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虚拟矿井的设计与实现

作　者: 周刚伟
导　师: 姜建国；刘远兴
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 计算机技术
关键词: 虚拟现实 视景仿真 碰撞检测 几何建模 漫游
分类号: TD214
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


目前,煤矿工程背景复杂,事故频繁,煤矿生产不仅受到自然灾害的威胁,而且受到煤矿工人自身素质的影响。在复杂的煤矿环境下,煤矿工人无法进行实地培训,无法及时了解井下的动态信息,从而导致煤矿事故时有发生。目前国外已有不少成熟的矿井虚拟现实系统,但这些软件不仅在价格上比较昂贵,而且使用范围有一定的局限,另外,高额的培训、维护费用对于一般的企业是无法承受的。因此,开发一套使用方便,价格低廉,易于掌握,适合于中国煤矿企业的虚拟矿井系统是非常必要的,本课题正是在此基础上提出的。本文采用融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多种信息技术的虚拟现实技术,开发设计了一个先进的虚拟矿井系统。该系统的设计以VC++为平台,采用先进建模工具MultiGen Creator、高级视景仿真工具Vega,对矿井环境、工作设备等进行仿真,逼真模拟了矿井复杂的作业环境,真实再现了生产工艺流程,为煤矿高效生产、职工安全教育、煤矿事故处理提供了可靠的保障。该系统目前已经应用在中平能化集团一矿、五矿,主要用于矿工安全培训和现场生产指导等,对煤矿生产和矿工素质的提高起到了较好的推动作用。虚拟现实技术在煤矿工程领域将会有更广泛的应用,本文今后将结合虚拟现实技术进一步研究矿藏分布预测、矿井设计优化、救灾防灾等。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 课题背景  7
  1.2 研究现状  7-9
  1.3 本文的工作  9-11
第二章 系统关键技术分析  11-25
  2.1 虚拟现实技术  11-13
    2.1.1 虚拟现实的特征  11
    2.1.2 虚拟现实系统的分类  11-12
    2.1.3 虚拟现实系统的构成  12-13
  2.2 开发工具选择  13-16
    2.2.1 Multigen Creator  13-14
    2.2.2 OpenFlight数据库  14
    2.2.3 Vega  14-15
    2.2.4 Poser  15-16
  2.3 开发技术分析  16-20
    2.3.1 软件复用技术  16-17
    2.3.2 Agent技术  17
    2.3.3 面向对象技术  17-18
    2.3.4 真实性技术  18-19
    2.3.5 实时性技术  19-20
  2.4 算法分析  20-23
    2.4.1 广义包围盒  20-21
    2.4.2 GBB数据结构定义  21
    2.4.3 模型GBB的建立  21-23
  2.5 小结  23-25
第三章 虚拟矿井系统设计  25-33
  3.1 需求分析  25-26
    3.1.1 功能分析  25
    3.1.2 系统的设计思想  25-26
  3.2 系统结构设计  26-28
    3.2.1 总体架构  26
    3.2.2 体系结构  26-27
    3.2.3 漫游的总体框架  27-28
  3.3 系统详细设计  28-30
    3.3.1 系统功能模块  28-29
    3.3.2 功能设计  29-30
  3.4 小结  30-33
第四章 虚拟环境建模  33-45
  4.1 虚拟矿井分析  33-36
    4.1.1 虚拟对象模型化  33-34
    4.1.2 设备模型及应用特点  34-35
    4.1.3 虚拟设备建模方法  35-36
  4.2 虚拟矿井建模  36-41
    4.2.1 矿区工业广场建模  36
    4.2.2 巷道建模  36-39
    4.2.3 采煤机和支架建模  39-41
  4.3 虚拟人物DOF节点的设置  41-43
  4.4 小结  43-45
第五章 虚拟矿井场景互动的实现  45-55
  5.1 Vega视景驱动程序设计  45-46
  5.2 虚拟人的仿真实现  46-48
  5.3 漫游的实现  48-51
    5.3.1 可控漫游实现  49-50
    5.3.2 观察者位置的变换  50-51
  5.4 矿井设备的交互操作  51-54
    5.4.1 三维对象的拾取  52
    5.4.2 人工控制支架的实现  52-53
    5.4.3 人工控制采煤机的实现  53-54
  5.5 小结  54-55
第六章 结束语  55-57
  6.1 总结  55-56
  6.2 展望  56-57
致谢  57-59
参考文献  59-60

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山设计与建设 > 矿山设计 > 矿井设计
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