虛擬場景的三維建模與可視化V1

1、山西省基礎(chǔ)研究計劃項目申報書項目類別：自然科學(xué)基金口青年科技研究基金項目名稱:三維數(shù)字化綜采仿真平臺項目申報單位：（蓋章）項目組織單位：（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 目 基 本 信 息項目名稱研究屬性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學(xué)科名稱所屬國家或省級重點實驗室名稱報審學(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)費申 請 者 信 息姓名性別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)或進修技術(shù)職稱現(xiàn)主要研究領(lǐng)域聯(lián)系電話手機E-mail申請者所在博士點或碩士點名稱申 報 單 位 信 息名稱

2、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.項目研究內(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 時仿真、機械設(shè)備作業(yè)實時仿真、安全預(yù)警、危險源分析等功能。2010年低點20%回升75%，相比2010年將提升20%，CAGR達到12.8%，遠超原煤產(chǎn)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 至2011年25%以上，拉動煤機設(shè)備行業(yè)超預(yù)期增長。摘機械化率提升空間

3、很大。2015年我國煤炭行業(yè)機械化率的目標為希 且不排除機械化率超預(yù)期的可能。十二五期間，煤炭機械化開采量 要量CAGR的5.8%，對煤機設(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)備無法實時和準確的表達采煤現(xiàn)實場景，在以往的設(shè)計過程中，絕大部分煤機設(shè)備都采用二維平面設(shè)計，這樣容易使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等信息表達有誤，不能及時反映采煤面實 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體模型為基礎(chǔ)，另外還實現(xiàn)了動態(tài)交互的設(shè)計的設(shè)計功能，實現(xiàn)煤機設(shè)備的三維可視化和虛擬現(xiàn)實進而提高對采煤設(shè)備和實際工況分析，具有很大

4、的實用性于必要性。關(guān)鍵詞（用分號分開，最多 4個）山西整合煤礦虛擬現(xiàn)實三維可視化項目組主要成員姓名出生 年月性別學(xué)歷學(xué)位職稱學(xué)術(shù) 職務(wù)專業(yè)所在單位承擔 任務(wù)省級重點學(xué)科、重 點實驗室名稱曾在何國留 學(xué)或進修總?cè)藬?shù)正咼副高中級初級博士后博士牛碩士生報告正文1. 項目的立項依據(jù)（研究的科學(xué)意義，項目所面向的經(jīng)濟、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，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 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

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，論述國內(nèi)外研究情況，依次論證項目的創(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)能達到 8.5億噸，全國大型煤企在建和規(guī)劃的產(chǎn)能達到 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)投資拐點回升， 我們預(yù)期2011年煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資增長

6、25%以上，增速同比提 升5個百分點以上。圖仏 山西整合產(chǎn)能超預(yù)期圖2預(yù)期山西整合產(chǎn)誕從2D仁年釋放SSErM HI產(chǎn)血整嵌產(chǎn)at94000800007Q0CK）涇丸000£刖000二刖 BOO2（00010000煤住產(chǎn)魅山西基汁釋St產(chǎn)駄（億盹*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)量達到 45億噸,超過市場預(yù)期的 40億噸，對煤機需求提供有力支撐。我國煤炭開采機械化率還有很大提升空間。機械化開采既可以提高回采率，提升煤礦生產(chǎn)效率，也可以降低煤礦安全隱

7、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年我國煤炭開采機械化率將至少達到75%，不排除有進一步超預(yù)期的可能性。我們假設(shè)2011-2015年煤炭開采機械化率逐年遞增，分別為煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資中,求也會超越新建需求，占到59.5%、62.5%、67%、72% 和 75%改擴建的占比一直在 60%左右浮動，我們判斷煤機設(shè)備需求中更新需50%以上的份額。更新需求是煤機設(shè)備需求中非常重要的組成部分。據(jù)調(diào)研了解，煤機設(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，按照煤礦開采的順序，主要分為勘探設(shè)備、綜合采掘設(shè)備、提升設(shè)

8、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。而狹義上的煤機則是指煤炭綜合采掘設(shè)備，包括掘進機、采煤機、刮板輸送機及液壓支架，合稱 采掘設(shè)備。三機一架”。本計劃中主要涉及的是煤炭綜合成套化和服務(wù)化是煤機未來的發(fā)展方向。而現(xiàn)在在現(xiàn)有的成套煤機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 機用量最大的省份，有必要綜合各單一設(shè)備制造廠商，建立一個三維虛擬現(xiàn)實的實驗

9、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)計理論依據(jù)，沒有可以供分析和驗證的數(shù)字化虛擬樣機作為支撐，計算機動態(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 有誤，弓I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，給干涉分析及空間設(shè)計帶來困難。而后續(xù)所有的分析，動

