以虚控实、虚实融合的多物理多学科动态扩展数字孪生（DigitalTwin，DT）最初由美国的MichaelGrieves博士提出，该技术最早被应用于航空航天领域内。8.1数字孪生技术概述数字孪生技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5虚拟模型与场景构建虚拟仿真虚拟监测虚实双向控制8.2虚拟模型与场景构建技术虚拟装备模型构建技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5虚拟装备模型构建过程虚拟装备模型构建技术虚拟煤层构建技术虚拟场景构建技术8.2虚拟模型与场景构建技术液压支架虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5虚拟液压支架优化前后的模型（a）优化前；（b）优化后8.2虚拟模型与场景构建技术液压支架虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造5将模型导入至Unity3d内，基于液压支架的D-H坐标系及相关运动学，为虚拟液压支架添加控制脚本，实现在虚拟环境下的动作仿真，包括：升柱、降柱、移架、推溜、伸出护帮板、收缩护帮板等。液压支架仿真动作8.2虚拟模型与场景构建技术液压支架虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造7液压支架姿态受到煤层底板形态的影响。煤层底板对液压支架的姿态影响发生在液压支架静止状态下和液压支架的移架过程中。液压支架姿态受煤层底板影响（a）液压支架群工作面布置；（b）液压支架连续推进8.2虚拟模型与场景构建技术采煤机虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造9虚拟采煤机模型8.2虚拟模型与场景构建技术采煤机虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造10为了使得采煤机能够在虚拟物理空间中完成与实际物理世界一样的运动，需要为采煤机添加刚体组件以及碰撞体组件。采煤机物理组件添加8.2虚拟模型与场景构建技术刮板输送机虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造11刮板输送机为采煤机的行走提供轨道，并起着运输煤料的作用，为虚拟刮板输送机添加材质球、碰撞体，连接关节以及刚体组件，并进行结构、外观的设计。刮板输送机虚拟模型8.2虚拟模型与场景构建技术刮板输送机虚拟模型构建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造11刮板输送机物理组件添加刮板输送机中部槽间通过哑铃销连接，在unity3d中添加HingeJoint铰链关节,模拟中部槽间的连接关系。采煤机行走时需要滑靴与刮板输送机发生碰撞，同时刮板输送机需要与煤层发生碰撞，为刮板输送机中部槽添加碰撞组件，使其与采煤机及煤层底板发生碰撞。8.2虚拟模型与场景构建技术虚拟煤层构建技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造13虚拟煤层的构建分为不随截割变化的固定煤层构建，以及随截割变化而变化的动态可变煤层构建。虚拟固定煤层构建流程图拟合曲面参数设置8.2虚拟模型与场景构建技术虚拟煤层构建技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造17int[]triangles=newint[(xSize-1)*(ySize-1)*6];for(intti=0,vi=0,y=0;y<(ySize-1);y++,vi++){for(intx=0;x<(xSize-1);x++,ti+=6,vi++){triangles[ti]=vi;triangles[ti+a]=triangles[ti+b]=vi+xSize;triangles[ti+c]=triangles[ti+d]=vi+1;triangles[ti+5]=vi+xSize+1;}}

对于动态可变煤层的构建，应用Mesh网格结构技术实现。

8.2虚拟模型与场景构建技术UGUI界面设计技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造18UGUI是Unity3d引擎中的一种用户界面开发工具，它支持个性化定制，使用灵活，可以让开发者轻松地创建。

创建Canvas添加UI元素布局设计UI组件设计贴图素材交互设计UGUI界面设计的步骤8.2虚拟模型与场景构建技术UGUI界面设计技术战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造18UI元素属性UGUI界面设计用到的组件分为监测组件及交互组件两大类，UI组件及其属性如表。组件功能分类组件名称功能监测Text/TextMeshPro用于文本的显示，文本类型为string类型Image/RawImage用于图片的显示，图片要设置为Sprite类型Panel用于背景底色设置交互Button按钮触发物体动作，添加OnClick()方法实现相应的命令Toggle选择勾选框执行相关命令InputField输入文本显示组件，显示类型为string8.2虚拟模型与场景构建技术综采装备协同推进虚拟场景搭建战略性新兴领域教材建设团队-重型高端装备制造20为了使得综采装备操作、信息方案更易被用户所理解，需构建综采装备协同推进虚拟场景。

综采装备协同推进虚拟场景8.2虚拟模型与场景构建技术综采装备协同推进虚拟场景搭建