虛擬場景的三維建模與可視化V1

1、山西省基礎(chǔ)研究計劃項(xiàng)目申報書項(xiàng)目類另k 自然科學(xué)基金 青年科技研究基金項(xiàng)目 名稱：三維數(shù)字化綜采仿真平臺項(xiàng)目申報單位：（蓋章）項(xiàng)目組織單位：（蓋章）申 請人：填報日期：山西省科學(xué)技術(shù)廳制基本信息項(xiàng) 目 基 本 , 息項(xiàng)目名稱研究屬性A基礎(chǔ)研究B使用基礎(chǔ)研究指南領(lǐng)域所屬國家或省級重點(diǎn)學(xué)科名稱所屬國豕或省級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名稱報審學(xué)科學(xué)科1代碼1學(xué)科2代碼2起止年限年 月-年 月申請經(jīng)費(fèi)申 請 者 , 息姓 名性另IJ民族出生年月年月學(xué) 歷學(xué)位身份證號碼畢業(yè)校名專業(yè)畢業(yè)年份學(xué)術(shù)職務(wù)行政職務(wù)通訊地址曾在何國留學(xué)或進(jìn)修技術(shù)職稱現(xiàn)主要研究領(lǐng)域聯(lián)系電話手機(jī)E-mail申請者所在博士點(diǎn)或碩士點(diǎn)名稱申 報 單 位

2、信 息名 稱單位屬性通訊地址郵編法人代表電話法人代碼聯(lián)系人電話傳真E-mail開戶銀行帳號合作單位1.2.摘要項(xiàng)目研究內(nèi)容和意義簡介（限400字內(nèi)）是針對現(xiàn)代化煤礦開采建立起來的數(shù)字化仿真平臺，適用于綜采的生產(chǎn)作業(yè)仿真。為煤礦管理人員 提供了可靠的決策支持。實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)布局展示、礦區(qū)內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造展示、模擬礦井開采、開采過程實(shí) 時仿真、機(jī)械設(shè)備作業(yè)實(shí)時仿真、安全預(yù)警、危險源分析等功能。在山西整合煤礦大規(guī)模開工建設(shè)的推動下，煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資增速將從2010年低點(diǎn)20%回升至2011年25%以上，拉動煤機(jī)設(shè)備行業(yè)超預(yù)期增長。機(jī)械化率提升空間很大。 2015年我國煤炭行業(yè)機(jī)械化率的目標(biāo)為 75%,相

3、比2010年將提升20%, 且不排除機(jī)械化率超預(yù)期的可能。十二五期間，煤炭機(jī)械化開采量CAGR達(dá)到12.8%,遠(yuǎn)超原煤產(chǎn)量CAGR的5.8%,對煤機(jī)設(shè)備需求形成重要支撐。而在整個綜合采煤過程中每個設(shè)備無法實(shí)時和準(zhǔn)確的表達(dá)采煤現(xiàn)實(shí)場景，在以往的設(shè)計過程中，絕大部分煤機(jī)設(shè)備都米用二維平面設(shè)計，這樣容易使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息表達(dá)有誤，不能及時反映米煤面實(shí) 際采煤狀態(tài)，同時，由于沒有相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品三維裝配模型可供分析，給干涉分析及空間設(shè)計帶來困難。而后續(xù)所有的分析， 動態(tài)仿真等方面都是以三維實(shí)體模型為基礎(chǔ)，另外還實(shí)現(xiàn)了動態(tài)交互的設(shè)計的設(shè)計功能，實(shí)現(xiàn)煤機(jī)設(shè)備的三維可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)而提高對采煤設(shè)備和實(shí)際工況分析

4、，具有很大的實(shí)用性于必要性。關(guān)鍵詞（用分號分開，最多 4個）山西整合煤礦虛擬現(xiàn)實(shí)三維可視化項(xiàng)目組主要成員姓名出生 年月性別學(xué)歷學(xué)位職稱職務(wù)專業(yè)所在單位承擔(dān) 任務(wù)省級重點(diǎn)學(xué)科、重 點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名稱曾在何國留 學(xué)或進(jìn)修總?cè)藬?shù)止局副高中級初級博士后博士生碩士生報告正文1 .項(xiàng)目的立項(xiàng)依據(jù)（研究的科學(xué)意義，項(xiàng)目所面向的經(jīng)濟(jì)、社會和科學(xué)技術(shù)自身發(fā)展的需求，發(fā)展關(guān)聯(lián)程度，對解決行業(yè)使用需求的調(diào)研和預(yù)期貢獻(xiàn)，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析）（限2000字內(nèi)）研究的科學(xué)意義：要結(jié)合所報項(xiàng)目的核心內(nèi)容，圍繞研究背景、學(xué)術(shù)價值和使用前景進(jìn) 行撰寫；基礎(chǔ)研究須結(jié)合科學(xué)研究發(fā)展趨勢來論述科學(xué)意義，使用基礎(chǔ)研究須結(jié)合國民經(jīng)濟(jì)