10、態(tài)仿真等方面都是以三維實 體模型為基礎(chǔ)，使整個設(shè)計過程都是針對實體特征模型進行，擺脫了二維設(shè)計中的局限性。另外還 實現(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，具有很大的實用性于必 要性。實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的運動仿真、動態(tài)干涉檢查、關(guān)鍵設(shè)備有限元分析以及優(yōu)化 實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的零部件模塊化、標準化、系列化，為后續(xù)形成綜采設(shè)備配套標準 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)也可以實際模擬采煤的整個設(shè)備運行的三維建模和虛擬現(xiàn)實。 同時結(jié)合項目研究的主要內(nèi)容是煤炭綜合采掘設(shè)備（簡稱綜采設(shè)備） 國際國內(nèi)單一的設(shè)備提供商整合掘進機、采煤機、

11、刮板輸送機及液壓支架。同時根據(jù)三維虛擬現(xiàn)實三機一架”中各個單獨供應(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)，實為順利完成項目研究任務(wù)，項目承擔單位主要進行了前期技術(shù)準備工作，對項目的可行性進行了調(diào)研，在認真研究調(diào)研國內(nèi)外三維建模和虛擬現(xiàn)實經(jīng)驗的的基礎(chǔ)上，結(jié)合綜采設(shè)備廠家和煤礦實 際情況進行設(shè)計，使整個項目更加科學(xué)合理，結(jié)合本單位實際情況，確立了適當?shù)难芯柯肪€，提出 了總體設(shè)計思路，并成功的付諸實施。到目前為止，本項目已完成三機一架”資料收集以及虛擬現(xiàn)實論證工作。制造虛擬人機工程訐佑DPM Ergo/HumanMES集戍工具Process Engineer機器人應(yīng)用仿真Robotic土

12、產(chǎn)琵違法耀芳真應(yīng)冃QUEST全3D數(shù)字化仿直 虛擬慕匪過程仿直DPM Assemblyf車間級別的集咸1Engineering HUUidiA附主要參考文獻目錄：（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 Man ageme nt 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)、運營、支持、回收，以及管理和產(chǎn)品相關(guān)的 過程數(shù)據(jù)。ARC Advisory Group 定

13、義了 PLM 的六個組件：innovation and portfolio management、項目和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 :達索系統(tǒng)公司的數(shù)字虛擬現(xiàn)實解決方案。Divisio n :美國參數(shù)技術(shù)公司的數(shù)字虛擬現(xiàn)實解決方案。CAD :計算機輔助設(shè)計：Computer Aided Desig n 的縮寫。DMU :數(shù)字樣機：Digital Mock Up 的縮寫（也稱電子樣機），以電子形式表達完整產(chǎn)品的實 體建模能力。能在三

14、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. 項目的研究內(nèi)容、研究目標、以及擬解決的關(guān)鍵問題：（詳細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)、有機地形成一個整 體來詳細闡述，重點要突出，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，工作量要適度，要保證資助的經(jīng)費基本夠用，計劃時間內(nèi)可以完成 目標。研究目標：應(yīng)是有所創(chuàng)新的理論、重

15、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，是項目的真正難點所在，要仔細分析其理 由并給出解決問題的措施?；贛B技術(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)，實現(xiàn)設(shè)計/制造過程的數(shù)據(jù)共享和集成，全面實施設(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：使用先進的復(fù)合材料設(shè)計、制造、分析專用軟件，根據(jù)綜采成套設(shè)備設(shè) 計

16、技術(shù)要求，實現(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：使用先進的裝配仿真軟件，建立裝配工藝設(shè)計驗證仿真系統(tǒng)，實 現(xiàn)裝配過程仿真和工藝設(shè)計驗證，并實現(xiàn)和PDM勺集成。使用虛擬現(xiàn)實系統(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)品維護培訓(xùn)和工程技術(shù)支援數(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。建立基于協(xié)同工作平

17、臺的綜采成套設(shè)備在線技術(shù)岀版物管理系統(tǒng)，包括：維護大綱、培訓(xùn)資料、技術(shù)資料、維護手冊、故障隔離手冊、 零件圖解目錄、維護提示、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，本項目的實施目標為：建立虛擬和仿真驗證的環(huán)境、實現(xiàn)基于三維的產(chǎn)品數(shù)字化虛擬制造和驗證；全三維的虛擬仿真；實現(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；實現(xiàn)面向制造的設(shè)計；實現(xiàn)面向維護的設(shè)計；實現(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可行性分析等）

