煤矿采掘设备虚拟现实系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种煤矿采掘设备虚拟现实系统，包括对需构建虚拟井下采掘场景中出现的多种三维模型进行建模的建模主机、用于输入虚拟井下采掘场景中各三维模型的布设位置与结构尺寸信息的参数输入电路模块、将所输入信息同步存储为脚本文件的场景信息存储单元、脚本读取与分析电路模块、对虚拟井下采掘场景进行构建与渲染的场景渲染控制器模块、模型导入电路模块和对虚拟井下采掘场景进行显示的显示单元。本实用新型专利技术电路设计合理、接线方便、操作简便且经济实用，能简便、快速构建出井下设备的虚拟采掘场景，在缩短设备研制周期、优化产品设计结构、节省研制费用的同时，能将在地面难以观察的采掘过程和设备结构特点生动、形象地演示出来。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种虚拟现实系统，尤其是涉及一种煤矿采掘设备虚拟现实系统。
技术介绍
虚拟现实技术(Virtual Reality，简称VR)是近几年来逐渐发展完善起来的高新技术。该技术以多媒体计算机系统为基础，结合实时计算机图像生成、数据库、人工智能和物理模拟等手段可以构造出逼真的三维模型。实际对井下采掘设备的各部分结构及性能参数进行设计时，由于井下场地狭窄、环境恶劣等外界因素影响，对井下采掘设备的设计、运行与维修都提出了很高的要求。现如今，对井下采掘设备进行设计时，需在真实的井下环境或预先构建的模拟井下环境中进行多次试验，以对井下采掘设备的各参数进行观察、讨论和修改，因而实际设计过程中，存在前期投入成本高、设计研发周期长、实现困难等多种缺陷和不足。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿采掘设备虚拟现实系统，其电路设计合理、接线方便、使用操作简便且经济实用，能简便、快速构建出井下设备的虚拟采掘场景，在缩短设备研制周期、优化产品设计结构、节省研制费用的同时，能将在地面难以观察的采掘过程和设备结构特点生动、形象地演示出来。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是一种煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征在于包括对需构建虚拟井下采掘场景中出现的多种三维模型进行建模的建模主机、用于输入所述虚拟井下采掘场景中各三维模型的布设位置与结构尺寸信息的参数输入电路模块、将参数输入电路模块所输入信息同步存储为脚本文件的场景信息存储单元、对场景信息存储单元内所存储的脚本文件进行分析处理的脚本读取与分析电路模块、 根据脚本读取与分析电路模块的分析处理结果且结合建模主机所建立的多种三维模型构建虚拟井下采掘场景并对构建出的虚拟井下采掘场景进行渲染的场景渲染控制器模块、将建模主机建立的多种三维模型导入场景渲染控制器模块的模型导入电路模块和对经场景渲染控制器模块渲染的虚拟井下采掘场景进行同步显示的显示单元，所述参数输入电路模块、场景信息存储单元、脚本读取与分析电路模块、模型导入电路模块和显示单元均与场景渲染控制器模块相接，所述建模主机与模型导入电路模块相接。上述煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征是所述参数输入电路模块与场景渲染控制器模块之间通过用户控制接口电路模块进行双向通信，且用户控制接口电路模块均和参数输入电路模块与场景渲染控制器模块相接。上述煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征是所述建模主机为计算机。上述煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征是所述参数输入电路模块为控制键盘、 鼠标或操纵杆件，所述操作杆件与参数设置电路相接，且所述参数设置电路与场景渲染控制器模块相接。上述煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征是所述参数输入电路模块与显示单元集成为触摸式显示屏。本技术与现有技术相比具有以下优点1、电路设计合理、接线方便且使用操作简便，智能化程度高。2、各部分采用模块化设计，功耗低。3、使用效果好，能构造出逼真的三维矿井模型，操作人员可以通过人机交互设备实现模拟采掘设备的各项动作，并将在地面难以观察的采掘过程和设备结构特点生动、形象地演示出来，其利用高性能计算机软硬件及相应的输入输出设备，创建一个能提供具有完善的可操作能力、具有身临其境的沉浸感且能现实反应井下采掘现场的信息环境。4、实用价值高，能够模拟采掘设备的各种运作，借助人机交互手段直接对采煤机的设计进行观察、讨论和修改，大幅度缩短了设备的研制周期，优化产品设计，节省研制费用；并为设备操作人员技术培训等提供了一种更为有效的手段。因而，本技术能实现煤矿设备的虚拟设计和制造，其意义不仅仅是节约资源和时间，而是完成在地面或在常规条件下无法进行的工作。