基于Web3D的提升机虚拟维修仿真系统的研究与开发.pdf

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1、146能源技术与管理2011年第5期doi：10．3969~．issn．1672—99432011．05．055露一--．-一膏i电子与计算机技术ij：爱rh：：，：r基于Web3D的提升机虚拟维修仿真系统的研究与开发段子哗，魏勇，夏恒报3(1．平顶山天安煤业香山矿有限公司，河南平顶山467048；2．平顶山工业职业技术学院机械工程系，河南平顶山467001；3．徐州I中矿恒扬科技有限公司，江苏徐州I22l004)[摘要]分析了目前矿井提升机维修培训的难点，将Web3D虚拟现实技术引入维修仿真业务培训中，并从三维建模及优化、LOD技术应用、交互拆卸功能的实现等方面详细阐述了虚拟维修仿真系统

2、的开发过程。[关键词]提升机：web3D：虚拟维修[中图分类号]TP319．9[文献标识码]A[文章编号]1672-9943(2011)05-0146-03障水平“考什么、怎么考”等问题提供了较好的解0引言决方案。提升机是联系煤矿井下和地面的重要生产设基于Web3D技术的提升机虚拟维修仿真系备，主要用于升降人员和物料，被称为煤矿生产中统的开发流程如图1所示。的“咽喉”设备，在煤矿生产中有极其重要的地位。它不仅关系到矿井的产煤量，而且直接影响到人身和整个‘井的安全。目前提升设备的维护检修业务培训主要依靠经验丰富的技术人员传帮带以及各种枯燥技术文档的学习，鉴于不可能在设备T作期间停下来用于维修

3、培训，所以通常无法达到最优的效果，从而造成维护检修时问周期延长甚至拆卸、装配错误导致设备使用过程中发生故障等。如果能在业务培训和生命周期管理技术层面中引入最新的Web3D虚拟现实技术，相关难题将会豁然开朗。图1开发流程Web3D技术诞生于1994年，是虚拟现实技下面对开发流程中的提升机三维建模及优术在互联网的延伸。1998年底包括Sun，Sony，化、LOD技术应用以及交互拆卸功能实现3个关Oracle，3Dlabs，ATI，Autodesk，NASA等众多重量键技术进行阐述。级公司和科研机构支持的Web3D联盟成立。1提升机三维建模及优化Web3D联盟是一个致力于研究和发展Interne

4、t上的虚拟现实技术的国际性的非赢利组织，主要任根据提升机图纸，利用SolidWorks三维设计务是制定互联网3D图形标准与规范。将Web3D软件，绘制三维零件图并完成虚拟装配，然后将三技术应用于设备的维修业务培训，目前已经开始维虚拟模型转换为VRMUX3D文件格式。为了减受到国内外高度重视，它在重大生产设备或过程小最终的VRMUX3D文件容量，从而加速虚拟场控制设备运行人员上岗操作、业务培训、维护维修景实时渲染速度，同时保证JavaSeript交互编程的方面有着其他技术手段无法比拟的优势¨。基于方便，采取了如下的优化方案：Web3D技术的虚拟维修仿真系统对于设备故障(1)将装配体中的每个零

5、件都输出为一个“修什么、如何修”，维修能力“训什么、怎么训”，保VRML／X3D文件，然后在vrmlpad软件中建立分场景文件，将单个零件的VRMUX3D文件分别引基金项目：河南省教育厅自然科学研究计~f](2010C460006)入该场景文件中作为一个Transform节点，并调整2011年第5期段子哗，等基于Web3D的提升机虚拟维修仿真系统的研究与开发147每个Transform节点中center、translation、rotation有造型的基本组成部分，低级细节具有非常少的的域值，使各个零件的Transform节点重新装配成成分。实时渲染时根据部件距离浏览者的距离来完整的虚拟分

6、场景。选择不同的LOD层次，当该距离大于或等于某一(2)对于装配体中重复使用的零件，如相同特定值时，将转入下一细节层次。规格的螺栓、螺母等标准件，不重复引入分场景中，而是将陔零件定义为一个PROTO原型节点引入，在实际装配时，利用编程使用该PROTO原型节点名，同时调整对应Transform节点中center、translation、rotation的域值实现装配，这种方式增加了编程工作量，但带来的好处是在保证虚拟场景效果的同时，实现了装配体文件的容量大幅减小。以完成的提升机关键部件行星齿轮减速器虚拟模型为例，如图2所示，如果装配体整体输出为一个分场景文件，文件容量为38．2M，而采用上述

7、方案实现相同效果的分场景文件仅有4．4M，3D图3提升机整机虚拟大场景虚拟场景载人时间也从22S减小到3s，优化效果建立的LOD节点基本结构如下：明显。LOD{center0．00．00．0#fieldSFVec3flevel[]#exposedfieldMFNoderange[]#fieldMFFloat)center域值指定了在LOD节点内建立的造型中心在当前坐标系中的三维坐标。level域值指定了一组字节点，他们分