18、（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。可行性分析：要提供確實可行的理由（從原理上、方法上、技術(shù)上及前期研究經(jīng)驗等方面說 明）。3D數(shù)字化環(huán)境利用“數(shù)字樣機”的三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)基于三維數(shù)據(jù)信息的3D使用規(guī)劃，可以進行：零件的加工3D工藝及仿真、驗證裝配件的裝配3D工藝及仿真、驗證加工或裝配工位3D工藝規(guī)劃及仿真、驗證裝配線或生產(chǎn)線3D工藝規(guī)劃及仿真、驗證礦井綜采的3D規(guī)劃及仿真、驗證pla nning startProduce startReduc

19、tio n in time to market而且，在進行各種工藝規(guī)劃、仿真和驗證的同時，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維護手冊，提高產(chǎn)品服務(wù)和支持的質(zhì)量。£1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)合人機工程模塊，將虛擬的人體模型放置到數(shù)字化環(huán)境當中，進行人機工效的評估，同時結(jié)合QUEST模塊，進行人員流、物流以及生產(chǎn)線的分析、模擬，從而真實反映產(chǎn)品從零件到裝配、到

20、工位、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、可達性、可拆卸性和可維護性，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）是一個強大的進行裝配工藝規(guī)劃、 裝配可視化和仿真校驗的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)品維護操作指 令和培訓(xùn)教材。DPM As

21、sembly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，當步驟改變后，模型會自動更新。同 時，DELMIA 具有強大的分析功能，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：面向裝配的設(shè)計（DFA）基于3D的工藝規(guī)劃，可以驗證零部件的可裝配性；面向維護的設(shè)計（DFM ）-從維修的角度來評估產(chǎn)品的設(shè)計；主要實現(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、細化和驗證裝配工藝規(guī)劃的驗證碰撞分析碰撞分析/接觸分析/間隙分析截面

22、分析2D和3D截面分析單截面（Single ） /薄片（Slice ） /長方形（Box）任意形式的2D&3D測量距離/最小距離/長度重量/慣量/體積/面積歷史數(shù)據(jù)儲存以及實時計算可以分析岀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 An alysis ）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（Hyperli nk ）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，在數(shù)字化裝配工藝過

23、程設(shè)計中就難免 會有各種工藝設(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 物在實施裝配以前對裝配工藝進行驗證的最佳方法，它時間短、費用低。4.本項目的特色和創(chuàng)新之處:（限500字內(nèi)）特色：是指研究設(shè)計（學(xué)術(shù)思想）或?qū)嶒灱夹g(shù)的特色；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)實項目創(chuàng)新：三維虛擬數(shù)字

24、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 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、開采過程實時仿真、機械設(shè)備作業(yè)實時仿真、安全預(yù)警、 危險源分析等功能。如下實現(xiàn)都是在煤機和煤礦結(jié)合項目中是第一位。實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的運動仿真、動態(tài)干涉檢查、關(guān)鍵設(shè)備有限元分析以及優(yōu)化實現(xiàn)綜采設(shè)備成套的零部件模塊化、標準化、系列化，為后續(xù)形成綜采設(shè)備配套標準 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)也可以實際模擬采煤的整個設(shè)備運行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

25、、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和人才培養(yǎng)計劃）：（限500字內(nèi)）包括研究結(jié)杲和成杲兩部分。 研究結(jié)杲要和預(yù)期冃標相吻合，要描述可能獲取的實驗結(jié)杲 （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，進行綜采設(shè)備裝配仿真驗證。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行產(chǎn)品和產(chǎn)品、產(chǎn)品和工裝的干涉檢查，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在

26、干涉情況時報 警，并示給出干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計人員查找和分析干涉原因。該項檢查是零 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。*1X1c叫錠掃m代mVhFI «l -IFF1：B ffiALl： IflCII 荀匚曲 Z* 口時凹嚴 CtiHI鼻Pi.I 壬0.工咆|國>4眄.0 AubXAj 丄 j |Slf Mr.-.v|AJdnEuisu:IiO flii 陽中士iAldr H: itaZr百 Pie* qFt妬FbrwJ'jp-'-C'. CcrtsrtiUJ,

27、*amE極IJH抽|黑也£ Id *ft! “ £1訴二flfinlKinjitiua 4"tfl 1 聲Wmw<> 4r M：Jt5-1定回DwciMt I r*Vr =.n 1yj FS? D4££ 丄旳 TO I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行三維動態(tài)仿真, 驗證每個零件按設(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