5、 和社會發(fā)展中迫切需要解決的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題來論述其使用前景。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析：圍繞主要研究內(nèi)容和可能的突破點(diǎn)，論述國內(nèi)外研究情況，依次論證項(xiàng)目的創(chuàng)新或研究特色。十二五期間我國原煤產(chǎn)量可能超預(yù)期。 山西整合煤礦批復(fù)產(chǎn)能達(dá)到 8.5億噸，全國大型煤企 在建和規(guī)劃的產(chǎn)能達(dá)到 8億噸，兩者將推動十二五我國原煤產(chǎn)量超預(yù)期，2015年我國原煤產(chǎn)量可能達(dá)到 45億噸。山西整合煤礦開工建設(shè)拉動煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資拐點(diǎn)回升。山西省內(nèi)規(guī)定整合煤礦50%于2010年底前動工建設(shè)，100%于2011年中前動工建設(shè)。山西需求將拉動 2011年煤炭行業(yè) 固定資產(chǎn)投資拐點(diǎn)回升， 我們預(yù)期2011年煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投

6、資增長 25%以上，增速同比提 升5個百分點(diǎn)以上。圖1 ：山西整合產(chǎn)能超預(yù)期圖3孩期山西整合產(chǎn)陲從2012年群放L.2泛鼻D- 1就K產(chǎn)髭翦(HXiI0QCK)2DDOO1900CC 80000CCj屋切煙LO4更由丁聲型白產(chǎn)It量含kSt復(fù)產(chǎn)也IIIXUE 2&12E91 詆HOME F15E根據(jù)我們對山西整合煤礦產(chǎn)能和大礦在建、規(guī)劃產(chǎn)能的預(yù)期，我們認(rèn)為2011-2015年，每年分別有2.5億噸、2億噸、3億噸、3億噸和1.5億噸原煤產(chǎn)量增長，2015年原煤產(chǎn)量達(dá)到 45億噸,超過市場預(yù)期的 40億噸，對煤機(jī)需求提供有力支撐。我國煤炭開采機(jī)械化率還有很大提升空間。機(jī)械化開采既可以提高回采率，

7、提升煤礦生產(chǎn)效率，乜可以降低煤礦安全隱患。根據(jù)煤炭工業(yè)發(fā)展十二五”規(guī)劃（征求意見稿），至 2015年我國煤炭開采機(jī)械化率將至少達(dá)到75%,不排除有進(jìn)一步超預(yù)期的可能性。我們假設(shè)2011-2015年煤炭開采機(jī)械化率逐年遞增，分別為59.5%、62.5%、67%、72% 和 75%。煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資中,改擴(kuò)建的占比一直在 60%左右浮動，我們判斷煤機(jī)設(shè)備需求中更新需求也會超越新建需求，占到50%以上的份額。更新需求是煤機(jī)設(shè)備需求中非常重要的組成部分。據(jù):周研了解，煤機(jī)設(shè)備的使用年限在5年左右，隨著開采地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，對煤機(jī)設(shè)備的要求越來越高，使用年限也越來越短。廣義上的煤機(jī)，按照煤礦開采的

8、順序，主要分為勘探設(shè)備、綜合采掘設(shè)備、提升設(shè)備、洗選設(shè) 備、煤炭安全設(shè)備和其他設(shè)備，以及露天礦設(shè)備等。而狹義上的煤機(jī)則是指煤炭綜合采掘設(shè)備，三機(jī)一架本計劃中主要涉及的是煤炭綜合包括掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)及液壓支架，合稱 采掘設(shè)備。成套化和服務(wù)化是煤機(jī)未來的發(fā)展方向。而現(xiàn)在在現(xiàn)有的成套煤機(jī)綜采裝備制造能力基礎(chǔ)上， 將加大系統(tǒng)整合力度，力求從綜采設(shè)備提供商向系統(tǒng)服務(wù)提供商和開采方案提供商轉(zhuǎn)型。而國際國內(nèi)的主要的煤機(jī)設(shè)備制造廠商都是單一設(shè)備，而不是成套設(shè)備， 所以對于綜采成套化的三維建模和虛擬現(xiàn)實(shí)非常有必要，這樣有助于提高采煤的效率，安全等各方面，山西作為一個煤 磯用量最大的省份，有必要綜合各單

9、一設(shè)備制造廠商，建立一個三維虛擬現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室。在基礎(chǔ)研究方面也比較薄弱，適合我國煤礦地質(zhì)條件的綜采成套沒有建立，沒有完整的設(shè)計理侖依據(jù)，沒有可以供分析和驗(yàn)證的數(shù)字化虛擬樣機(jī)作為支撐，計算機(jī)動態(tài)仿真等方面還處于空白；在元部件可靠性、控制技術(shù)、在截割方式、除塵系統(tǒng)、運(yùn)輸單元、高端支架一體化綜采等核心技術(shù) 方面有較大差距。在以往的綜采設(shè)備的設(shè)計過程中，絕大部分都采用二維平面設(shè)計，為了趕工期，設(shè)計人員往 往直接在老圖紙上刮去尺寸和線條，手工畫上線條，填寫新尺寸，這樣容易使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息表達(dá) 有誤，引起設(shè)計部門和制造工藝部門不必要的信息反復(fù)，同時，由于沒有相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品三維裝配模 型可供分析，給干涉分析及

