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摘要：

為了整合利用網(wǎng)絡(luò)煤機資源，共享虛擬拆裝資源，設(shè)計集成了煤礦機械裝備虛擬拆裝公共服務(wù)平臺。介紹了平臺的體系結(jié)構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)、虛擬拆裝現(xiàn)實資源庫創(chuàng)建過程和關(guān)鍵技術(shù)。以平臺中虛擬拆裝模塊刮板輸送機中部槽、知識資源模塊掘進機為例進行分析，為校企用戶快速全面地了解煤機結(jié)構(gòu)、運行狀態(tài)，研發(fā)新品提供了可靠的平臺技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：

資源集成；虛擬現(xiàn)實；公共服務(wù)平臺

0引言

本文結(jié)合山西省煤機制造業(yè)所面臨的問題，考慮中小企業(yè)資源不足、創(chuàng)新能力較弱的現(xiàn)狀，搭建了煤礦機械裝備虛擬拆裝公共服務(wù)創(chuàng)新平臺。解決“資源孤島”，滿足煤礦機械裝備設(shè)計與制造單位、用戶單位對煤礦機械裝備的科研、設(shè)計制造、設(shè)備運行、功能知識查詢、結(jié)構(gòu)查詢、拆裝訓(xùn)練、遠程培訓(xùn)、動作展示等需求，為煤礦機械裝備企業(yè)和用戶單位提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用效率，提升企業(yè)競爭能力與技術(shù)創(chuàng)新能力提供有力支撐。

1平臺總體設(shè)計

1.1總體框架設(shè)計

根據(jù)區(qū)域性行業(yè)需要，滿足山西省中小型企業(yè)對煤機資源需求，平臺總體框架分為3個部分：服務(wù)模式與方法、集成技術(shù)與方案、運行管理模式與機制?？傮w框架圖如圖1所示。

1.2功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

平臺功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。平臺包含3個子系統(tǒng)：虛擬拆裝與仿真子系統(tǒng)、數(shù)字模型資源子系統(tǒng)、知識資源子系統(tǒng)。以虛擬拆裝與仿真子系統(tǒng)為主，其他2個子系統(tǒng)為輔，內(nèi)容涵蓋煤礦采掘設(shè)備、運輸設(shè)備、提升設(shè)備，礦山水氣等所有礦用設(shè)備的虛擬現(xiàn)實資源、功能動畫資源、模型資源、圖紙資源、文獻資源、文檔資源、PPT講義資源等。并且每個母分類都有多個子分類以及細化子類供用戶選擇。以煤礦采掘設(shè)備為例，其子類包括滾筒采煤機、掘進機、液壓支架等。細化子類以滾筒采煤機為例包括破碎部、截割部、牽引部、機架等。用戶可以根據(jù)自己需求搜索相應(yīng)的煤機設(shè)備資源來線上完成虛擬拆裝，以及學(xué)習(xí)。同時企業(yè)用戶也可以下載上傳相應(yīng)資源。

2關(guān)鍵技術(shù)

在平臺的建設(shè)中，需要解決的問題有虛擬現(xiàn)實資源庫的創(chuàng)建、平臺后臺數(shù)據(jù)庫的設(shè)計、平臺界面的設(shè)計。建立平臺時的軟件系統(tǒng)以及關(guān)鍵技術(shù)如圖3所示。

