一種TBM虛擬裝配系統技術方案

本發明專利技術公開了一種TBM虛擬裝配系統，包括：立體投影系統和操作控制臺所述操作控制臺與所述立體投影系統相連；所述的立體投影系統，包括：圖形工作站、立體轉換器和虛擬現實顯示裝置，所述立體轉換器和虛擬現實顯示裝置分別和所述圖形工作站相連，所述操作控制臺和所述的圖形工作站相連；用戶可通過本系統在虛擬現實環境中實現具有沉浸感的模擬TBM真實裝配情況，進行TBM裝配過程的動態仿真。相比在實際裝配過程中對操作人員的裝配培訓，本發明專利技術具有成本低且培訓方便的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及TBM應用領域，尤其涉及一種TBM虛擬裝配系統。
技術介紹
TBM是國務院確定的振興民族裝備制造業16項重點扶持的重大項目之一，國家在先進制造領域重點扶持TBM的研究與開發，以制造樣機和進行工程試用為目標，爭取在2015年實現系列化和產業化。而在TBM的各種研究中，進行實物樣機試驗的效果雖然好但是周期長并且成本高。相對于實物試驗，虛擬裝配試驗具有成本低等優點。因此，建立起具有虛擬仿真功能并具有自主知識產權的TBM功能仿真平臺是非常有意義的，可以為實際裝配過程提供非常良好的輔助功能。并且可以一定程度上為TBM裝配操作人員提供具有視覺沉浸感的施工培訓平臺。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種用于虛擬試驗及操作培訓的TBM虛擬裝配系統。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下一種TBM虛擬裝配系統，包括立體投影系統和操作控制臺所述操作控制臺與所述立體投影系統相連；所述的立體投影系統，包括圖形工作站、立體轉換器和虛擬現實顯示裝置，所述立體轉換器和虛擬現實顯示裝置分別和所述圖形工作站相連，所述操作控制臺和所述的圖形工作站相連；所述圖形工作站是載有虛擬仿真主模塊的圖形工作站；所述的操作控制臺上設置有控制所述的虛擬仿真主模塊的控制按鈕；所述的虛擬仿真主模塊，包括立體模型庫、立體驅動引擎、數據庫和人機交互模塊；所述立體模型庫是存儲有環境立體模型與掘進機立體模型的立體模型庫，所述立體驅動引擎是用來驅動立體模型的立體驅動引擎，所述數據庫是用來存儲掘進機設備零件參數和部件信息的數據庫，所述人機交互模塊是用來接受輸入與展示輸出的人機交互模塊；所述的人機交互模塊，還用于接受所述零件參數和部件信息，并將接收到的所述零件參數和部件信息存入所述的數據庫；還用于接受所述的操作控制臺發出的指令，并調用所述數據庫中的所述零件參數和部件信息，并將該零件參數和部件信息和該指令一并發送給所述的立體驅動引擎；所述的立體驅動引擎，還用于調用并展現所述的立體模型庫中的立體模型；所述的立體驅動引擎，還用于將接收到的零件參數和部件信息賦予所述的立體模型，并根據所述的指令完成動態展示；所述的立體轉換器，用于將所述的立體模型轉換為可用于被動立體顯示的圖像并輸出到所述虛擬現實顯示裝置；所述虛擬現實顯示裝置，用于將立體轉換器轉換得到的可用于被動立體顯示的圖像展現出來。優選的，所述虛擬現實顯示裝置包括兩臺分別和所述立體轉換器相連的、帶有偏振光立體投影鏡頭的投影儀和金屬立體投影幕。優選的，所述的立體模型采用的數據格式為Open Flight。優選的，所述的立體驅動引擎為一個多通道的可視化數據庫處理與渲染系統；所述可視化數據庫的根處有一個場景節點，用來接收來自所述的人機交互模塊的信息；所述的場景通過一條渲染通道觀看，所述一條渲染通道通過一條管道渲染到一個屏幕窗口上，每條管道或渲染流水線渲染一個或多個窗口，每個窗口僅與一條渲染流水線相關。優選的，在所述的操作控制臺上的控制按鈕包括掘進機的盾尾后端部的拆卸和裝配按鈕，拼裝機導軌拆卸和裝配按鈕，運料小車拆卸和裝配按鈕，盾尾中端部拆卸和裝配按鈕，連接架拆卸與裝配控制按鈕，管片的拆卸和裝配按鈕，尾盾的拆卸和裝配按鈕，拼裝機的拆卸和裝配按鈕，工作臺架子的拆卸和裝配按鈕，中盾的拆卸和裝配按鈕，前盾的拆卸和裝配按鈕，以及刀盤驅動齒輪的拆卸和裝配按鈕；所述的各按鈕分別連接信號發生電路，所述信號發生電路發生的控制信號通過RS232接口輸送給所述圖形工作站。