煤礦副井提升系統(tǒng)是煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),是聯(lián)系地面和井下的“咽喉”部位,因此保證其正常運(yùn)行就顯得尤其重要。但在日常作業(yè)中作業(yè)人員操作不熟練和維護(hù)失當(dāng)會導(dǎo)致提升機(jī)安全事故;同時(shí)近年來伴隨著高校的擴(kuò)招和煤礦對安全生產(chǎn)的較高要求,礦業(yè)類院校的學(xué)生認(rèn)識實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的場地已不能滿足要求。目前,由于傳統(tǒng)的課堂灌輸式教學(xué)和現(xiàn)場培訓(xùn)效果不好、安全性不高等局限性,無法滿足培訓(xùn)提升機(jī)作業(yè)人員和礦業(yè)類院校學(xué)生實(shí)習(xí)的需求。針對這一現(xiàn)狀,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用到煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究,設(shè)計(jì)了煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。本文根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和提升機(jī)安全操作規(guī)程,綜合利用三維建模技術(shù)、渲染技術(shù)、碰撞檢測技術(shù)和嵌入式技術(shù),開發(fā)出一套可運(yùn)行在Windows平臺下的煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容和成果可以歸納為以下三個(gè)部分。1)根據(jù)煤礦現(xiàn)場實(shí)際情況,采用三維建模技術(shù),建立井筒、巷道、罐籠、礦車和礦工等三維模型,并進(jìn)行紋理、材質(zhì)、光照等三維渲染,為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)創(chuàng)造逼真的井上、井下環(huán)境。2)按照煤礦安全規(guī)程的要求,運(yùn)用非線性編輯技術(shù)、三維引擎技術(shù)和碰撞檢測技術(shù)對場景進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、多視口顯示、聲音模擬、碰撞檢測響應(yīng)等功能,完成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬場景的構(gòu)建。3)依據(jù)提升機(jī)現(xiàn)場操作臺和信號臺實(shí)物,以及對實(shí)際提升機(jī)操作人員技能培訓(xùn)要求,采用嵌入式技術(shù)制作了包括操作臺和信號臺的硬件電路和實(shí)體,通過串口通信實(shí)現(xiàn)操作臺和信號臺對提升機(jī)虛擬場景的操控,給學(xué)員以身臨其境的感覺。該系統(tǒng)集教學(xué)、練習(xí)和考核功能于一體,軟件界面友好、視頻流暢、可操作性強(qiáng);電路設(shè)計(jì)合理、操作靈活可靠、實(shí)用性強(qiáng);能夠增強(qiáng)培訓(xùn)的效率和效果,對煤炭安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。
【學(xué)位單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TD633;TP391.9
【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 選題背景及意義
    1.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展
        1.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在礦業(yè)中的應(yīng)用
    1.3 論文的組織結(jié)構(gòu)
2 煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析
    2.1 煤礦副井提升系統(tǒng)的構(gòu)成
    2.2 煤礦副井提升系統(tǒng)的操作臺和信號臺
        2.2.1 煤礦副井提升系統(tǒng)的操作臺和功能
        2.2.2 井口/井底信號臺和功能
    2.3 煤礦副井提升系統(tǒng)的操作步驟
    2.4 關(guān)鍵技術(shù)分析
        2.4.1 三維建模技術(shù)
        2.4.2 渲染技術(shù)
        2.4.3 碰撞檢測技術(shù)
        2.4.4 嵌入式技術(shù)
    2.5 本章小結(jié)
3 煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)的需求分析
    3.2 系統(tǒng)的總體方案
        3.2.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
        3.2.2 系統(tǒng)的組成
    3.3 系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)路線
    3.4 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境
        3.4.1 三維建模軟件
        3.4.2 渲染工具
        3.4.3 非線性編輯軟件
        3.4.4 三維引擎
    3.5 本章總結(jié)
4 煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)虛擬場景的構(gòu)建
    4.1 模型建立的原則與流程
    4.2 模型的建立
        4.2.1 煤礦副井提升系統(tǒng)井上部分
        4.2.2 煤礦副井提升系統(tǒng)的井下部分
        4.2.3 罐籠和井筒
        4.2.4 礦車和礦工
        4.2.5 模型的合并
        4.2.6 烘焙與導(dǎo)出
    4.3 教學(xué)視頻的制作
    4.4 交互功能的實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 主界面的程序設(shè)計(jì)
        4.4.2 視頻學(xué)習(xí)功能的程序設(shè)計(jì)
        4.4.3 模擬操作功能的程序設(shè)計(jì)
        4.4.4 題庫練習(xí)功能的程序設(shè)計(jì)
        4.4.5 試題考試功能的程序設(shè)計(jì)
    4.5 本章總結(jié)
5 煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)
    5.1 硬件結(jié)構(gòu)框圖
    5.2 硬件電路設(shè)計(jì)
        5.2.1 電源電路
        5.2.2 模擬量輸入電路設(shè)計(jì)
        5.2.3 開關(guān)量輸入電路設(shè)計(jì)
        5.2.4 數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)
        5.2.5 開關(guān)量輸出電路設(shè)計(jì)
        5.2.6 串口通信電路設(shè)計(jì)
    5.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.3.1 主程序設(shè)計(jì)
        5.3.2 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換初始化
        5.3.3 串口通信中斷程序
    5.4 本章總結(jié)
6 煤礦副井提升機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
    6.1 系統(tǒng)界面的實(shí)現(xiàn)效果
        6.1.1 初始界面的效果圖
        6.1.2 交互功能的效果圖
    6.2 硬件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
        6.2.1 操作臺的實(shí)現(xiàn)
        6.2.2 信號臺的實(shí)現(xiàn)
    6.3 本章總結(jié)
7 結(jié)論與展望
    7.1 本文研究工作總結(jié)
    7.2 發(fā)展展望
參考文獻(xiàn)
附錄 1
附錄 2
附錄 3
附錄 4
附錄 5
附錄 6
作者簡歷
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 道奇;虛擬現(xiàn)實(shí)游藝球[J];發(fā)明與革新;2000年02期