10、空間設(shè)計帶來困難。而后續(xù)所有的分析，動態(tài)仿真等方面都是以三維實(shí) ，本模型為基礎(chǔ)，使整個設(shè)計過程都是針對實(shí)體特征模型進(jìn)行，擺脫了二維設(shè)計中的局限性。另外還 實(shí)現(xiàn)了動態(tài)交互的設(shè)計的設(shè)計功能，隨時改變控制參數(shù)來滿足自己的要求，具有很大的實(shí)用性于必 要性。實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的運(yùn)動仿真、動態(tài)干涉檢查、關(guān)鍵設(shè)備有限元分析以及優(yōu)化實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的零部件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，為后續(xù)形成綜采設(shè)備配套標(biāo)準(zhǔn) 形成理論依據(jù)建立虛擬的數(shù)字化采煤場景，在不下井的狀態(tài)也可以實(shí)際模擬采煤的整個設(shè)備運(yùn)行的三維建模和虛擬現(xiàn)實(shí)。同時結(jié)合項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容是煤炭綜合采掘設(shè)備（簡稱綜采設(shè)備）II際國內(nèi)

11、單一的設(shè)備提供商整合掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)及液壓支架。同時根據(jù)三維虛擬現(xiàn)實(shí) 寺點(diǎn)研究 三機(jī)一架”中各個單獨(dú)供應(yīng)商之間的最佳搭配，為綜采高效安全提供更好的理論依據(jù)，實(shí) 見完整的綜采數(shù)字化樣機(jī)。為順利完成項(xiàng)目研究任務(wù)，項(xiàng)目承擔(dān)單位主要進(jìn)行了前期技術(shù)準(zhǔn)備工作，對項(xiàng)目的可行性進(jìn)行r調(diào)研，在認(rèn)真研究調(diào)研國內(nèi)外三維建模和虛擬現(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)的的基礎(chǔ)上，結(jié)合綜采設(shè)備廠家和煤礦實(shí) I示情況進(jìn)行設(shè)計，使整個項(xiàng)目更加科學(xué)合理，結(jié)合本單位實(shí)際情況，確立了適當(dāng)?shù)难芯柯肪€，提出了總體設(shè)計思路，并成功的付諸實(shí)施。到目前為止，本項(xiàng)目已完成三機(jī)一架”資料收集以及虛擬現(xiàn)莢論證工作。車間援別的集成制造MES集成工具虛報人機(jī)工程釬落D

12、PM Ergo/Human機(jī)器人應(yīng)用仿真Robotic上產(chǎn)蜜堂流程方更應(yīng)用QUEST全3D數(shù)字化仿直 虛擬蓑配過程伉直DPM AssemblyEngineering HUUidiA附主要參考文獻(xiàn)目錄：（限700字內(nèi)）（國內(nèi)外最有代表性、權(quán)威性、時效性的論文或者著作 資料，注意參考文獻(xiàn)的格式應(yīng)規(guī)范）術(shù)語和縮寫PLM :產(chǎn)品生命周期管理：Product Lifecycle Management的縮寫。管理跨產(chǎn)品整個生命周期所有數(shù)據(jù)的過程。擴(kuò)展了產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的概念，能管理產(chǎn)品配置和產(chǎn)品數(shù)據(jù)如何使用于后續(xù)的生命周期階段：生產(chǎn)、運(yùn)營、支持、回收，以及管理和產(chǎn)品相關(guān)的hMM過程數(shù)據(jù)。ARC Ad

13、visory Group 定義了 PLM 的六個組件：innovation and portfolio management、項(xiàng)目和Program 管理、 協(xié)同設(shè)計、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、制造流程規(guī)劃、 服務(wù)和支持管理。CATIA :法國達(dá)索系統(tǒng)公司的 CAD解決方案。Pro/E :美國參數(shù)技術(shù)公司的 CAD解決方案。DELMIA :達(dá)索系統(tǒng)公司的數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案。Division :美國參數(shù)技術(shù)公司的數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)解決方案。CAD :計算機(jī)輔助設(shè)計：Computer Aided Design的縮寫。DMU :數(shù)字樣機(jī)：Digital Mock Up 的縮寫（也稱電子樣機(jī)），以電子形式表達(dá)完整產(chǎn)品的

