本文關鍵詞： 虛擬現(xiàn)實 鉆柱輸送系統(tǒng) Unity3D 人機交互　出處：《青島科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：傳統(tǒng)海洋石油工程培訓過程復雜耗時,存在巨大安全隱患,并受資金、場地等因素限制,難以滿足實時學習的要求。針對海洋石油開發(fā)投資巨大,海洋石油裝備技術含量高,現(xiàn)場培訓風險大等問題,隨著三維圖形圖像技術的飛速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術開始應用于系統(tǒng)培訓領域,因此構建基于Unity3D與虛擬現(xiàn)實相結合的桌面式訓練模擬器培訓系統(tǒng)。本文以半潛式鉆井平臺的鉆柱輸送系統(tǒng)為研究對象,采用Solidworks三維建模工具、3ds Max骨骼動畫與Unity3D引擎虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺相結合的研究方法,對海洋石油鉆井平臺鉆柱輸送系統(tǒng)的三維建模、骨骼動畫制作、虛擬系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)、碰撞檢測理論、腳本控制程序等進行了較為深入的研究,構建了一個高沉浸感、高情景模式、高交互的半潛式海洋石油鉆井平臺鉆柱輸送系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容:(1)鉆柱輸送系統(tǒng)的模型構建與分析在研究分析鉆柱輸送系統(tǒng)組成和機械結構的基礎上,構建關節(jié)吊、動力貓道、液壓吊卡與輔助提升機、扶正機構和機械鉆工五個關鍵設備模型。并在研究海洋石油鉆井平臺布局基礎上,搭建鉆柱輸送系統(tǒng),形成統(tǒng)一整體。(2)鉆柱輸送系統(tǒng)機械動作的實現(xiàn)運用3ds Max軟件對五大關鍵機械設備進行運動關系的添加、骨骼動畫制作及蒙皮處理,并對設備模型進行渲染,優(yōu)化模型的外觀和逼真度,以及采用FBX技術對設備模型的預處理格式轉(zhuǎn)換。(3)模擬器的UI設計用戶界面(User Interface),是本模擬器不可或缺的組成部分。模擬器的UI元素包括天空貼圖、鉆柱輸送虛擬系統(tǒng)文本顯示,關節(jié)吊機、動力貓道機、液壓吊卡與輔助提升機等設備選擇按鈕以及滾動條等,它們提升了用戶的操作體驗,為用戶提供逼真、高沉浸感的虛擬場景。(4)人機交互的實現(xiàn)碰撞檢測理論是模擬器系統(tǒng)人機交互實現(xiàn)的關鍵,基于Unity3D虛擬現(xiàn)實開發(fā)平臺,加載碰撞器和觸發(fā)器,并編寫腳本交互語言,實現(xiàn)模擬器的人機交互和鍵盤檢測響應。
[Abstract]:The training process of traditional offshore oil engineering is complicated and time consuming, there are huge hidden dangers of safety, and it is difficult to meet the requirements of real-time learning because of the limitation of funds, sites, etc. In view of the huge investment in offshore oil development and the high technical content of offshore oil equipment, it is difficult to meet the requirements of real-time learning. With the rapid development of 3D graphics and image technology, virtual reality (Virtual reality) technology has been applied in the field of system training. Therefore, the training system of desktop training simulator based on Unity3D and virtual reality is constructed. This paper takes the drill string conveying system of semi-submersible drilling platform as the research object. This paper adopts the research method of combining the Solidworks 3D modeling tool, Max skeletal animation, with the Unity3D engine virtual reality development platform, to model the drilling string conveying system of offshore oil drilling platform, to make the bone animation, and to design and implement the virtual system. Collision detection theory, script control program and so on have carried on the relatively thorough research, has constructed a high immersive feeling, the high scene pattern, A highly interactive semi-submersible drilling string conveying system for offshore oil drilling platforms. The research contents of this paper are: 1) Construction and analysis of the model of the drill string conveying system. On the basis of studying and analyzing the composition and mechanical structure of the drill string conveying system, the joint hoisting is constructed. Five key equipment models of power cat road, hydraulic hoist and auxiliary hoist, leveling mechanism and mechanical drill are built. On the basis of studying the layout of offshore oil drilling platform, the drilling string conveying system is built. The realization of mechanical action of drill string conveying system using 3DS Max software to add the motion relation of five key mechanical equipments, to make skeletal animation and skin treatment, and to render the model of the equipment. Optimizing the appearance and fidelity of the model, as well as the UI design of the simulator using FBX technology to convert the preprocessing format of the device model into the user interface of the simulator, is an indispensable part of the simulator. The UI elements of the simulator include sky mapping. The virtual system for drill string transmission, such as text display, joint crane, power catwalk machine, hydraulic hoist and auxiliary hoist, etc., as well as the selection buttons and rolling bars, etc., which enhance the user's operation experience and provide the user with lifelike, lifelike, etc. The realization of collision detection theory is the key to the realization of human-computer interaction in simulator system. Based on the virtual reality development platform of Unity3D, the collider and trigger are loaded, and the script interactive language is written. Achieve the simulator man-machine interaction and keyboard detection response.
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE951;TP391.9

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 樓一珊,蔣小鶯,朱江,吳田忠,杜燕,向緒金;鉆柱失效機理分析[J];江漢石油學院學報;2001年02期