2 B.登比,D.斯科菲爾德,王家臣,張瑞新,吳志山;虛擬現(xiàn)實(shí)在礦山人員安全培訓(xùn)中的作用(二)[J];國外金屬礦山;2000年06期

3 葉琳,鐘云晴;基于網(wǎng)絡(luò)的工程制圖虛擬現(xiàn)實(shí)輔助讀圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J];青島化工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年03期

4 ;虛擬現(xiàn)實(shí)中心彰顯技術(shù)優(yōu)勢[J];數(shù)字化工;2005年04期

5 張賢坤,劉文嶺;虛擬現(xiàn)實(shí)及其在鹽業(yè)職工培訓(xùn)中的應(yīng)用[J];海湖鹽與化工;2005年03期

6 王現(xiàn)甫;;鋁廠通風(fēng)模擬的虛擬現(xiàn)實(shí)研究[J];鋁加工;2007年04期

7 何志勇;;一種虛擬現(xiàn)實(shí)交互的記錄方法[J];四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年04期

8 ;美一公司研發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)隱形眼鏡可投射3D影像至眼球 最早將于2014年面市[J];光學(xué)儀器;2012年01期

9 任乃俊;;煤礦虛擬現(xiàn)實(shí)安全培訓(xùn)系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用[J];中國煤炭;2013年05期

10 陳婭冰;;虛擬現(xiàn)實(shí)開源式開發(fā)平臺研究與設(shè)計(jì)[J];煤炭技術(shù);2013年07期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王繼弘;大型風(fēng)電場設(shè)備監(jiān)控與運(yùn)營管理研究[D];武漢大學(xué);2012年

2 周德闖;基于虛擬現(xiàn)實(shí)平臺的火災(zāi)場景計(jì)算與仿真研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 柴功博;半虛擬現(xiàn)實(shí)座艙手部定位技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

4 湯勇;增強(qiáng)半虛擬現(xiàn)實(shí)飛機(jī)座艙關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 黃海明;基于空間多點(diǎn)信息采集的虛擬現(xiàn)實(shí)人景合成關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（計(jì)算技術(shù)研究所）;2005年

6 周來;面向虛擬現(xiàn)實(shí)飛行模擬訓(xùn)練的視覺手交互技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

7 孫瑾;虛擬現(xiàn)實(shí)中若干圖像關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

8 陳皓;基于光子映射的虛擬現(xiàn)實(shí)真實(shí)感渲染算法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

9 羅亞波;基于Internet的圖象與建模相結(jié)合的虛擬現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2002年

10 馮善達(dá);分布式炮兵虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鳳蝶;虛擬現(xiàn)實(shí)的哲學(xué)探討[D];安徽師范大學(xué);2006年

2 李剛;虛擬現(xiàn)實(shí)的藝術(shù)理論研究[D];武漢理工大學(xué);2008年

3 馬超;虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)研究與開發(fā)[D];陜西科技大學(xué);2015年

4 朱丹;基于虛擬現(xiàn)實(shí)的MOOC教學(xué)交互模式的研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D];西南交通大學(xué);2015年

5 胡杰;車輛特殊運(yùn)行環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)研究[D];長安大學(xué);2015年

6 王洪普;船舶造水機(jī)系統(tǒng)仿真軟件的設(shè)計(jì)與研究[D];大連海事大學(xué);2015年

7 楊廣玉;板框過濾虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)[D];南京師范大學(xué);2015年

8 王小龍;虛擬現(xiàn)實(shí)支撐的鈑金設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

9 管陽;三維虛擬校園網(wǎng)絡(luò)漫游系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[D];西安工業(yè)大學(xué);2015年

10 馮驍;基于安卓系統(tǒng)終端的虛擬現(xiàn)實(shí)全景展示平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[D];山東大學(xué);2015年

本文編號：2887336