專利名稱：煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，尤其是涉及一種煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。
背景技術：
虛擬現(xiàn)實技術(Virtual Reality，簡稱VR)是近幾年來逐漸發(fā)展完善起來的高新技術。該技術以多媒體計算機系統(tǒng)為基礎，結合實時計算機圖像生成、數(shù)據(jù)庫、人工智能和物理模擬等手段可以構造出逼真的三維模型。實際對井下采掘設備的各部分結構及性能參數(shù)進行設計時，由于井下場地狹窄、環(huán)境惡劣等外界因素影響，對井下采掘設備的設計、運行與維修都提出了很高的要求。現(xiàn)如今，對井下采掘設備進行設計時，需在真實的井下環(huán)境或預先構建的模擬井下環(huán)境中進行多次試驗，以對井下采掘設備的各參數(shù)進行觀察、討論和修改，因而實際設計過程中，存在前期投入成本高、設計研發(fā)周期長、實現(xiàn)困難等多種缺陷和不足。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其電路設計合理、接線方便、使用操作簡便且經濟實用，能簡便、快速構建出井下設備的虛擬采掘場景，在縮短設備研制周期、優(yōu)化產品設計結構、節(jié)省研制費用的同時，能將在地面難以觀察的采掘過程和設備結構特點生動、形象地演示出來。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是一種煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于包括對需構建虛擬井下采掘場景中出現(xiàn)的多種三維模型進行建模的建模主機、用于輸入所述虛擬井下采掘場景中各三維模型的布設位置與結構尺寸信息的參數(shù)輸入電路模塊、將參數(shù)輸入電路模塊所輸入信息同步存儲為腳本文件的場景信息存儲單元、對場景信息存儲單元內所存儲的腳本文件進行分析處理的腳本讀取與分析電路模塊、 根據(jù)腳本讀取與分析電路模塊的分析處理結果且結合建模主機所建立的多種三維模型構建虛擬井下采掘場景并對構建出的虛擬井下采掘場景進行渲染的場景渲染控制器模塊、將建模主機建立的多種三維模型導入場景渲染控制器模塊的模型導入電路模塊和對經場景渲染控制器模塊渲染的虛擬井下采掘場景進行同步顯示的顯示單元，所述參數(shù)輸入電路模塊、場景信息存儲單元、腳本讀取與分析電路模塊、模型導入電路模塊和顯示單元均與場景渲染控制器模塊相接，所述建模主機與模型導入電路模塊相接。上述煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征是所述參數(shù)輸入電路模塊與場景渲染控制器模塊之間通過用戶控制接口電路模塊進行雙向通信，且用戶控制接口電路模塊均和參數(shù)輸入電路模塊與場景渲染控制器模塊相接。上述煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征是所述建模主機為計算機。上述煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征是所述參數(shù)輸入電路模塊為控制鍵盤、 鼠標或操縱桿件，所述操作桿件與參數(shù)設置電路相接，且所述參數(shù)設置電路與場景渲染控制器模塊相接。上述煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征是所述參數(shù)輸入電路模塊與顯示單元集成為觸摸式顯示屏。本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、電路設計合理、接線方便且使用操作簡便，智能化程度高。2、各部分采用模塊化設計，功耗低。3、使用效果好，能構造出逼真的三維礦井模型，操作人員可以通過人機交互設備實現(xiàn)模擬采掘設備的各項動作，并將在地面難以觀察的采掘過程和設備結構特點生動、形象地演示出來，其利用高性能計算機軟硬件及相應的輸入輸出設備，創(chuàng)建一個能提供具有完善的可操作能力、具有身臨其境的沉浸感且能現(xiàn)實反應井下采掘現(xiàn)場的信息環(huán)境。4、實用價值高，能夠模擬采掘設備的各種運作，借助人機交互手段直接對采煤機的設計進行觀察、討論和修改，大幅度縮短了設備的研制周期，優(yōu)化產品設計，節(jié)省研制費用；并為設備操作人員技術培訓等提供了一種更為有效的手段。因而，本實用新型能實現(xiàn)煤礦設備的虛擬設計和制造，其意義不僅僅是節(jié)約資源和時間，而是完成在地面或在常規(guī)條件下無法進行的工作。例如采煤機虛擬設計中，設計人員不必等到樣機制造出來，再去修改其中不太理想、不太合理的部分，因為VR系統(tǒng)可以容納他們“進入”電腦中的三維空間圖像。綜上所述，本實用新型電路設計合理、接線方便、使用操作簡便且經濟實用，能簡便、快速構建出井下設備的虛擬采掘場景，大幅度縮短了設備的研制周期，優(yōu)化了產品設計結構，同時節(jié)省研制費用，并能將在地面難以觀察的采掘過程和設備結構特點生動、形象地演示出來。下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本實用新型的電路原理框圖。附圖標記說明1-建模主機；2-參數(shù)輸入電路模塊；3-場景信息存儲單元；4-腳本讀取與分析電5-場景渲染控制器模 6-模型導入電路模塊；路模塊；塊；7-顯示單元；8-用戶控制接口電路模塊。