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基于Unity3D的岩心钻机虚拟实训系统设计

胡自飞 文国军 王玉丹 赵权 夏雨

胡自飞, 文国军, 王玉丹, 赵权, 夏雨. 基于Unity3D的岩心钻机虚拟实训系统设计[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 222-226. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0325
引用本文: 胡自飞, 文国军, 王玉丹, 赵权, 夏雨. 基于Unity3D的岩心钻机虚拟实训系统设计[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 222-226. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0325
Hu Zifei, Wen Guojun, Wang Yudan, Zhao Quan, Xia Yu. Design of virtual training system for core drill based on Unity3D[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 222-226. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0325
Citation: Hu Zifei, Wen Guojun, Wang Yudan, Zhao Quan, Xia Yu. Design of virtual training system for core drill based on Unity3D[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 222-226. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0325

基于Unity3D的岩心钻机虚拟实训系统设计

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0325
基金项目: 

中国地质大学(武汉)实验技术研究项目 SJ-201813

详细信息
    作者简介:

    胡自飞(1993-), 男, 现正攻读机械工程专业硕士学位, 主要从事虚拟现实、自动控制研究。E-mail:693287638@qq.com

    通讯作者:

    文国军(1978-), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事CAD/CAM、工程地质装备方面研究。E-mail:wenguojun@cug.edu.cn

  • 中图分类号: TP391.9

Design of virtual training system for core drill based on Unity3D

  • 摘要: 大型岩心钻机价格昂贵、操作工序复杂且十分危险,导致传统的培训技术难以高产出操作纯熟的技术人员,同时传统的培训技术以理论学习与直接上机相结合,如此跨越式培训增加了岩心钻机损坏与报废的风险,也提高了培训者自身门槛。基于此,提出了基于Unity3D的岩心钻机虚拟实训系统设计方案,并以XY-4型岩心钻机为例,采用SolidWorks与Maya联合建模、Unity3D进行软件系统开发。Unity3D可模拟出真实工作场景,让系统使用者有身临其境的感觉。实训系统设置4个学习场景:认知视频学习、操作要领学习、单步训练以及整体训练,操作知识环环相扣,人与场景融为一体。

     

  • 图 1  Unity3D系统开发流程

    Figure 1.  Unity3D system development process

    图 2  XY-4型岩心钻机模型示意图

    1.卷扬机; 2.分动箱; 3.回转器; 4.油压卡盘; 5.液压操作系统; 6.变速箱; 7.离合器; 8.动力机

    Figure 2.  Schematic diagram of the XY-4 core drill model

    图 3  岩心钻机虚拟实训系统UI素材

    Figure 3.  Core drill virtual training system UI material

    图 4  系统各场景示意图

    Figure 4.  Schematic diagram of each system

    图 5  贝塞尔曲线点

    Figure 5.  Bezier curve point

    图 6  碰撞检测逻辑

    Figure 6.  Collision detection logic

    图 7  系统运行流程图

    Figure 7.  System operation flow chart

    图 8  培训者实操图

    Figure 8.  Trainer′s actual operation diagram

    表  1  钻机部件交互运动C#伪代码

    Table  1.   Rig component interaction motion C# pseudo code

    C#伪代码
    坐标移动
    <summary>
    <param name="trans">需要移动的对象</param>
    <param name="dir">方向</param>
    <param name="speed">速度</param>
    void PosChange(Transform trans, Vector3 dir, float speed)
    {
    trans.position += dir * Time.deltaTime * speed;
    }
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘凡柏, 任启伟, 伍晓龙, 等.3500 m岩心钻探装备的研制及应用[C]//李艺.第十九届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术交流年会论文集.北京: 地质出版社, 2017: 242-247.
    [2] 王亚.基于知识的岩心钻机参数化设计系统研究[D].南京: 东南大学, 2016.
    [3] 李文秀, 孟义泉, 董向宇, 等.YDX-1型轻便岩心钻机的研制与应用[J].探矿工程:岩土钻掘工程, 2015, 42(2):8-14. http://www.cqvip.com/QK/90665A/20152/663875001.html
    [4] Guberek R, Schneiberg S, Sveistrup H, et al.Application of virtual reality in upper limb rehabilitation[P].Virtual Rehabilitation, 2008.
    [5] Goldstone W.Unity 3.x game development essentials[M].UK:Packt Publishing Ltd., 2011.
    [6] 文国军, 夏雨, 王玉丹, 等.基于Unity3D的水平定向钻机虚拟实训系统设计[J].系统仿真学报, 2020, 32(5):801-807. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=xtfzxb202005006
    [7] 康坤坤, 钱锋, 尤伟星, 等.水平定向钻孔壁稳定性影响因素分析[J].地质科技情报, 2016, 35(2):45-48. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201602011
    [8] 刘全利, 周广言, 白世武, 等.水平定向钻孔剖面测量系统的研制[J].地质科技情报, 2016, 35(2):10-14. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201602003
    [9] 苏楠.基于Unity3D的驾考模拟平台的设计与制作[J].信息与电脑:理论版, 2018(21):96-97. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XXDL201821041.htm
    [10] Jie J, Yang K, Haihui S.Study on the virtual natural landscape walkthrough by using unity 3D[C]//Computational and Information Sciences(ICCIS), 2013 Fifth Internayional Conference on.IEEE, 2013: 1-4.
    [11] 郑贵洲, 晋学领, 彭俊芳.工程勘探钻孔岩心图像管理技术[J].地质科技情报, 2017, 36(2):272-278. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201702036
    [12] 魏育坤.基于Unity3D的虚拟现实交互系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程, 2018(14):45-46. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=0120181105430062
    [13] Jiang Chengwei, Kang Xingwu, Wang Xuping, et al.Development of a virtual equipment training system based on multi-platform integration[P].DEStech Transactions on Computer Science and Engineering, 2018.
    [14] Jae H B, Ae H K.Design and development of Unity3D game engine-based smart SNG(Social Network Game)[J].International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering, 2014, 9(8):261-266. doi: 10.14257/ijmue.2014.9.8.23
    [15] Oboe R, Antonello R, Biral F.Development of a water ski simulator for indoor training with proprioceptive and visual feedback[M].[S.l.]:RELX Group, 2014:35-70.
    [16] 杨睿, 范雯杰, 孙景荣.虚拟实训平台的建设与思考[J].继续教育, 2015, 29(8):38-39. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jxjy201508013
    [17] Zheng Y.Research on virtual experiment system on PLC education based on teaching materials[J].CSEE, 2011:, 216:552-556. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=10.1177/030913259001400103
    [18] 卢春阳, 欧阳志强.XY-4L型岩心钻机的研制与应用[J].地质装备, 2010, 11(1):11-12. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzzb201001002
    [19] 冉灵杰, 宋殿兰, 刘家荣.30 m无循环取样钻机的研制[J].地质科技情报, 2016, 35(5):221. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzkjqb201605031
    [20] 王娇君.基于虚拟现实的化工实验仿真软件开发与应用研究[D].杭州: 浙江大学, 2018.
    [21] Smith M, Maiti A, Maxwell A D, et al.Using unity 3D as the augmented reality framework for remote access laboratories[J].Lecture Notes in Networks and Systems, 2019, 47:581-590. doi: 10.1007/978-3-319-95678-7_64
    [22] Olaverri M C, Errea M J, Diaz A A, et al.Connection of the SUMO microscopic traffic simulator and the unity 3D game engine to evaluate V2X communication-based systems[J].Sensors, 2018, 18(12):4399. doi: 10.3390/s18124399
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  • 收稿日期:  2019-02-27

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