優選的，所述的人機交互模塊包括零部件庫建立模塊，用于TBM的各個部件的詳細信息的建立、修改和查詢；所述詳細信息包括=TBM零部件參數、材料、數目和裝配順序信息；驅動部件控制模塊，用于根據接收到的信號調用立體驅動引擎驅動掘進機立體模型的相關部件；通道選擇模塊，用于通道之間的轉換，以使用戶可以在不同角度觀察TBM的裝配過程；裝配工藝模塊，用于對TBM的裝配順序和裝配工藝過程進行規劃，以得出最合理的裝配工藝；單片機端口控制模塊，用于單片機與其他設備之間的通信；刀盤裝配與拆卸控制模塊，用于刀盤的裝配和拆卸操作；前盾和中盾裝配與拆卸控制模塊，用于前盾和中盾的拆卸和裝配操作；尾盾和拼裝機裝配與拆卸控制模塊，用于尾盾和拼裝機的拆卸與裝配操作；后配套臺車I裝配與拆卸控制模塊，用于后配套臺車I的拆卸與裝配操作；后配套臺車2裝配與拆卸控制模塊，用于后配套臺車2的拆卸與裝配操作；后配套臺車3裝配與拆卸控制模塊，用于后配套臺車3的拆卸與裝配操作。優選的，所述的詳細信息還包括零部件名稱、零件的生產者、零件的生產部門、部件的裝配部門、裝配操作人員、檢查人員以及備注信息。優選的，所述的虛擬仿真主模塊還包括單片機控制模塊，用于在虛擬裝配仿真過程中實現TBM的人機交互作用。本專利技術的有益效果是用戶可通過本系統在虛擬現實環境中實現具有沉浸感的模擬TBM真實裝配情況，進行TBM裝配過程的動態仿真。本系統可以為TBM裝配過程的動態進展以虛擬現實的方式提供良好展示，可以為裝配人員提供擬實性遠好于工藝規劃文件的工程作業輔助，這對于TBM裝配過程來說是非常有意義的。另外，本系統并可用于對TBM操作手進行虛擬操作培訓。本專利技術基于虛擬現實技術并應用通用開發工具開發了具有自主知識產權的具有高級人機交互功能的TBM虛擬裝配仿真系統。該系統可以模擬真實的裝配過程，進行TBM裝配過程仿真并可用于對TBM裝配操作人員進行虛擬操作培訓。相比在實際裝配過程中對操作人員的裝配培訓，本專利技術具有成本低且培訓方便的優點。附圖說明圖1是本專利技術的TBM虛擬裝配系統的硬件連接圖；圖2是本專利技術的TBM虛擬裝配系統的虛擬仿真主程序的原理框圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施方式僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術的TBM虛擬裝配系統，包括立體投影系統和操作控制臺所述操作控制臺與所述立體投影系統相連；所述的立體投影系統，包括圖形工作站、立體轉換器和虛擬現實顯示裝置，所述立體轉換器和虛擬現實顯示裝置分別和所述圖形工作站相連，所述操作控制臺和所述的圖形工作站相連；所述圖形工作站是載有虛擬仿真主模塊的圖形工作站；所述的操作控制臺上設置有控制所述的虛擬仿真主模塊的控制按鈕；所述的虛擬仿真主模塊，包括存儲有環境立體模型與掘進機立體模型的立體模型庫、用來驅動立體模型的立體驅動引擎、用來存儲掘進機設備零件參數和部件信息的數據庫和用來接受輸入與展示輸出的人機交互模塊；所述的人機交互模塊，用于接受所述零件參數和部件信息，并將接收到的所述零件參數和部件信息存入所述的數據庫；還用于接受所述的操作控制臺發出的指令，并調用所述數據庫中的所述零件參數和部件信息，并將該零件參數和部件信息和該指令一并發送給所述的立體驅動引擎；所述的立體驅動引擎，用于調用并展現所述的立體模型庫中的立體模型；所述的立體驅動引擎，還用于將接收到的零件參數和部件信息賦予所述的立體模型，并根據所述的指令完成動態展示；所述的立體轉換器，用于將所述的立體模型轉換為可用于被動立體顯示的圖像并輸出到所述虛擬現實顯示裝置；所述虛擬現實顯示裝置，用于將立體轉換器轉換得到的可用于被動立體顯示的圖像展現出來本