14、實(shí) 體建模能力。能在三維環(huán)境中為設(shè)計人員提供相互交流的參考數(shù)據(jù)。能用于檢查部件 的干涉或沖突問題，減少制造物理模型，從而減少開發(fā)時間和成本。BOM :Bill Of Material的縮寫，用于表示高層組件、裝配、產(chǎn)品或系統(tǒng)的一個層次化的，子 裝配、組件或物料的清單。2 .項(xiàng)目的研究內(nèi)容、研究目標(biāo)、以及擬解決的關(guān)鍵問題：（詳細(xì)闡述圍繞地方或行業(yè)需求所要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題的內(nèi)涵。主要研究內(nèi)容要圍繞關(guān)鍵科學(xué)問題，系統(tǒng)、有機(jī)地形成一個整體來詳細(xì)闡述，重點(diǎn)要突出，避免分散或拼盤現(xiàn)象。）（限1000字內(nèi)）研究內(nèi)容：應(yīng)突出重點(diǎn)，工作量要適度，要保證資助的經(jīng)費(fèi)基本夠用，計劃時間內(nèi)可以完成 目標(biāo)。研究目標(biāo)：應(yīng)

15、是有所創(chuàng)新的理論、重要結(jié)論。擬解決的關(guān)鍵問題：是相對難以解決的關(guān)鍵問題，是項(xiàng)目的真正難點(diǎn)所在，要仔細(xì)分析其理 由并給出解決問題的措施?；贛B鼓術(shù)的數(shù)字化制造是以三維模型的數(shù)字化定義為使用依據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計/制造過程的數(shù)據(jù)共享和集成，全面實(shí)施設(shè)計 /制造的并行工程；建立數(shù)字化體系，采用三維設(shè)計及裝配過程仿真， 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工裝和零部件的三維數(shù)字化設(shè)計/制造；全面實(shí)現(xiàn)綜采成套設(shè)備和單一設(shè)備制造廠制造數(shù)據(jù)共享、集成和管理；綜采成套設(shè)備三維設(shè)計：建立三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)設(shè)計的數(shù)字化，建立工藝資源庫和專家知識庫，形成快速工藝設(shè)計能力。特殊零部件設(shè)計制造：使用先進(jìn)的復(fù)合材料設(shè)計、制造、分析專用軟件，根據(jù)

16、綜采成套設(shè)備設(shè)計技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)成型過程、鋪疊、厚度預(yù)知、性能預(yù)測、缺陷預(yù)知等工藝過程的仿真；進(jìn)行復(fù) 材零件和復(fù)材部件的數(shù)字化預(yù)裝配和裝配過程的仿真。綜采成套設(shè)備三維虛擬裝配：使用先進(jìn)的裝配仿真軟件，建立裝配工藝設(shè)計驗(yàn)證仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)裝配過程仿真和工藝設(shè)計驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)和PDM勺集成。使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，建立裝配現(xiàn)場數(shù)字化可視系統(tǒng)，取代現(xiàn)行的二維產(chǎn)品圖紙和抽象文字性工藝文件，使得工人方便直觀地進(jìn)行裝配作業(yè)。利用三維數(shù)字化產(chǎn)品定義，建立虛擬的產(chǎn)品維護(hù)培訓(xùn)和工程技術(shù)支援?dāng)?shù)字化產(chǎn)品支援和服務(wù)系統(tǒng)提供對礦井操作員、維護(hù)人員、 管理人員等方面人員的在線培訓(xùn)支持。性能工程師培訓(xùn)課程包括操作，工作原理等方面。建立

17、基于協(xié)同工作平臺的綜采成套設(shè)備在線技術(shù)出版物管理系統(tǒng)，包括：維護(hù)大綱、培訓(xùn)資料、技術(shù)資料、維護(hù)手冊、故障隔離手冊、 零件圖解目錄、維護(hù)提示、服役中活動報告、服務(wù)信件以及臨時修改等完備的技術(shù)資料。從綜采業(yè)務(wù)使用角度，本項(xiàng)目的實(shí)施目標(biāo)為：建立虛擬和仿真驗(yàn)證的環(huán)境、實(shí)現(xiàn)基于三維的產(chǎn)品數(shù)字化虛擬制造和驗(yàn)證；全三維的虛擬仿真；實(shí)現(xiàn)設(shè)計、制造并行。減少協(xié)調(diào)時間、提高設(shè)計速度、減少錯誤和更改；實(shí)現(xiàn)面向制造的設(shè)計；實(shí)現(xiàn)面向維護(hù)的設(shè)計；實(shí)現(xiàn)面向使用的設(shè)計；探索建立和形成適應(yīng)于數(shù)字化虛擬制造和仿真的規(guī)范；3 .擬采取的研究方案及可行性分析（闡述學(xué)術(shù)思路、試驗(yàn)手段、技術(shù)途徑，和國內(nèi)外同類研 究相比的特色和取得突破的

