本文關(guān)鍵詞：直臂式高空作業(yè)車虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究　出處：《華東理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：直臂式高空作業(yè)車作為船舶行業(yè)應(yīng)用廣泛的特種車輛,在船體焊接、涂裝和除銹等作業(yè)中應(yīng)用廣泛,但由于復(fù)雜的操作性,導(dǎo)致事故率較高。因此,對作業(yè)車操作技能水平提出了較高要求,而傳統(tǒng)教學(xué)培訓(xùn)以教材、視頻和老師帶教的形式,學(xué)員直觀操作性受限。本論文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和半實(shí)物仿真技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)培訓(xùn)中,提高學(xué)員學(xué)習(xí)的主觀能動性,提高培訓(xùn)效率。本文通過研究直臂式高空作業(yè)車在船廠的日常作業(yè)流程,分析培訓(xùn)系統(tǒng)的需求,確立了"教學(xué)、練習(xí)、考核"三大功能模塊;將系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)操作層、業(yè)務(wù)管理層和互動表示層;簡化作業(yè)車變幅機(jī)構(gòu),運(yùn)用D-H方法進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,得到各運(yùn)動關(guān)節(jié)之間的齊次變換矩陣和速度關(guān)系,為虛擬驅(qū)動建立數(shù)學(xué)模型;基于Euler-Bernoulli梁的彎曲振動方程,簡化臂架系統(tǒng)為末端有集中質(zhì)量的箱型截面階梯梁,為模擬平臺振動建立初步振型;以Unity3D、Maya和PhotoShop作為虛擬場景開發(fā)工具,完成虛擬模型及場景的搭建;在.NET2.0平臺上運(yùn)用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法,完成MySQL本地?cái)?shù)據(jù)庫搭建及軟件功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì);根據(jù)作業(yè)車電液控制原理圖,運(yùn)用SIEMENS S7-226CN PLC完成作業(yè)車控制器按鈕功能邏輯編程;完成操作者頭部角度信息與虛擬場景攝像機(jī)位姿映射的藍(lán)牙通訊編程;基于偏振式3D顯示原理,研究并測試上下偏振式立體影像對處理方式;最后運(yùn)用Profiler優(yōu)化工具,優(yōu)化培訓(xùn)系統(tǒng)軟件。在考核模式下,提出的一種對操作及碰撞體分級編碼的方法,運(yùn)用于主觀題的出題和考核評分。本課題的研究成果,將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入傳統(tǒng)教學(xué)培訓(xùn),結(jié)合機(jī)電一體技術(shù),增強(qiáng)了培訓(xùn)的趣味性、實(shí)操性與互動體驗(yàn)感覺,是對傳統(tǒng)教學(xué)培訓(xùn)的一個(gè)補(bǔ)充與提高。
[Abstract]:As a special kind of vehicle widely used in ship industry, straight-arm aerial vehicle is widely used in hull welding, painting and rust removal, but because of its complex operation, the accident rate is high. Higher requirements are put forward to the operation skill level of the homework cart, while the traditional teaching training is in the form of teaching materials, videos and teachers. This paper applies virtual reality technology and hardware-in-the-loop simulation technology to the teaching training to improve the students' subjective initiative. Improve the efficiency of training. Through the research of the daily operation flow of the straight-arm aerial vehicle in the shipyard, the paper analyzes the demand of the training system, and establishes the three function modules of "teaching, practice and examination"; The system is divided into data operation layer, business management layer and interactive presentation layer. The kinematics analysis is carried out by using D-H method, and the homogeneous transformation matrix and the velocity relation between the motion joints are obtained, and the mathematical model for the virtual drive is established. Based on the bending vibration equation of Euler-Bernoulli beam, the box-shaped stepped beam with concentrated mass at the end of the boom system is simplified, and the initial vibration model is established for simulating the vibration of the platform. Using Unity3D Maya and PhotoShop as virtual scene development tools, the virtual model and scene are built. On the platform of. Net 2.0, the MySQL local database and the software function module are designed by using the object oriented design method. According to the schematic diagram of electro-hydraulic control, SIEMENS S7-226CN PLC is used to complete the logic programming of the button function of the controller. The bluetooth communication programming between the angle information of the operator head and the pose mapping of the virtual scene camera is completed. Based on the principle of polarization 3D display, the processing methods of upper and lower polarization stereo images are studied and tested. Finally, using Profiler optimization tools to optimize the training system software. In the examination mode, a method of classifying the operation and collision volume is proposed. The research results of this subject introduce the virtual reality technology into the traditional teaching and training, combined with mechanical and electrical technology to enhance the interest of the training, practical and interactive experience feeling. It is a supplement and improvement to the traditional teaching and training.
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U671-4;TP391.9

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5 高凌，

本文編號：1431976