三维地学建模在数字矿山建设中的重要作用_张慧慧
Shandong Industrial Technology
山东工业技术山东工业技术
2013年
第12
期
0引言1998年1月31日，前美国总统戈尔提出“数字地球”(Digital Earth ，简称DE)概念，引起了全世界学术界的热烈关注。许多学者在这基础上根据自己国家的实际情况开展了多方面的研究工作。1998年10月，江泽民在接见两院院士时，提出了构建数字中国(Digital China ，简称DC)的战略构想，并与各位院士研讨实施DC 的行动计划。根据国家“十五”计划对企业信息化的要求，利用信息化带动矿山等传统企业。合理地开发矿业资源,维护矿区经济、社会和环境保护的协调,必须有赖于信息系统技术。现在,各行各业要发展“数字化”技术已成为必然,矿业也不例外,“数字矿山”(Digital Mine)必将成为“数字中国(Digital China)”的主要部分之一。
1
数字矿山关键技术
1.1
我国构建数字矿山存在的问题
近年来，中国矿山行业的信息化建设虽然取得了较大发展，但总体状况仍然很不乐观。中国矿山在矿山勘察、规划、设计、生产、管理、全过程监控等信息化“软”领域，与发达采矿国家的差距越来越大。遥控采矿、无人工作面甚至无人矿井等已在加拿大、美国、德国、澳大利亚等国成为现实。加拿大从20世纪90年代初就开始研究遥控采矿技术，目标是实现整个采矿过程的遥控操作，现已研制出样机系统，并在INCO 公司的几个地下镍矿试用。目前我国矿山行业信息化程度差、信息基础设施落后、信息化管理决策水平低，是矿山企业安全形势得不到有效改善的根本原因。构建数字矿山，以信息化、自动化和智能化带动采矿业的改造与发展，开创安全、高效、高产、绿色和可持续的矿业发展新模式，是中国矿业生存与发展的必由之路。1.2三维地学建模
在整个“数字矿山”的庞大信息系统中，三维地学建模是系统的核心组成部分，技术最为复杂。中国矿业大学的吴立新教授曾做出如下的定义：三维地学建模是由勘探地质学、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS 、图形图像学、科学可视化等学科交叉而形成的一门新型学科。由此可见，三维地学建模不但有着很强的地学专业背景，而且也是多学科交叉的边缘学科问题。1.2.1三维地学建模的特征
从计算机图形学的角度来说，三维地学建模既不属于原始设计模式的建模，也不是严格的逆向工程建模，这主要是由三维地学建模的建模数据来源所造成的。本文总结了地学建模的数据来源有三个特征。
（1）稀疏性。地学建模的数据来源目前主要是靠钻孔数据、勘测数据以及矿山开拓工程数据。在前期的地质勘探过程中，地学的建模基本是完全依靠钻孔获得建模原始数据，成本非常高，不可能大量的采集数据。所以，实际工程中只能采集非常稀疏的、离散的且分布不规则采样数据，而矿山地质空间数据往往又是连续、复杂多变的，这给建模工作带来了很大的困难。
（2）不确定性。由于数据的稀疏性的因素，为了获得满足三维建模需要的数据量，必须依据现有的勘测数据进行空间插值。目前常用的这些方法仅仅是对矿体形貌的一个“较为可靠”的估计，在这个“较为可靠”的估计下面有很大的不确定性。
（3）地质构造的复杂性。由于断层、褶皱、岩石夹层等复杂地质构造的存在，这些复杂的和无规律的因素使得地学建模的复杂度大大增加，也使得地学的建模复杂性远远大于其他的类似的建模应用。像基于CT 扫描数据的建模等领域，现实生活中是可以找到参考模型作为引导，有一定的规律可循，而矿体模型几乎没有任何规律可循。
1.2.2
地学建模的主要方法
在过去的十几年中，国内外众多学者对于三维地学建模这个难题从理论上进行了较深入的研究，提出了多种三维地学空间模型或建模方法。其中不少方法已经在商品化的数字矿山软件中得到实现和应用。从三维建模方法的基本元素来看，可以分为基于面表示的模型、基于体元的模型和混合数据模型。由于三维地学建模需要对矿体的属性的品位等信息进行详细的描述，所以三维地学建模须采用体元模型法建模，也可以由表面模型栅格化为体元模型。
地学(空间)数据模型的研究能为地质科学数据的共同理解提供基础。在己有数据模型或建模中，由于侧重于项目需求的建模，加上受于个人数据库技术的限制，使领域内的数据建模在数据(实体)、数据(实体)之间的联系以及有关语义约束规则的形式化描述，数据模型规定数据的内容、结构、行为和语义方面缺乏一致性描述，这在一定程度上影响了为地质科学数据的共同理解基础，而且使基础数据模型可以被设计成能够适合各种数据结构数据的结构能力也相当有限。因此根据目前数据模型技术发展趋势，需要建立地质调查领域的领域数据模型来满足需求。