18、可行性分析等）（限1500字內(nèi)）研究方法：要有特色、有創(chuàng)新，如把經(jīng)典方法和最新技術(shù)相結(jié)合，要描述細(xì)節(jié)。技術(shù)路線：要明確、清晰，讓人一目了然。關(guān)鍵技術(shù)：要切中要害，利用該關(guān)鍵技術(shù)可以解決上述的關(guān)鍵技術(shù)難題?？尚行苑治觯阂峁┐_實(shí)可行的理由（從原理上、方法上、技術(shù)上及前期研究經(jīng)驗(yàn)等方面說 明）。3D數(shù)字化環(huán)境利用“數(shù)字樣機(jī)”的三維數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于三維數(shù)據(jù)信息的3D使用規(guī)劃，可以進(jìn)行：零件的加工3D工藝及仿真、驗(yàn)證裝配件的裝配3D工藝及仿真、驗(yàn)證加工或裝配工位3D工藝規(guī)劃及仿真、驗(yàn)證裝配線或生產(chǎn)線3D工藝規(guī)劃及仿真、驗(yàn)證礦井綜采的3眥劃及仿真、驗(yàn)證planning startProduce start

19、Reduction in time to market而且，在進(jìn)行各種工藝規(guī)劃、仿真和驗(yàn)證的同時，可以生成 3D的、圖形化的工藝文檔和過程演示視頻，使工藝方案的評審更加直觀和科學(xué)。如果條件具備，可以生成3D可視化的AO （裝配大綱）和動態(tài)的操作說明，發(fā)放到生產(chǎn)現(xiàn)場供工作人員使用，提高工作效率，減少失誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量。此外，還可生成3D維護(hù)手冊，提高產(chǎn)品服務(wù)和支持的質(zhì)量。3虛擬場景可以幫助煤礦建立一個完整的3D數(shù)字環(huán)境，并結(jié)合人機(jī)工程模塊， 將虛擬的人體模型放置到數(shù)字化環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)行人機(jī)工效的評估，同時結(jié)合QUEST模塊，進(jìn)行人員流、物流以及生產(chǎn)線的分析、模擬，從而真實(shí)反映產(chǎn)品從零件到裝配、到工

20、位、到流水線、到工廠的 生產(chǎn)過程，直觀分析產(chǎn)品的可制造性、可達(dá)性、可拆卸性和可維護(hù)性，并生成相關(guān)的分析報 告，為企業(yè)的決策提供支持。DELMIA數(shù)字制造工藝-裝配仿真工具 （DPM Assembly）是一個強(qiáng)大的進(jìn)行裝配工藝規(guī)劃、 裝配可視化和仿真校驗(yàn)的3D工具。作為裝配設(shè)計工具，DPM Assembly使得多級裝配順序、零件裝配路徑和裝配工藝文檔的處理變得非常便利。設(shè)計和制造工程師能夠使用DPMAssembly來分析裝配規(guī)劃中遇到的各種問題，確定最好的裝配工藝，確定產(chǎn)品維護(hù)過程中最 優(yōu)的拆卸和重組順序。仿真過程和數(shù)據(jù)可以記錄下來，作為車間操作指令、產(chǎn)品維護(hù)操作指 令和培訓(xùn)教材。DPM Ass

21、embly具有簡單易用的圖形用戶界面，可以在其中同時處理裝配、工具、機(jī)器人和工 人等多種任務(wù)。程序步驟定義好后可以鏈接到模型中，當(dāng)步驟改變后，模型會自動更新。同 時，DELMIA 具有強(qiáng)大的分析功能，可以分析距離、重心、體積、面積等幾何信息，也可以 分析裝配件之間的截面、間隙、碰撞分析。主要特點(diǎn)：面向裝配的設(shè)計（DFA）基于3D的工藝規(guī)劃，可以驗(yàn)證零部件的可裝配性；面向維護(hù)的設(shè)計（DFM）-從維修的角度來評估產(chǎn)品的設(shè)計；主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)容：產(chǎn)品和裝配分析創(chuàng)建裝配順序裝配優(yōu)化裝配分析碰撞檢查在無縫集成的3D環(huán)境中：講行工藝設(shè)計、細(xì)化和驗(yàn)證裝配工藝規(guī)劃的驗(yàn)證碰撞分析碰撞分析/接觸分析/間隙分析截面分析2

22、湃口 3醵面分析單截面（Single ） /薄片（Slice ） /長方形（Box）任意形式的2D&3DM量距離/最小距離/長度重量/慣量/體積/面積歷史數(shù)據(jù)儲存以及實(shí)時計算可以分析出兩個零件或同一零件不同版本之間的區(qū)別空間范圍分析（Band Analysis ）自動創(chuàng)建無干涉的拆裝路徑仿真記錄可以添加文字注釋等信息，利于交流可以添加文字、圖形注釋信息可以添加視角變化動畫和超級鏈接（Hyperlink ）數(shù)字化裝配工藝裝配過程仿真由于大型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)零件數(shù)量多，裝配關(guān)系極其復(fù)雜，又需要有大量的制造資源支持，致使裝 配工藝設(shè)計難度很大，僅憑工藝工程師的個人的經(jīng)驗(yàn)，在數(shù)字化裝配工藝過程設(shè)計中就難免 會

