一种TBM虚拟装配系统技术方案

本发明专利技术公开了一种TBM虚拟装配系统，包括：立体投影系统和操作控制台所述操作控制台与所述立体投影系统相连；所述的立体投影系统，包括：图形工作站、立体转换器和虚拟现实显示装置，所述立体转换器和虚拟现实显示装置分别和所述图形工作站相连，所述操作控制台和所述的图形工作站相连；用户可通过本系统在虚拟现实环境中实现具有沉浸感的模拟TBM真实装配情况，进行TBM装配过程的动态仿真。相比在实际装配过程中对操作人员的装配培训，本发明专利技术具有成本低且培训方便的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及TBM应用领域，尤其涉及一种TBM虚拟装配系统。
技术介绍
TBM是国务院确定的振兴民族装备制造业16项重点扶持的重大项目之一，国家在先进制造领域重点扶持TBM的研究与开发，以制造样机和进行工程试用为目标，争取在2015年实现系列化和产业化。而在TBM的各种研究中，进行实物样机试验的效果虽然好但是周期长并且成本高。相对于实物试验，虚拟装配试验具有成本低等优点。因此，建立起具有虚拟仿真功能并具有自主知识产权的TBM功能仿真平台是非常有意义的，可以为实际装配过程提供非常良好的辅助功能。并且可以一定程度上为TBM装配操作人员提供具有视觉沉浸感的施工培训平台。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于虚拟试验及操作培训的TBM虚拟装配系统。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下一种TBM虚拟装配系统，包括立体投影系统和操作控制台所述操作控制台与所述立体投影系统相连；所述的立体投影系统，包括图形工作站、立体转换器和虚拟现实显示装置，所述立体转换器和虚拟现实显示装置分别和所述图形工作站相连，所述操作控制台和所述的图形工作站相连；所述图形工作站是载有虚拟仿真主模块的图形工作站；所述的操作控制台上设置有控制所述的虚拟仿真主模块的控制按钮；所述的虚拟仿真主模块，包括立体模型库、立体驱动引擎、数据库和人机交互模块；所述立体模型库是存储有环境立体模型与掘进机立体模型的立体模型库，所述立体驱动引擎是用来驱动立体模型的立体驱动引擎，所述数据库是用来存储掘进机设备零件参数和部件信息的数据库，所述人机交互模块是用来接受输入与展示输出的人机交互模块；所述的人机交互模块，还用于接受所述零件参数和部件信息，并将接收到的所述零件参数和部件信息存入所述的数据库；还用于接受所述的操作控制台发出的指令，并调用所述数据库中的所述零件参数和部件信息，并将该零件参数和部件信息和该指令一并发送给所述的立体驱动引擎；所述的立体驱动引擎，还用于调用并展现所述的立体模型库中的立体模型；所述的立体驱动引擎，还用于将接收到的零件参数和部件信息赋予所述的立体模型，并根据所述的指令完成动态展示；所述的立体转换器，用于将所述的立体模型转换为可用于被动立体显示的图像并输出到所述虚拟现实显示装置；所述虚拟现实显示装置，用于将立体转换器转换得到的可用于被动立体显示的图像展现出来。优选的，所述虚拟现实显示装置包括两台分别和所述立体转换器相连的、带有偏振光立体投影镜头的投影仪和金属立体投影幕。优选的，所述的立体模型采用的数据格式为Open Flight。优选的，所述的立体驱动引擎为一个多通道的可视化数据库处理与渲染系统；所述可视化数据库的根处有一个场景节点，用来接收来自所述的人机交互模块的信息；所述的场景通过一条渲染通道观看，所述一条渲染通道通过一条管道渲染到一个屏幕窗口上，每条管道或渲染流水线渲染一个或多个窗口，每个窗口仅与一条渲染流水线相关。