第八章

綜采裝備數(shù)字孿生技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造目錄CONTENTS8.1數(shù)字孿生技術(shù)概述8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)8.3綜采工作面虛擬仿真技術(shù)8.4綜采工作面虛擬監(jiān)測技術(shù)8.5綜采工作面虛實雙向交互技術(shù)8.6綜采工作面孿生系統(tǒng)構(gòu)建與測試8.2.1虛擬裝備模型構(gòu)建技術(shù)8.2.2虛擬煤層構(gòu)建技術(shù)8.2.3虛擬場景構(gòu)建技術(shù)8.1數(shù)字孿生技術(shù)概述戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5真實的綜采工作面場景數(shù)字孿生虛擬綜采工作面場景數(shù)字孿生技術(shù)特點：實時反應(yīng)物理實體的狀態(tài)面向整個生命周期可廣泛集成以虛控實、虛實融合的多物理多學(xué)科動態(tài)擴(kuò)展數(shù)字孿生（DigitalTwin，DT）最初由美國的MichaelGrieves博士提出，該技術(shù)最早被應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域內(nèi)。8.1數(shù)字孿生技術(shù)概述數(shù)字孿生技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5虛擬模型與場景構(gòu)建虛擬仿真虛擬監(jiān)測虛實雙向控制8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)虛擬裝備模型構(gòu)建技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5虛擬裝備模型構(gòu)建過程虛擬裝備模型構(gòu)建技術(shù)虛擬煤層構(gòu)建技術(shù)虛擬場景構(gòu)建技術(shù)8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)液壓支架虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5虛擬液壓支架優(yōu)化前后的模型（a）優(yōu)化前；（b）優(yōu)化后8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)液壓支架虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造5將模型導(dǎo)入至Unity3d內(nèi)，基于液壓支架的D-H坐標(biāo)系及相關(guān)運動學(xué)，為虛擬液壓支架添加控制腳本，實現(xiàn)在虛擬環(huán)境下的動作仿真，包括：升柱、降柱、移架、推溜、伸出護(hù)幫板、收縮護(hù)幫板等。液壓支架仿真動作8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)液壓支架虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造7液壓支架姿態(tài)受到煤層底板形態(tài)的影響。煤層底板對液壓支架的姿態(tài)影響發(fā)生在液壓支架靜止?fàn)顟B(tài)下和液壓支架的移架過程中。液壓支架姿態(tài)受煤層底板影響（a）液壓支架群工作面布置；（b）液壓支架連續(xù)推進(jìn)8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)采煤機(jī)虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造9虛擬采煤機(jī)模型8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)采煤機(jī)虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造10為了使得采煤機(jī)能夠在虛擬物理空間中完成與實際物理世界一樣的運動，需要為采煤機(jī)添加剛體組件以及碰撞體組件。采煤機(jī)物理組件添加8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)刮板輸送機(jī)虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造11刮板輸送機(jī)為采煤機(jī)的行走提供軌道，并起著運輸煤料的作用，為虛擬刮板輸送機(jī)添加材質(zhì)球、碰撞體，連接關(guān)節(jié)以及剛體組件，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)、外觀的設(shè)計。刮板輸送機(jī)虛擬模型8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)刮板輸送機(jī)虛擬模型構(gòu)建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造11刮板輸送機(jī)物理組件添加刮板輸送機(jī)中部槽間通過啞鈴銷連接，在unity3d中添加HingeJoint鉸鏈關(guān)節(jié),模擬中部槽間的連接關(guān)系。采煤機(jī)行走時需要滑靴與刮板輸送機(jī)發(fā)生碰撞，同時刮板輸送機(jī)需要與煤層發(fā)生碰撞，為刮板輸送機(jī)中部槽添加碰撞組件，使其與采煤機(jī)及煤層底板發(fā)生碰撞。8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)虛擬煤層構(gòu)建技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造13虛擬煤層的構(gòu)建分為不隨截割變化的固定煤層構(gòu)建，以及隨截割變化而變化的動態(tài)可變煤層構(gòu)建。虛擬固定煤層構(gòu)建流程圖擬合曲面參數(shù)設(shè)置8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)虛擬煤層構(gòu)建技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造17int[]triangles=newint[(xSize-1)*(ySize-1)*6];for(intti=0,vi=0,y=0;y<(ySize-1);y++,vi++){for(intx=0;x<(xSize-1);x++,ti+=6,vi++){triangles[ti]=vi;triangles[ti+a]=triangles[ti+b]=vi+xSize;triangles[ti+c]=triangles[ti+d]=vi+1;triangles[ti+5]=vi+xSize+1;}}

對于動態(tài)可變煤層的構(gòu)建，應(yīng)用Mesh網(wǎng)格結(jié)構(gòu)技術(shù)實現(xiàn)。

8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)UGUI界面設(shè)計技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造18UGUI是Unity3d引擎中的一種用戶界面開發(fā)工具，它支持個性化定制，使用靈活，可以讓開發(fā)者輕松地創(chuàng)建。

創(chuàng)建Canvas添加UI元素布局設(shè)計UI組件設(shè)計貼圖素材交互設(shè)計UGUI界面設(shè)計的步驟8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)UGUI界面設(shè)計技術(shù)戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造18UI元素屬性UGUI界面設(shè)計用到的組件分為監(jiān)測組件及交互組件兩大類，UI組件及其屬性如表。組件功能分類組件名稱功能監(jiān)測Text/TextMeshPro用于文本的顯示，文本類型為string類型Image/RawImage用于圖片的顯示，圖片要設(shè)置為Sprite類型Panel用于背景底色設(shè)置交互Button按鈕觸發(fā)物體動作，添加OnClick()方法實現(xiàn)相應(yīng)的命令Toggle選擇勾選框執(zhí)行相關(guān)命令I(lǐng)nputField輸入文本顯示組件，顯示類型為string8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)綜采裝備協(xié)同推進(jìn)虛擬場景搭建戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域教材建設(shè)團(tuán)隊-重型高端裝備制造20為了使得綜采裝備操作、信息方案更易被用戶所理解，需構(gòu)建綜采裝備協(xié)同推進(jìn)虛擬場景。

綜采裝備協(xié)同推進(jìn)虛擬場景8.2虛擬模型與場景構(gòu)建技術(shù)綜采裝備協(xié)同推進(jìn)虛擬場景搭建