23、有各種工藝設(shè)計錯誤或工藝設(shè)計不合理的情況，如果這些錯誤在產(chǎn)品實(shí)際裝配過程才發(fā)現(xiàn) 的話，就會造成大量的產(chǎn)品、資源返工和工藝修改，甚至整個工藝布局和裝配流程的調(diào)整， 給制造周期、生產(chǎn)成本等都將帶來不可估量的損失。所以三維數(shù)字化裝配過程仿真是產(chǎn)品實(shí) 物在實(shí)施裝配以前對裝配工藝進(jìn)行驗(yàn)證的最佳方法，它時間短、費(fèi)用低。4 .本項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處：（限500字內(nèi)）創(chuàng)新：分為原始創(chuàng)新和跟蹤創(chuàng)新，包括提出新的的學(xué)說、理論，對原有理論的完善；采用新 技術(shù)、新方法解決科學(xué)問題。創(chuàng)新的表述應(yīng)概括、精煉。特色：國內(nèi)第一個綜采虛擬現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目創(chuàng)新：三維虛擬數(shù)字化綜采平臺是針對現(xiàn)代化煤礦開采建立起來的數(shù)字化仿真平臺，適用于

24、綜采的生產(chǎn)作業(yè)仿真。為煤礦管理人員提供了可靠的決策支持。實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)布局展示、礦區(qū) 內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造展示、模擬礦井開采、開采過程實(shí)時仿真、機(jī)械設(shè)備作業(yè)實(shí)時仿真、安全預(yù)警、 危險源分析等功能。如下實(shí)現(xiàn)都是在煤機(jī)和煤礦結(jié)合項(xiàng)目中是第一位。實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的運(yùn)動仿真、動態(tài)干涉檢查、關(guān)鍵設(shè)備有限元分析以及優(yōu)化實(shí)現(xiàn)綜采設(shè)備成套的零部件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，為后續(xù)形成綜采設(shè)備配套標(biāo)準(zhǔn) 形成理論依據(jù)建立虛擬的數(shù)字化采煤場景，在不下井的狀態(tài)也可以實(shí)際模擬采煤的整個設(shè)備運(yùn)行5 .預(yù)期研究成果（包括發(fā)表相關(guān)論文、申請發(fā)明專利、人才培養(yǎng)、對學(xué)科學(xué)位建設(shè)作用等,要求有具體的考核指標(biāo)和人才培

25、養(yǎng)計劃）：（限500字內(nèi)）包括研究結(jié)果和成果兩部分。 研究結(jié)果要和預(yù)期目標(biāo)相吻合，要描述可能獲取的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 （不是重復(fù)研究內(nèi)容）。研究成果包括：理論成果（論文、專著、科技獎勵） ；方法成果（論文、 專利、科技獎勵）；技術(shù)成果（儀器或裝備原型、工藝、發(fā)明專利、科技獎勵） ；人才培養(yǎng)（相 關(guān)的學(xué)位論文等）。在協(xié)同環(huán)境中，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫中存儲的設(shè)計信息，進(jìn)行綜采設(shè)備裝配仿真驗(yàn)證。1、裝配干涉的仿真。在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設(shè)計好的裝配工藝流程，通過對每個零件、成品和組件的移動、定位、 夾緊和裝配過程等進(jìn)行產(chǎn)品和產(chǎn)品、產(chǎn)品和工裝的干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時報 警，并示給出干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝

26、設(shè)計人員查找和分析干涉原因。該項(xiàng)檢查是零 件沿著模擬裝配的路徑，在移動過程中零件的幾何要素是否和周邊環(huán)境有碰撞。在三維環(huán)境 中，檢查過程非常直觀，如圖所示。*1X1甘僧W raiE MFFW 1ft Ml-1 1Hm W Wl 4Hg 射助虹 收郵*的.I MDUHl 忸 T，J IbcOLW . 口 AubXJfl 上11 ijJT建 Hcrq.DlfntKinfiTz宕kIpnjimLJiUa 4力ffl”才一后-11以HW 12M. *n f】Iio flii cm地q二1Ali HXuISMAldr H pZT, qF(nttr1? r .w 7啊一口后Ej二EH;TJ dtedwn?

27、西J-磔# I4 ，?：之* *mi口wrlwt I r*vr /n 1圖.裝配干涉的仿真2、裝配順序的仿真。在虛擬環(huán)境中，依據(jù)設(shè)計好的裝配工藝流程，對產(chǎn)品裝配過程和拆卸過程進(jìn)行三維動態(tài)仿真, 驗(yàn)證每個零件按設(shè)計的工藝順序是否能無阻礙的裝配上去，以發(fā)現(xiàn)工藝設(shè)計過程中裝配順序 設(shè)計的錯誤。雖然配順序設(shè)計是按先里后外的原則設(shè)計的，但實(shí)際裝配時候就發(fā)現(xiàn)有零件裝 不上去，無奈只有拆除別的零件，來先裝這個零件，如圖 .所示。 I - A r ,| Al- n J.lli| 史兒|, I ,|耳也直件口 5口 fll用出看第口 in ID皿f*的）多工塞2- L? 包伊口”工電酷區(qū)受由W鳳卮巳,S西疝麗后