优选的，在所述的操作控制台上的控制按钮包括掘进机的盾尾后端部的拆卸和装配按钮，拼装机导轨拆卸和装配按钮，运料小车拆卸和装配按钮，盾尾中端部拆卸和装配按钮，连接架拆卸与装配控制按钮，管片的拆卸和装配按钮，尾盾的拆卸和装配按钮，拼装机的拆卸和装配按钮，工作台架子的拆卸和装配按钮，中盾的拆卸和装配按钮，前盾的拆卸和装配按钮，以及刀盘驱动齿轮的拆卸和装配按钮；所述的各按钮分别连接信号发生电路，所述信号发生电路发生的控制信号通过RS232接口输送给所述图形工作站。优选的，所述的人机交互模块包括零部件库建立模块，用于TBM的各个部件的详细信息的建立、修改和查询；所述详细信息包括=TBM零部件参数、材料、数目和装配顺序信息；驱动部件控制模块，用于根据接收到的信号调用立体驱动引擎驱动掘进机立体模型的相关部件；通道选择模块，用于通道之间的转换，以使用户可以在不同角度观察TBM的装配过程；装配工艺模块，用于对TBM的装配顺序和装配工艺过程进行规划，以得出最合理的装配工艺；单片机端口控制模块，用于单片机与其他设备之间的通信；刀盘装配与拆卸控制模块，用于刀盘的装配和拆卸操作；前盾和中盾装配与拆卸控制模块，用于前盾和中盾的拆卸和装配操作；尾盾和拼装机装配与拆卸控制模块，用于尾盾和拼装机的拆卸与装配操作；后配套台车I装配与拆卸控制模块，用于后配套台车I的拆卸与装配操作；后配套台车2装配与拆卸控制模块，用于后配套台车2的拆卸与装配操作；后配套台车3装配与拆卸控制模块，用于后配套台车3的拆卸与装配操作。优选的，所述的详细信息还包括零部件名称、零件的生产者、零件的生产部门、部件的装配部门、装配操作人员、检查人员以及备注信息。优选的，所述的虚拟仿真主模块还包括单片机控制模块，用于在虚拟装配仿真过程中实现TBM的人机交互作用。本专利技术的有益效果是用户可通过本系统在虚拟现实环境中实现具有沉浸感的模拟TBM真实装配情况，进行TBM装配过程的动态仿真。本系统可以为TBM装配过程的动态进展以虚拟现实的方式提供良好展示，可以为装配人员提供拟实性远好于工艺规划文件的工程作业辅助，这对于TBM装配过程来说是非常有意义的。另外，本系统并可用于对TBM操作手进行虚拟操作培训。本专利技术基于虚拟现实技术并应用通用开发工具开发了具有自主知识产权的具有高级人机交互功能的TBM虚拟装配仿真系统。该系统可以模拟真实的装配过程，进行TBM装配过程仿真并可用于对TBM装配操作人员进行虚拟操作培训。相比在实际装配过程中对操作人员的装配培训，本专利技术具有成本低且培训方便的优点。附图说明图1是本专利技术的TBM虚拟装配系统的硬件连接图；图2是本专利技术的TBM虚拟装配系统的虚拟仿真主程序的原理框图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的TBM虚拟装配系统，包括立体投影系统和操作控制台所述操作控制台与所述立体投影系统相连；所述的立体投影系统，包括图形工作站、立体转换器和虚拟现实显示装置，所述立体转换器和虚拟现实显示装置分别和所述图形工作站相连，所述操作控制台和所述的图形工作站相连；所述图形工作站是载有虚拟仿真主模块的图形工作站；所述的操作控制台上设置有控制所述的虚拟仿真主模块的控制按钮；所述的虚拟仿真主模块，包括存储有环境立体模型与掘进机立体模型的立体模型库、用来驱动立体模型的立体驱动引擎、用来存储掘进机设备零件参数和部件信息的数据库和用来接受输入与展示输出的人机交互模块；所述的人机交互模块，用于接受所述零件参数和部件信息，并将接收到的所述零件参数和部件信息存入所述的数据库；还用于接受所述的操作控制台发出的指令，并调用所述数据库中的所述零件参数和部件信息，并将该零件参数和部件信息和该指令一并发送给所述的立体驱动引擎；所述的立体驱动引擎，用于调用并展现所述的立体模型库中的立体模型；所述的立体驱动引擎，还用于将接收到的零件参数和部件信息赋予所述的立体模型，并根据所述的指令完成动态展示；所述的立体转换器，用于将所述的立体模型转换为可用于被动立体显示的图像并输出到所述虚拟现实显示装置；所述虚拟现实显示装置，用于将立体转换器转换得到的可用于被动立体显示的图像展现出来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