例如采煤机虚拟设计中，设计人员不必等到样机制造出来，再去修改其中不太理想、不太合理的部分，因为VR系统可以容纳他们“进入”电脑中的三维空间图像。综上所述，本技术电路设计合理、接线方便、使用操作简便且经济实用，能简便、快速构建出井下设备的虚拟采掘场景，大幅度缩短了设备的研制周期，优化了产品设计结构，同时节省研制费用，并能将在地面难以观察的采掘过程和设备结构特点生动、形象地演示出来。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本技术的电路原理框图。附图标记说明1-建模主机；2-参数输入电路模块；3-场景信息存储单元；4-脚本读取与分析电5-场景渲染控制器模 6-模型导入电路模块；路模块；块；7-显示单元；8-用户控制接口电路模块。具体实施方式如图1所示，本技术包括对需构建虚拟井下采掘场景中出现的多种三维模型进行建模的建模主机1、用于输入所述虚拟井下采掘场景中各三维模型的布设位置与结构尺寸信息的参数输入电路模块2、将参数输入电路模块2所输入信息同步存储为脚本文件的场景信息存储单元3、对场景信息存储单元3内所存储的脚本文件进行分析处理的脚本读取与分析电路模块4、根据脚本读取与分析电路模块4的分析处理结果且结合建模主机 1所建立的多种三维模型构建虚拟井下采掘场景并对构建出的虚拟井下采掘场景进行渲染的场景渲染控制器模块5、将建模主机1建立的多种三维模型导入场景渲染控制器模块5的模型导入电路模块6和对经场景渲染控制器模块5渲染的虚拟井下采掘场景进行同步显示的显示单元7，所述参数输入电路模块2、场景信息存储单元3、脚本读取与分析电路模块4、 模型导入电路模块6和显示单元7均与场景渲染控制器模块5相接，所述建模主机1与模型导入电路模块6相接。本实施例中，所述参数输入电路模块2与场景渲染控制器模块5之间通过用户控制接口电路模块8进行双向通信，且用户控制接口电路模块8均和参数输入电路模块2与场景渲染控制器模块5相接。实际使用过程中，所述建模主机1为计算机。本实施例中，所述建模主机1利用 3DMAX等三维软件进行建模。所述参数输入电路模块2为控制键盘、鼠标或操纵杆件，所述操作杆件与参数设置电路相接，且所述参数设置电路与场景渲染控制器模块5相接。所述参数输入电路模块2与显示单元7集成为触摸式显示屏。实际使用过程中，用户通过参数输入电路模块2输入需构建虚拟井下采掘场景的场景信息，具体指虚拟井下采掘场景中各三维模型的布设位置与结构尺寸信息，场景渲染控制器模块5将参数输入电路模块2将所输入信息同步存储至场景信息存储单元3内且以脚本文件形式进行存储；与此同时，建模主机1对需构建虚拟井下采掘场景中出现多种三维模型进行建模，并通过模型导入电路模块6将建模主机1建立的三维模型导入场景渲染控制器模块5中；之后，场景渲染控制器模块5向脚本读取与分析电路模块4发送脚本文件分析请求，而脚本读取与分析电路模块4接受到分析请求后即时对场景信息存储单元3内所存储的脚本文件进行分析处理并将分析处理结果同步传送至场景渲染控制器模块5，场景渲染控制器模块5根据脚本读取与分析电路模块4的分析处理结果且结合建模主机1所建立的多种三维模型构建虚拟井下采掘场景并对构建出的虚拟井下采掘场景进行渲染，并通过显示单元7对经场景渲染控制器模块5渲染的虚拟井下采掘场景进行同步显示。这样， 能简单、方便且快速地构建出虚拟井下采掘场景。以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术作任何限制，凡是根据本技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种煤矿采掘设备虚拟现实系统，其特征在于：包括对需构建虚拟井下采掘场景中出现的多种三维模型进行建模的建模主机（１）、用于输入所述虚拟井下采掘场景中各三维模型的布设位置与结构尺寸信息的参数输入电路模块（２）、将参数输入电路模块（２）所输入信息同步存储为脚本文件的场景信息存储单元（３）、对场景信息存储单元（３）内所存储的脚本文件进行分析处理的脚本读取与分析电路模块（４）、根据脚本读取与分析电路模块（４）的分析处理结果且结合建模主机（１）所建立的多种三维模型构建虚拟井下采掘场景并对构建出的虚拟井下采掘场景进行渲染的场景渲染控制器模块（５）、将建模主机（１）建立的多种三维模型导入场景渲染控制器模块（５）的模型导入电路模块（６）和对经场景渲染控制器模块（５）渲染的虚拟井下采掘场景进行同步显示的显示单元（７），所述参数输入电路模块（２）、场景信息存储单元（３）、脚本读取与分析电路模块（４）、模型导入电路模块（６）和显示单元（７）均与场景渲染控制器模块（５）相接，所述建模主机（１）与模型导入电路模块（６）相接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海雁，惠万里，刘俊锋，
申请(专利权)人：西安煤矿机械有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87