28、穌而加語贏嬴手曲 3洞，J梯HHn&SH熙IMLLKM上fltt里電包!酬a TI 0e蜴收回.整H幃亨sbw第中*%tT簟容的迎髓器時因圖.裝配順序的仿真3、人機(jī)工程的仿真。產(chǎn)品裝配的過程，少不了人的參和，產(chǎn)品移動的過程也就是人動作的過程。在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工 裝結(jié)構(gòu)環(huán)境中，按照工藝流程進(jìn)行裝配工人可視性、可達(dá)性、可操作性、舒適性以及安全性 的仿真。將標(biāo)準(zhǔn)人體的三維模型放入虛擬裝配環(huán)境中，針對零件的裝配，對工人以下工作特 性進(jìn)行分析，如圖.所示?？梢曅裕皇欠窨吹靡?，看多大范圍?？蛇_(dá)性；工人的身體或肢體是否能到達(dá)裝配位置。可操作性；空間大小或零件重量是否便于工人操作。舒適性；工人承受的負(fù)荷以及操作時

29、間（次數(shù)）是否使工人容易疲勞。安全性；工人在較高的位置操作等。圖.人機(jī)工程的仿真4、可視化裝配和人員培訓(xùn)。以上裝配過程的三維數(shù)字化仿真文件（或制作成AVI文件），可以在生產(chǎn)現(xiàn)場指導(dǎo)工人對飛機(jī)進(jìn)行裝配，幫助工人直觀了解裝配全過程，實(shí)現(xiàn)可視化裝配。也可用于維護(hù)人員的上崗前培 訓(xùn)。5、虛擬數(shù)字化采煤工作面仿真。在工廠三維工藝布局中，放入產(chǎn)品、工人，按照已經(jīng)設(shè)計好的裝配工藝流程進(jìn)行產(chǎn)品、資源、 流程及操作者之間溶為一體的三維動態(tài)仿真。通過仿真功能使車間布局更加符合工藝布局原 則：1）遵循工藝規(guī)程原則；2）最短路線原則；保證各個工位之間、各個設(shè)備之間，物料和人員流動的距離最短，采用最優(yōu)的工藝流程， 使物

30、流過程合理，不發(fā)生交錯和混亂。從而做到物流暢通、物流時間少，費(fèi)用低。3）生產(chǎn)力均衡的原則；4）充分利用空間和場地的原則；5）方便運(yùn)輸?shù)脑瓌t；6）安全和環(huán)保的原則；7）快速重組的原則；6 .工作基礎(chǔ)（和本項(xiàng)目相關(guān)的研究工作積累和已取得的研究工作成績）：（限500字內(nèi)）3D設(shè)計基礎(chǔ)工程設(shè)計基礎(chǔ)綜采設(shè)備基礎(chǔ)虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)協(xié)同設(shè)計平臺基礎(chǔ)7 .工作條件（包括已具備的實(shí)驗(yàn)條件，尚缺少的實(shí)驗(yàn)條件和擬解決的途徑，包括利用國家或 省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和部門開放實(shí)驗(yàn)室的計劃和落實(shí)情況）：（限500字內(nèi)）軟件部分CATIADELMIAPro/EDivision協(xié)同設(shè)計平臺硬件部分企業(yè)級工作站8 .申請者和項(xiàng)目組主要成員的學(xué)

31、歷和研究工作簡歷。（限1000字內(nèi)）近期出版的主要著作目錄（填寫格式：第x作者（申請人名）書名出版者年份）；近期發(fā)表的主要論文目錄（填寫格式：第x作者（申請人名）題目刊名年份卷（期）頁 碼，論文被收錄引用情況影響因子區(qū)間學(xué)科類別）；學(xué)術(shù)獎勵情況（需說明排名順序）；青年基金申請者還應(yīng)注明學(xué)位論文名稱及導(dǎo)師姓名和工作單位；申請者已發(fā)表主要論文復(fù)印件首頁（限5篇，和申請書一并裝訂成冊）；應(yīng)包括申請者及所有成員的信息。項(xiàng)目分階段計劃進(jìn)度（時間精確到月）時間區(qū)間計劃進(jìn)度及完成的主要研究工作年 月到 年 月年 月到 年 月年 月到 年 月年 月到 年 月申請者承擔(dān)國家和省、部級其它研究項(xiàng)目的情況（包括86