TBM虚拟装配系统，其特征在于，包括：立体投影系统和操作控制台所述操作控制台与所述立体投影系统相连；所述的立体投影系统，包括：图形工作站、立体转换器和虚拟现实显示装置，所述立体转换器和虚拟现实显示装置分别和所述图形工作站相连，所述操作控制台和所述的图形工作站相连；所述图形工作站是载有虚拟仿真主模块的图形工作站；所述的操作控制台上设置有控制所述的虚拟仿真主模块的控制按钮；所述的虚拟仿真主模块，包括：立体模型库、立体驱动引擎、数据库和人机交互模块；所述立体模型库是存储有环境立体模型与掘进机立体模型的立体模型库，所述立体驱动引擎是用来驱动立体模型的立体驱动引擎，所述数据库是用来存储掘进机设备零件参数和部件信息的数据库，所述人机交互模块是用来接受输入与展示输出的人机交互模块；所述的人机交互模块，还用于接受所述零件参数和部件信息，并将接收到的所述零件参数和部件信息存入所述的数据库；还用于接受所述的操作控制台发出的指令，并调用所述数据库中的所述零件参数和部件信息，并将该零件参数和部件信息和该指令一并发送给所述的立体驱动引擎；所述的立体驱动引擎，还用于调用并展现所述的立体模型库中的立体模型；所述的立体驱动引擎，还用于将接收到的零件参数和部件信息赋予所述的立体模型，并根据所述的指令完成动态展示；所述的立体转换器，用于将所述的立体模型转换为可用于被动立体显示的图像并输出到所述虚拟现实显示装置；所述虚拟现实显示装置，用于将立体转换器转换得到的可用于被动立体显示的图像展现出来。...

【技术特征摘要】
1.一种TBM虚拟装配系统，其特征在于，包括立体投影系统和操作控制台所述操作控制台与所述立体投影系统相连；所述的立体投影系统，包括图形工作站、立体转换器和虚拟现实显示装置，所述立体转换器和虚拟现实显示装置分别和所述图形工作站相连，所述操作控制台和所述的图形工作站相连；所述图形工作站是载有虚拟仿真主模块的图形工作站；所述的操作控制台上设置有控制所述的虚拟仿真主模块的控制按钮；所述的虚拟仿真主模块,包括立体模型库、立体驱动引擎、数据库和人机交互模块； 所述立体模型库是存储有环境立体模型与掘进机立体模型的立体模型库，所述立体驱动引擎是用来驱动立体模型的立体驱动引擎，所述数据库是用来存储掘进机设备零件参数和部件信息的数据库，所述人机交互模块是用来接受输入与展示输出的人机交互模块；所述的人机交互模块，还用于接受所述零件参数和部件信息，并将接收到的所述零件参数和部件信息存入所述的数据库；还用于接受所述的操作控制台发出的指令，并调用所述数据库中的所述零件参数和部件信息，并将该零件参数和部件信息和该指令一并发送给所述的立体驱动引擎；所述的立体驱动引擎，还用于调用并展现所述的立体模型库中的立体模型；所述的立体驱动引擎，还用于将接收到的零件参数和部件信息赋予所述的立体模型，并根据所述的指令完成动态展示；所述的立体转换器，用于将所述的立体模型转换为可用于被动立体显示的图像并输出到所述虚拟现实显示装置；所述虚拟现实显示装置，用于将立体转换器转换得到的可用于被动立体显示的图像展现出来。2.根据权利要求1所述的TBM虚拟装配系统，其特征在于，所述虚拟现实显示装置包括两台分别和所述立体转换器相连的、带有偏振光立体投影镜头的投影仪和金属立体投影幕。3.根据权利要求1所述的TBM虚拟施工系统，其特征在于，所述的立体模型采用的数据格式为 Open Flight。4.根据权利要求1所述的TBM虚拟装配系统，其特征在于，所述的立体驱动引擎为一个多通道的可视化数据库处理与渲染系统；所述可视化数据库的根处有一个场景节点，用来接收来自所述的人机交互模块的信息；所述的场景通过一条渲染通道观看，所述一条渲染通道通过一条管...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩亚东，程军，杨建宇，仇健，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：