28、這個零件，如圖所示。圖裝配順序的仿真可視性可達性工人的身體或肢體是否能到達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安全性工人在較高的位置操作等。工人承受的負荷以及操作時間（次數(shù)）是否使工人容易疲勞。是否看得見，看多大范圍3、人機工程的仿真。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，按照工藝流程進行裝配工人可視性、可達性、可操作性、舒適性以及安全性 的仿真。將標準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 性進行分析，如圖所示。 I' dl * . 1l|«-|T ' - .n

29、' - 1 1 - HLl SJ*-.： + ' J 1 1，廣.皿”礪伽|易ci d 承*|.敘沖許曲衛(wèi)】瓠蟲m©畐尋圖.人機工程的仿真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)工人對飛機進行裝配，幫助工人直觀了解裝配全過程，實現(xiàn)可視化裝配。也可用于維護人員的上崗前培 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；

30、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（包括已具備的實驗條件，尚缺少的實驗條件和擬解決的途徑，包括利用國家或 省重點實驗室和部門開放實驗室的計劃和落實情況）：（限500字內(nèi)）軟件部分CATIADELMIAPro/ED

31、ivisio n協(xié)同設(shè)計平臺硬件部分企業(yè)級工作站8.申請者和項目組主要成員的學(xué)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。項目分階段計劃進度（時間精確到月）時間區(qū)間計劃進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

32、 月年 月到年 月申請者承擔國家和省、部級其它研究項目的情況（包括863計劃、973計劃、攻關(guān)計劃及各部委、省市任務(wù)等）計劃類別項目名稱起止年月負責(zé)或參加進展或完成情況申請者承擔國家和省自然（青年）科學(xué)基金項目的情況批準號項目名稱起止年月負責(zé)或參加進展或完成情況對申請者負責(zé)的前一個已結(jié)題的省基金資助項目 （批準號及名稱）完成情況、后續(xù)研究進展及 和本申請項目的關(guān)系加以詳細說明。另附已結(jié)題項目研究工作總結(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）。項目的經(jīng)費預(yù)算單位：萬元經(jīng)費支出預(yù)算經(jīng)費來源預(yù)算科目預(yù)算數(shù)科目預(yù)算數(shù)項目投資合計支出預(yù)算合計一、申請省科技廳撥款一、人員費二、單位自

33、籌其中：項目負責(zé)人三、其它主要研究人員二、設(shè)備費1購置費2 試制費三、能源材料費四、實驗外協(xié)費五、資料及印刷費六、會議差旅費1 會議費2 .差旅費七、項目管理費八、其他費用說明：項目組成員所在單位人員工資由財政支付的不得在資助項目經(jīng)費中列支人員費。專家推薦意見 （青年科技研究基金需填與此項，由兩名具有咼級專業(yè)技術(shù)職務(wù)的同行專 家推存，項目組成員不能作為推存人）。推薦意見應(yīng)包括：專家關(guān)于項目選題、項目研究的科學(xué)價值和使用價值，以及項目申請 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，本人熟悉該項目研究領(lǐng)域， 認真審閱了項目申報書全部內(nèi)容， 對

34、其選題、項目研究的科學(xué)性和研究價值進行了客觀評價，嚴格遵守保密和回避義務(wù)，同意推薦。推薦人（簽章）專業(yè)技術(shù)職務(wù)專業(yè)單位專家聲明，本人熟悉該項目研究領(lǐng)域， 認真審閱了項目申報書全部內(nèi)容，對其選題、項目研究的科學(xué)性和研究價值進行了客觀評價，嚴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）須就項目選題、項目研究的科學(xué)價值和使用價值，預(yù)期研究結(jié)果，以及項目組的研究基 礎(chǔ)、研究能力及研究條件等進行全面評價，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)容的真實性。 如果獲得計劃資助，我將履行項目負責(zé)人職責(zé)，

35、嚴格遵守 科技廳的有關(guān)規(guī)定， 切實保證研究工作時間， 認真開展工作，按時報送有關(guān)材料。 若填報失 實和違反規(guī)定，本人將承擔全部責(zé)任。簽字：項目組主要成員承諾：我保證有關(guān)申報內(nèi)容的真實性。如果獲得計劃資助，我將嚴格遵守科技廳的有關(guān)規(guī)定， 切實保證研究工作時間，認真開展工作，及時向項目負責(zé)人報送有關(guān)材料。若個人信息失實,執(zhí)行項目中違反規(guī)定，本人將承擔相關(guān)責(zé)任。編號姓名工作單位項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)容進行了審核，同意申報。申請項目如果獲得計劃資助， 我單位保證對計劃實施所需要的人力、物力和工作時間等條件給予保障，嚴格遵守和督促項目負責(zé)人和 項目組成員以及本單位項目管理部門執(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