32、3計劃、973計劃、攻關(guān)計劃及各部委、省市任務(wù)等）計劃類別項(xiàng)目名稱起止年月負(fù)責(zé)或參加進(jìn)展或完成情況申請者承擔(dān)國家和省自然（青年）科學(xué)基金項(xiàng)目的情況批準(zhǔn)號項(xiàng)目名稱起止年月負(fù)責(zé)或參加進(jìn)展或完成情況對申請者負(fù)責(zé)的前一個已結(jié)題的省基金資助項(xiàng)目（批準(zhǔn)號及名稱）完成情況、后續(xù)研究進(jìn)展及和本申請項(xiàng)目的關(guān)系加以詳細(xì)說明。另附已結(jié)題項(xiàng)詢究工作總結(jié)摘要（300字）及發(fā)表主要相關(guān)論文首頁復(fù)印件（限 5篇）。項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)預(yù)算單位：萬元經(jīng)費(fèi)來源預(yù)算經(jīng)費(fèi)支出預(yù)算科目預(yù)算數(shù)科目預(yù)算數(shù)項(xiàng)目投資合計支出預(yù)算合計一、申請省科技廳撥款一、人員費(fèi)二、單位自籌其中：項(xiàng)目負(fù)責(zé)人三、其它主要研究人員二、設(shè)備費(fèi)1.購置費(fèi)2 .試制費(fèi)三、能源材

33、料費(fèi)四、實(shí)驗(yàn)外協(xié)費(fèi)五、資料及印刷費(fèi)K、會議差旅費(fèi)1.會議費(fèi)2 .差旅費(fèi)七、項(xiàng)目管理費(fèi)八、其他費(fèi)用說明：項(xiàng)目組成員所在單位人員工資由財政支付的不得在資助項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)中列支人員費(fèi)。專家推薦意見（青年科技研究基金需填寫此項(xiàng)，由兩名具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)的同行專家推薦，項(xiàng)目組成員不能作為推薦人）。推薦意見應(yīng)包括：專家關(guān)于項(xiàng)目選題、項(xiàng)詢究的科學(xué)價值和使用價值，以及項(xiàng)目申請 者科研基礎(chǔ)、研究能力、科研態(tài)度及研究條件等方面的評價。推薦人（簽章）專業(yè)技術(shù)職務(wù)專業(yè)單位專家聲明，本人熟悉該項(xiàng)詢究領(lǐng)域， 認(rèn)真審閱了項(xiàng)目申報書全部內(nèi)容， 對其選題、項(xiàng)目研究的科學(xué)性和研究價值進(jìn)行了客觀評價，嚴(yán)格遵守保密和回避義務(wù)，同意推薦。

34、推薦人（簽章）專業(yè)技術(shù)職務(wù)專業(yè)單位專家聲明，本人熟悉該項(xiàng)目研究領(lǐng)域， 認(rèn)真審閱了項(xiàng)目申報書全部內(nèi)容，對其選題、項(xiàng)目研究的科學(xué)性和研究價值進(jìn)行了客觀評價，嚴(yán)格遵守保密和回避義務(wù)，同意推薦。單位學(xué)術(shù)委員會或?qū)＜医M意見（自然科學(xué)基金和青年科技研究基金均需填寫此項(xiàng)）須就項(xiàng)目選題、項(xiàng)目研究的科學(xué)價值和使用價值，預(yù)期研究結(jié)果，以及項(xiàng)目組的研究基礎(chǔ)、研究能力及研究條件等進(jìn)行全面評價，寫出具體明確的推薦意見。學(xué)術(shù)委員會主任或?qū)＜医M組長（簽章）申請者承諾:我保證申請書內(nèi)容的真實(shí)性。 如果獲得計劃資助，我將履行項(xiàng)目負(fù)責(zé)人職責(zé)， 嚴(yán)格遵守 科技廳的有關(guān)規(guī)定， 切實(shí)保證研究工作時間， 認(rèn)真開展工作，按時報送有關(guān)材料。

35、 若填報失 實(shí)和違反規(guī)定，本人將承擔(dān)全部責(zé)任。簽字：項(xiàng)目組主要成員承諾：我保證有關(guān)申報內(nèi)容的真實(shí)性。如果獲得計劃資助，我將嚴(yán)格遵守科技廳的有關(guān)規(guī)定，切實(shí)保證研究工作時間，認(rèn)真開展工作，及時向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人報送有關(guān)材料。若個人信息失實(shí),執(zhí)行項(xiàng)目中違反規(guī)定，本人將承擔(dān)相關(guān)責(zé)任。編R姓名工作單位項(xiàng)目分工每年工作時間（月）簽字12345678910申報單位及合作單位承諾:已按有關(guān)規(guī)定對申請人的資格和申請書內(nèi)容進(jìn)行了審核，同意申報。申請項(xiàng)目如果獲得計劃資助， 我單位保證對計劃實(shí)施所需要的人力、物力和工作時間等條件給予保障，嚴(yán)格遵守和督促項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和 項(xiàng)目組成員以及本單位項(xiàng)目管理部門執(zhí)行科技廳的有關(guān)規(guī)定，并及時報送有關(guān)材料。申報單位公章合作單位公章1合作單位公章2日期:日期:日期:申報須知一、項(xiàng)目申報單位必須