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種TBM虛擬裝配系統，其特征在于，包括：立體投影系統和操作控制臺所述操作控制臺與所述立體投影系統相連；所述的立體投影系統，包括：圖形工作站、立體轉換器和虛擬現實顯示裝置，所述立體轉換器和虛擬現實顯示裝置分別和所述圖形工作站相連，所述操作控制臺和所述的圖形工作站相連；所述圖形工作站是載有虛擬仿真主模塊的圖形工作站；所述的操作控制臺上設置有控制所述的虛擬仿真主模塊的控制按鈕；所述的虛擬仿真主模塊，包括：立體模型庫、立體驅動引擎、數據庫和人機交互模塊；所述立體模型庫是存儲有環境立體模型與掘進機立體模型的立體模型庫，所述立體驅動引擎是用來驅動立體模型的立體驅動引擎，所述數據庫是用來存儲掘進機設備零件參數和部件信息的數據庫，所述人機交互模塊是用來接受輸入與展示輸出的人機交互模塊；所述的人機交互模塊，還用于接受所述零件參數和部件信息，并將接收到的所述零件參數和部件信息存入所述的數據庫；還用于接受所述的操作控制臺發出的指令，并調用所述數據庫中的所述零件參數和部件信息，并將該零件參數和部件信息和該指令一并發送給所述的立體驅動引擎；所述的立體驅動引擎，還用于調用并展現所述的立體模型庫中的立體模型；所述的立體驅動引擎，還用于將接收到的零件參數和部件信息賦予所述的立體模型，并根據所述的指令完成動態展示；所述的立體轉換器，用于將所述的立體模型轉換為可用于被動立體顯示的圖像并輸出到所述虛擬現實顯示裝置；所述虛擬現實顯示裝置，用于將立體轉換器轉換得到的可用于被動立體顯示的圖像展現出來。...

【技術特征摘要】
1.一種TBM虛擬裝配系統，其特征在于，包括立體投影系統和操作控制臺所述操作控制臺與所述立體投影系統相連；所述的立體投影系統，包括圖形工作站、立體轉換器和虛擬現實顯示裝置，所述立體轉換器和虛擬現實顯示裝置分別和所述圖形工作站相連，所述操作控制臺和所述的圖形工作站相連；所述圖形工作站是載有虛擬仿真主模塊的圖形工作站；所述的操作控制臺上設置有控制所述的虛擬仿真主模塊的控制按鈕；所述的虛擬仿真主模塊,包括立體模型庫、立體驅動引擎、數據庫和人機交互模塊； 所述立體模型庫是存儲有環境立體模型與掘進機立體模型的立體模型庫，所述立體驅動引擎是用來驅動立體模型的立體驅動引擎，所述數據庫是用來存儲掘進機設備零件參數和部件信息的數據庫，所述人機交互模塊是用來接受輸入與展示輸出的人機交互模塊；所述的人機交互模塊，還用于接受所述零件參數和部件信息，并將接收到的所述零件參數和部件信息存入所述的數據庫；還用于接受所述的操作控制臺發出的指令，并調用所述數據庫中的所述零件參數和部件信息，并將該零件參數和部件信息和該指令一并發送給所述的立體驅動引擎；所述的立體驅動引擎，還用于調用并展現所述的立體模型庫中的立體模型；所述的立體驅動引擎，還用于將接收到的零件參數和部件信息賦予所述的立體模型，并根據所述的指令完成動態展示；所述的立體轉換器，用于將所述的立體模型轉換為可用于被動立體顯示的圖像并輸出到所述虛擬現實顯示裝置；所述虛擬現實顯示裝置，用于將立體轉換器轉換得到的可用于被動立體顯示的圖像展現出來。2.根據權利要求1所述的TBM虛擬裝配系統，其特征在于，所述虛擬現實顯示裝置包括兩臺分別和所述立體轉換器相連的、帶有偏振光立體投影鏡頭的投影儀和金屬立體投影幕。3.根據權利要求1所述的TBM虛擬施工系統，其特征在于，所述的立體模型采用的數據格式為 Open Flight。4.根據權利要求1所述的TBM虛擬裝配系統，其特征在于，所述的立體驅動引擎為一個多通道的可視化數據庫處理與渲染系統；所述可視化數據庫的根處有一個場景節點，用來接收來自所述的人機交互模塊的信息；所述的場景通過一條渲染通道觀看，所述一條渲染通道通過一條管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鞏亞東，程軍，楊建宇，仇健，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：