2.1虛擬現(xiàn)實資源庫的創(chuàng)建

應(yīng)用UG、PRO/E等三維建模軟件對煤礦采掘設(shè)備、運輸設(shè)備、提升設(shè)備，礦山水氣等所有礦用設(shè)備進行精確建模，并按一定的方法、規(guī)律進行歸類并導(dǎo)出stl格式。將CAD軟件導(dǎo)出的中間格式文件導(dǎo)入3DMax中，然后應(yīng)用3DMax的功能對模型進行處理，賦予金屬光澤材質(zhì)，規(guī)劃拆裝線路，然后以50幀為基數(shù)逐個添加每一個模型的正確拆裝位置并記錄關(guān)鍵點坐標，然后分別制作模型拆裝動畫，將制作好的動畫以FBX文件格式導(dǎo)出，導(dǎo)出時需要設(shè)置參數(shù)，將攝影機和燈光取消勾選。將從3DMax軟件中導(dǎo)出的.FBX文件導(dǎo)入到Untiy3D中，首先將導(dǎo)入文件由Generic格式改為Legacy格式，以確保文件能夠在Untity3D中進行編輯。在scene界面調(diào)整camera位置以及模型狀態(tài)至最佳，然后制作場景并分別在Web端以及PC端，并按數(shù)據(jù)庫中存儲的名字對文件進行命名，從而使文件能夠被網(wǎng)頁端調(diào)用。

2.2后臺數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建

平臺采用SQLServer2008作為本系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫軟件，設(shè)計虛擬拆裝模塊表、用戶登陸和管理員表、文檔信息模塊表3個表，虛擬拆裝以及文檔類信息模塊如表1所示。以刮板輸送機為例，其模塊編號含義如表2所示。編號1~編號3為從屬關(guān)系，級別遞減，編號1中，數(shù)值1代表采煤機，數(shù)值2代表掘進機，數(shù)值3代表刮板輸送機，數(shù)值4代表提升機，數(shù)值5代表場景。編號2中的數(shù)值分別代表編號1中數(shù)值所代表機械的各個子部分，編號3中數(shù)值分別代表編號2中數(shù)值代表子部分的子部分。編號4中數(shù)值為000時代表此數(shù)據(jù)為虛擬拆裝模塊表中數(shù)據(jù)，數(shù)值為001~999時代表此數(shù)據(jù)為文檔類模塊表中文檔類數(shù)據(jù)。

3平臺界面設(shè)計與實例分析

打開首頁，在首頁左下角有2個用戶幫助:客戶端配置與用戶注冊須知，仔細閱讀后進行用戶注冊。正確配置網(wǎng)頁信息以后登錄，可以瀏覽平臺的各種資源。點擊虛擬拆裝子系統(tǒng)進入二級頁面，點選刮板輸送機-中部槽-虛擬拆分，即可直接觀看拆分視頻。返回主頁以后，點擊煤礦機械裝備資源子系統(tǒng)進入二級頁面，點擊掘進機模塊即可進去掘進機文檔類資源列表，其中包含掘進機的三維模型、視頻、PPT、文獻等資源，用戶可以根據(jù)自己需求下載。

4結(jié)語

（1）運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，提高傳統(tǒng)煤機裝備設(shè)計效率，實現(xiàn)設(shè)計資源網(wǎng)絡(luò)共享，在現(xiàn)代化煤機設(shè)計中有廣闊的應(yīng)用前景。（2）運用Unity3D軟件導(dǎo)出的虛擬現(xiàn)實資源，不用編寫控件就可以在網(wǎng)頁端實現(xiàn)，省去了編寫控件時間，同時避免了控件安裝以及運行過程中的錯誤而導(dǎo)致的虛擬現(xiàn)實資源于網(wǎng)頁端實現(xiàn)出錯的問題。（3）利用虛擬拆裝模塊可以準確、清晰地展現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程，產(chǎn)品零部件安放位置、次序，對了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、降低產(chǎn)品裝配周期、輔助產(chǎn)品研發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。（4）煤礦機械裝備虛擬拆裝公共服務(wù)平臺操作簡單、界面友好、資源信息量大且全面，對中小型煤炭企業(yè)的設(shè)計研發(fā)、員工技術(shù)培訓(xùn)以及學(xué)校的實驗教學(xué)有重要作用。

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作者:孫曉存 王學(xué)文 李娟莉 謝嘉成 楊兆建 太原理工大學(xué)機械工程學(xué)院 煤礦綜采裝備山西省重點實驗室單位: