基于虚拟现实的敞开式硬岩隧道掘进机视景仿真系统开发

《基于虚拟现实的敞开式硬岩隧道掘进机视景仿真系统开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于虚拟现实的敞开式硬岩隧道掘进机视景仿真系统开发作者姓名：胡建桥指导教师：巩亚东教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械电子工程论文提交日期：2014年6月论文答辩El期：2014年6月学位授予日期：2014生g7月答湖糊：绎平评阅人：槛壶．金喜葫东北大学2014年6月万方数据AThesisinMechanicalandElectronicEngineeringVisualSimulationSystemDevelopmentoftheOpen-·TypeHardRockTunnelBor

2、ingMachineBasedonVirtualReality＼愀必ByHuJianqiaoSupervisor：ProfessorGongYadongNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=电忌。学位论文作者签名：嘲建畸日期：2Df驴、6、2为学位论文版权使用授权书本学位论文

3、作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年留学位论文作者签名：听德厕签字日期：xo,tf．6、二矛导师签名：办衫钐签字日期：乡卅I，髟．／，；汐万方数据东北大学硕士学位垒查!童叁———————●—●_————_———l___——-_———_—————_————-_-—-___I_l_-___l—_-_●__————————

4、—————————一一基于虚拟现实的敞开式硬岩隧道掘进机视景仿真系统开发摘要虚拟现实技术(VirtualReality)是由计算机与电子相结合产生的新技术，它综合应用传感器、人工智能、立体显示等多项技术模拟出具有真实感与沉浸感的人工虚拟环境。虚拟现实技术产生的是一种多感知虚拟环境，除了常见的视觉感知以外，还包括听觉、嗅觉和触觉等其他方面的感知。借助视觉显示设备与人机交互设备，虚拟现实系统可以使使用者实时感知与操作虚拟场景中的对象，得到身临其境感受。虚拟现实技术由于强大的人机交互能力，现已广泛应用于工业设计与制造、军事、航天、医学康复、影视、考古研究、教育等多个领域

5、。随着计算机技术的不断发展，拥有“低成本、高性能"特点的虚拟现实技术展现出越来越大的发展前景。立体显示系统是虚拟现实系统中的重要组成，是进行交互性操作的基础。全断面隧道掘进机(FullFaceRockTunnelBoringMachine)是集液压、机械、电子、电气、控制等多项技术于一体，应用于隧道施工的高度机械化与自动化的大型工程设备。掘进机具有综合效益好、自动化程度高、不受外界气候影响等诸多优点，是现在隧道施工使用最普遍、应用前景最广阔的机械设备。本文研究的敞开式硬岩隧道掘进机适用于硬岩地层的开挖，破岩机理主要是在刀盘与滚刀的综合作用下，岩石产生沟槽的深度不断

6、加深进而发生断裂，最后从岩石表面剥落下来完成破岩。未来的几十年内，我国城市地铁工程、山路交通、越江穿海隧道等各项建设需要各种不同直径、不同类型的隧道需要开挖，掘进机市场需求巨大并会在未来一段时间持续增长，因此加大对TBM的理论研究和产品开发力度将是非常必要的。由于掘进机特殊的施工布置环境使得我们很难进行观察研究，所以运用虚拟现实技术对旆工场景进行施工模拟是一个很好的研究途径，并且对于其它大型工程机械设备也具有很好的工程适用性。本文主要研究内容是敞开式硬岩隧道掘进机视景仿真系统开发。课题以德国维尔特公司生产的803E敞开式硬岩隧道掘进机作为研究对象，基于MultiG

7、enCreator完成敞开式硬岩隧道掘进机施工场景的框架构建，并对材质、纹理映射、布告板技术、LOD技术、实例化技术做进行了深入的研究。综合使用以上技术创建了逼真的施工场景，很好地满足了虚拟视景仿真的需要。采用自顶向下的装配设计方法，在Pro／E软件中构建敞开式硬岩隧道掘进机的三维模型，按照运动关系对各个部件进行装配调整，并通过转换得到可以在虚拟现实软件中处理的数据格式，完成掘进机模型在虚拟现实环境下的装配。对掘进机施工过程的运动部件设置了DOF节点，并对掘进机数据模型进行了优化，．．III．．万方数据东北大学硕士学位论文摘要生产了OpenFlight数据格式。基

8、于Mult