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原文传递道岔转辙设备虚拟拆装训练系统

论文题名：	道岔转辙设备虚拟拆装训练系统
关键词：	道岔转辙设备;虚拟拆装;碰撞检测;训练评估
摘要：	目前，城市轨道交通发展迅猛，道岔转辙设备作为道岔控制系统的执行机构，如何使用好、维护好是保障城轨安全、高效运营的关键所在。传统关于道岔转辙设备使用及维护相关的训练手段落后，经常受到场地和时间的限制，对人力、物力等资源的消耗较大，训练规模也因此受到多种条件的制约，同时还可能存在危险性。鉴于此，本文提出基于虚拟现实技术的道岔转辙设备虚拟拆装训练系统。利用计算机生成一个逼真、可交互的三维虚拟环境，三维可视化虚拟仿真道岔转辙设备的控制原理、拆装操作，再现现场设备动作，一定程度上替代道岔转辙设备的实践训练，提高训练效率，进而提高道岔转辙设备的运营维护水平。本文主要研究工作如下：　　（1）分析了道岔转辙设备的结构特点，在此基础上分析虚拟拆装训练系统中模型特点，同时在逼真性和实时性两个方面与三维动画的模型特点进行分析比较。研究了设备和相关工具模型的建立方法，并从其模型特征和层次结构上对三维模型进行了优化。研究建立设备的动态模型，并在虚拟现实引擎Unity3D中实现。　　（2）研究了虚拟拆装过程中的碰撞检测，包括刚体碰撞、拆装方向和角度检测。研究包围盒碰撞检测技术，并研究在Unity3D引擎中实现零部件模型在拆装操作过程中的碰撞检测。从数学原理上分析研究了在零件拆装过程中方向和角度检测的原理，并研究系统中碰撞检测运行及反馈功能模块，最后实现虚拟拆装交互中的碰撞检测及反馈提示功能。　　（3）研究了虚拟拆装中的三维场景虚拟交互操作方法。首先，分析研究了设备虚拟拆装工艺规划，包括拆装顺序和路径；然后，研究实现基于鼠标和键盘的三维交互，包括零件的拾取、平移、旋转、深度缩放以及在三维场景中的虚拟漫游，同时研究实现虚拟拆装中的图文和语音提示功能；最后，基于 XML技术研究实现虚拟拆装能力评估模型，为后续的训练评估打下基础。　　（4）设计并开发了面向道岔转辙设备的虚拟拆装训练系统。分析了原型系统的功能需求，并进行系统框架设计。分析系统开发工具并搭建运行环境。通过运行道岔转辙设备基础理论知识学习、三维拆装学习、三维拆装训练及能力评估等实例，对系统各功能模块进行验证。
作者：	朱明勋
专业：	机械工程
导师：	何汉武;张滔
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文