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型包括對需構建虛擬井下采掘場景中出現(xiàn)的多種三維模型進行建模的建模主機1、用于輸入所述虛擬井下采掘場景中各三維模型的布設位置與結構尺寸信息的參數(shù)輸入電路模塊2、將參數(shù)輸入電路模塊2所輸入信息同步存儲為腳本文件的場景信息存儲單元3、對場景信息存儲單元3內所存儲的腳本文件進行分析處理的腳本讀取與分析電路模塊4、根據(jù)腳本讀取與分析電路模塊4的分析處理結果且結合建模主機 1所建立的多種三維模型構建虛擬井下采掘場景并對構建出的虛擬井下采掘場景進行渲染的場景渲染控制器模塊5、將建模主機1建立的多種三維模型導入場景渲染控制器模塊5的模型導入電路模塊6和對經場景渲染控制器模塊5渲染的虛擬井下采掘場景進行同步顯示的顯示單元7，所述參數(shù)輸入電路模塊2、場景信息存儲單元3、腳本讀取與分析電路模塊4、 模型導入電路模塊6和顯示單元7均與場景渲染控制器模塊5相接，所述建模主機1與模型導入電路模塊6相接。本實施例中，所述參數(shù)輸入電路模塊2與場景渲染控制器模塊5之間通過用戶控制接口電路模塊8進行雙向通信，且用戶控制接口電路模塊8均和參數(shù)輸入電路模塊2與場景渲染控制器模塊5相接。實際使用過程中，所述建模主機1為計算機。本實施例中，所述建模主機1利用 3DMAX等三維軟件進行建模。所述參數(shù)輸入電路模塊2為控制鍵盤、鼠標或操縱桿件，所述操作桿件與參數(shù)設置電路相接，且所述參數(shù)設置電路與場景渲染控制器模塊5相接。所述參數(shù)輸入電路模塊2與顯示單元7集成為觸摸式顯示屏。實際使用過程中，用戶通過參數(shù)輸入電路模塊2輸入需構建虛擬井下采掘場景的場景信息，具體指虛擬井下采掘場景中各三維模型的布設位置與結構尺寸信息，場景渲染控制器模塊5將參數(shù)輸入電路模塊2將所輸入信息同步存儲至場景信息存儲單元3內且以腳本文件形式進行存儲；與此同時，建模主機1對需構建虛擬井下采掘場景中出現(xiàn)多種三維模型進行建模，并通過模型導入電路模塊6將建模主機1建立的三維模型導入場景渲染控制器模塊5中；之后，場景渲染控制器模塊5向腳本讀取與分析電路模塊4發(fā)送腳本文件分析請求，而腳本讀取與分析電路模塊4接受到分析請求后即時對場景信息存儲單元3內所存儲的腳本文件進行分析處理并將分析處理結果同步傳送至場景渲染控制器模塊5，場景渲染控制器模塊5根據(jù)腳本讀取與分析電路模塊4的分析處理結果且結合建模主機1所建立的多種三維模型構建虛擬井下采掘場景并對構建出的虛擬井下采掘場景進行渲染，并通過顯示單元7對經場景渲染控制器模塊5渲染的虛擬井下采掘場景進行同步顯示。這樣， 能簡單、方便且快速地構建出虛擬井下采掘場景。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本實用新型技術方案的保護范圍內。
權利要求1.一種煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于包括對需構建虛擬井下采掘場景中出現(xiàn)的多種三維模型進行建模的建模主機(1)、用于輸入所述虛擬井下采掘場景中各三維模型的布設位置與結構尺寸信息的參數(shù)輸入電路模塊O)、將參數(shù)輸入電路模塊(2)所輸入信息同步存儲為腳本文件的場景信息存儲單元(3)、對場景信息存儲單元(3)內所存儲的腳本文件進行分析處理的腳本讀取與分析電路模塊(4)、根據(jù)腳本讀取與分析電路模塊 (4)的分析處理結果且結合建模主機(1)所建立的多種三維模型構建虛擬井下采掘場景并對構建出的虛擬井下采掘場景進行渲染的場景渲染控制器模塊(5)、將建模主機(1)建立的多種三維模型導入場景渲染控制器模塊( 的模型導入電路模塊(6)和對經場景渲染控制器模塊( 渲染的虛擬井下采掘場景進行同步顯示的顯示單元(7)，所述參數(shù)輸入電路模塊O)、場景信息存儲單元(3)、腳本讀取與分析電路模塊G)、模型導入電路模塊(6)和顯示單元(7)均與場景渲染控制器模塊( 相接，所述建模主機(1)與模型導入電路模塊 (6)相接。
2.按照權利要求1所述的煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)輸入電路模塊( 與場景渲染控制器模塊( 之間通過用戶控制接口電路模塊(8)進行雙向通信，且用戶控制接口電路模塊(8)均和參數(shù)輸入電路模塊( 與場景渲染控制器模塊(5) 相接。
3.按照權利要求1或2所述的煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于所述建模主機(1)為計算機。
4.按照權利要求1或2所述的煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)輸入電路模塊( 為控制鍵盤、鼠標或操縱桿件，所述操作桿件與參數(shù)設置電路相接，且所述參數(shù)設置電路與場景渲染控制器模塊( 相接。
5.按照權利要求1或2所述的煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，其特征在于所述參數(shù)輸入電路模塊( 與顯示單元(7)集成為觸摸式顯示屏。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦采掘設備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，包括對需構建虛擬井下采掘場景中出現(xiàn)的多種三維模型進行建模的建模主機、用于輸入虛擬井下采掘場景中各三維模型的布設位置與結構尺寸信息的參數(shù)輸入電路模塊、將所輸入信息同步存儲為腳本文件的場景信息存儲單元、腳本讀取與分析電路模塊、對虛擬井下采掘場景進行構建與渲染的場景渲染控制器模塊、模型導入電路模塊和對虛擬井下采掘場景進行顯示的顯示單元。本實用新型電路設計合理、接線方便、操作簡便且經濟實用，能簡便、快速構建出井下設備的虛擬采掘場景，在縮短設備研制周期、優(yōu)化產品設計結構、節(jié)省研制費用的同時，能將在地面難以觀察的采掘過程和設備結構特點生動、形象地演示出來。
文檔編號G09B9/00GK202049490SQ20112010879
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權日2011年4月14日
發(fā)明者劉俊鋒, 吳海雁, 惠萬里 申請人:西安煤礦機械有限公司