基于虚拟现实与数字孪生技术的综采工作面直线度求解

作     者：闫泽文 谢嘉成 李素华 沈卫东 王怡荣 王学文 YAN Zewen;XIE Jiacheng;LI Suhua;SHEN Weidong;WANG Yirong;WANG Xuewen

作者机构：太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 新加坡国立大学设计与工程学院新加坡119077 

基　　金：国家自然科学基金项目(52004174) 中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2022A014) 山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”资助项目(202101020101021) 

出 版 物：《工矿自动化》 (Journal Of Mine Automation)

年 卷 期：2023年第49卷第2期

页      码：31-37页

摘      要：直线度问题是综采工作面智能化建设的卡脖子问题之一,解决该问题的关键在于刮板输送机或者液压支架群的位姿获取。目前针对综采工作面直线度的研究大多是对液压支架和刮板输送机的直线度分别进行讨论,存在成本高、实现困难等问题。针对该问题,基于虚拟现实(VR)与数字孪生(DT)技术对综采工作面直线度求解方法进行探索,将液压支架、浮动连接机构、刮板输送机看作一个系统来进行整体考虑,搭建了综采工作面直线度求解框架,主要分为机理解析、模型构建、融合推演、重构监测、预测控制5个步骤。指出综采支运装备相对位置关系分析的关键在于连接液压支架底座与刮板输送机的浮动连接机构,根据浮动连接机构的运动特性将其简化为机器人模型,进行正逆向运动解析;依据真实的煤层环境,在Unity3D中建立基于关节的综采支运装备运动仿真模型,构建VR场景,实现虚实映射;通过非接触式视觉传感器、虚拟传感器、虚实融合等技术,融合传感器及点云信息进行支运装备位姿推演;利用虚实交互技术,联合真实物理场景构建DT系统,实现综采工作面虚拟监测;在虚拟场景中对保证直线度所需的推移行程进行预测,并将其反馈至物理场景中进行直线度控制。

主 题 词：综采工作面 直线度控制 数字孪生 虚拟现实 虚实映射 虚实交互 

学科分类：081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 

D　O　I：10.13272/j.issn.1671-251x.18066

馆 藏 号：203118540...