2 狄勤豐;王文昌;胡以寶;張小柯;;鉆柱動力學研究及應用進展[J];天然氣工業(yè);2006年04期

3 胡以寶;狄勤豐;鄒海洋;吳非;;鉆柱動力學研究及監(jiān)控技術新進展[J];石油鉆探技術;2006年06期

4 韓志勇;;關于鉆柱一次彎曲臨界條件的考證[J];石油鉆探技術;2009年02期

5 嚴維鋒;鄭何光;馬路;;鉆柱偏心和旋轉(zhuǎn)對環(huán)空壓耗的影響[J];內(nèi)蒙古石油化工;2010年08期

6 陳樂平;;鉆柱橫向非線性振動分析[J];中國工程機械學報;2010年02期

7 王珍應,徐銘陶;鉆柱的動力不穩(wěn)定性[J];石油機械;1991年09期

8 殷朝陽,王光遠;鉆柱動力學有限元分析及室內(nèi)軸向試驗結果對比[J];哈爾濱建筑大學學報;2000年03期

9 張廣清,路永明,陳勉;斜直井中扭矩和軸力共同作用下鉆柱的屈曲問題[J];石油大學學報(自然科學版);2000年05期

10 劉清友,馬德坤,鐘青;鉆柱扭轉(zhuǎn)振動模型的建立及求解[J];石油學報;2000年02期

相關會議論文 前10條

1 焦永樹;蔡宗熙;嚴宗達;;鉛垂井段鉆柱在浮重作用下的靜力分岔分析[A];第七屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ卷）[C];1998年

2 狄勤豐;王文昌;胡以寶;張小柯;;鉆柱動力學研究及應用進展[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

3 李麗娟;張娜;張青峰;焦永樹;;鉛垂井段兩端固支鉆柱屈曲的理論與數(shù)值分析[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2010年

4 朱潤;隋允康;;斜井中鉆柱復雜運動的數(shù)值模擬[A];北京力學會第15屆學術年會論文摘要集[C];2009年

5 焦永樹;蔡宗熙;嚴宗達;;鉛垂井段鉆柱(鉸—固模型)的靜力屈曲[A];第八屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

6 談梅蘭;甘立飛;王鑫偉;;斜直井內(nèi)鉆柱的非線性螺旋屈曲[A];第16屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2007年

7 吳澤兵;羅宇義;鄭興華;;鉆柱扭轉(zhuǎn)振動計算機仿真[A];'2003系統(tǒng)仿真技術及其應用學術交流會論文集[C];2003年

8 祝效華;賈彥杰;;鉆柱動力學研究進展及其應用[A];機械動力學理論及其應用[C];2011年

9 胡以寶;狄勤豐;姚建林;姚永漢;陳鋒;;超深井鉆柱的動力學特性分析[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

10 王曉陽;張青峰;焦永樹;;波動鉆壓激勵下斜井段鉆柱運動的數(shù)值模擬[A];第19屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2010年

相關博士學位論文 前10條

1 王明杰;超深井鉆柱動力學特性分析及動態(tài)安全性評價[D];上海大學;2016年

2 韓春杰;深水平臺鉆井鉆柱耦合振動及模擬分析[D];大慶石油學院;2010年

3 劉峰;定向井中鉆柱非線性穩(wěn)定性分析[D];南京航空航天大學;2005年

4 談梅蘭;三維曲井內(nèi)鉆柱的雙重非線性靜力有限元法[D];南京航空航天大學;2005年

5 李茂生;小環(huán)空條件下鉆柱動力學及可靠性研究[D];中國石油大學;2007年

6 胡以寶;基于實際井眼軌跡的鉆柱動力學特性有限元分析[D];上海大學;2011年

7 劉延鑫;考慮流固耦合的鉆柱動力學研究[D];中國石油大學(華東);2014年

8 廖輝;超深水超深鉆井作業(yè)鉆柱三維運動補償系統(tǒng)的研究[D];廣東工業(yè)大學;2011年

9 邵冬冬;水平井眼中鉆柱動力學特性分析[D];中國石油大學(華東);2013年

10 李文飛;直井鉆柱安全可靠性分析方法研究[D];中國石油大學;2008年

相關碩士學位論文 前10條

1 代曉東;最優(yōu)化理論求解鉆柱接觸非線性問題[D];大慶石油學院;2005年

2 王雪剛;鉆柱非線性耦合振動模型研究[D];東北石油大學;2012年

3 賈宏亮;短距離鉆柱聲波通訊技術研究[D];西安石油大學;2015年

4 朱智翔;鉆柱渦動模擬實驗臺測量系統(tǒng)研究[D];燕山大學;2015年

5 王志剛;鉆柱自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)和徑向運動誘發(fā)牛頓流體流動的流場分析[D];燕山大學;2015年

6 諶容;智能鉆柱中傳輸線通信系統(tǒng)模型仿真研究[D];西南石油大學;2014年

7 張海莉;深井鉆柱振動縱向動態(tài)響應規(guī)律研究[D];東北石油大學;2015年

8 程世平;深水鉆井平臺鉆柱自動化處理關鍵技術研究[D];青島科技大學;2015年

9 趙荔;石油鉆井鉆柱在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計研究[D];揚州大學;2015年

10 李曉峰;潛孔錘短鉆柱系統(tǒng)振動響應分析[D];中國地質(zhì)大學(北京);2013年

，

本文編號：1495306