三维地质建模要求对大量地球空间信息进行三维描述,主要任务是用一定的三维数据结构来有效地描述和表达地质体本身以及地质体间复杂的关系,提供丰富的地层、断层、构造等三维建模方法,可自定义模型,扩展多种模型,提供模型库管理。3DGIS 数据结构可以很好地满足这些要求。利用三维GIS 可以将一维、二维地质体置于三维立体空间中考虑,区分出一维、二维对象在垂直方向上的变化。3DGIS 的首要特色是能对2.5维、三维对象进行可视化表现,存储的是它们真实的几何位置与空间拓扑关系,3DGIS 结合可视化技术、虚拟现实技术、网络技术和高分辨率卫星影象等技术,专家们提出了第四代GIS 的新概念,即以三维数据为研究和应用对象,在网络环境下实现GIS 系统数据的调用和交流。新一代的地理信息系统(GIS)不仅具备极强的海量地质空间数据管理功能,还具有较强的数据优化建模、数据自动获取和修改、数据查询和分析、图形图像可视化(GIS)等功能,是地质空间信息可视化的最佳环境。3DGIS 的开发应用充分考虑未来三维地学数据获取能力的提高,以便受益于现代地质数据获取方法的进步。3DGIS 研究计算机技术与空间地理分布数据的结合,通过一系列空间操作和分析方法,为地球科学提供有用信息。
2结束语
三维地学建模技术是数字矿山的核心技术之一。随着数字矿山技术的日趋成熟，数字矿山的建设已经从概念走到了现实世界中。并且，伴随着非可再生资源的日益紧张，资源价格日益上涨，我国的矿山开采企业的经济效益也得到了很大的改善，对数字矿山的建设提供了很好的经济基础。同时，矿山开采企业在朝着集约化、规模化的道路发展，对信息化管理的手段需求日益迫切。国家也在一直提倡用信息化改造传统工业，提升传统工业的发展水平和信息化水平。数字化信息化的进程将使得矿山开采企业从中获益，能够显著提高企业生产效率和降低人力成本。可以用“五有”来概括上面的话———有技术、有财力、有需求、有政策、有效益。总之，数字矿山的建设可谓是正逢其时，改善我国的数字矿山建设的落后局面显得异常迫切。
【参考文献】
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224页）
三维地学建模在数字矿山建设中的重要作用
张慧慧
（辽宁省交通高等专科学校测绘系，辽宁沈阳110122）
【摘要】随着信息时代的到来，矿山企业信息化势在必行。同时，数字矿山的构建也必将成为实现矿山企业高产、高效、安全开采的有效途径。三维地学建模是数字矿山建设的关键技术之一,也是数字矿山实施的基础。本文阐述了三维地学建模在矿山建设中的重要作用以及当前三维地学建模的主要技术方法。最后对我国未来数字矿山的建设做了展望。
【关键词】数字矿山；关键技术；三维地学建模
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山东工业技术
第12期
Shandong Industrial Technology
山东工业技术
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［责任编辑：曹明明］
（上接第222页）生实验的监督检查，有利于教师及时发现学生实验存在的问题，促使学生改进。实验教学的主要目的是巩固理论知识，培养学生的动手操作能力，特别是对应相关职业的解决实际工作问题的能力。最关键的是实验教学主要培养学生面对具体问题独立分析、解决的能力。因此在实验中，要加强对学生排除故障能力的培养。
【参考文献】
［1］谭明.计算机应用基础新课程教学设计探析[J].中国高新技术企业，2008,5.
［责任编辑：曹明明］
（上接第225页）再是唯一的渠道。教学的过程就是学习的过程。计算机教师在教学过程中所扮演的的角色应是学生学习的引导者、合作者、评价者、学习者，提高教学效果，帮助学生提高综合素质，使他们成为适应信息时代的优秀人才。
【参考文献】
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［责任编辑：曹明明］
解：设x 6=y 4=z 5
=k
则x =6k ，y =4k ，z =5k 代入（2）式：30k +12k -10k =32∴k =1
∴原方程组的解是：x =6
y =4
z =
5
②会用换元法来解题
中学数学是建立在推理变换的基础上，换元法是推理变换的一种，用换元法来解某些方程，其技能性强，可起到化繁为简，变难为易的作用，因此能使学生掌握，以便提高解题速度。
例8
解方程：（x -3）2+x 2
-6x +16姨=13
解：原方程可变为：x 2
-6x +16+x 2
-6x +16姨-20=0
设y =x 2
-6x +16姨得y 2+y -20=0∴y 1=-5，y 2=4
当y =-5时，x 2
-6x +16姨=-5（无实数根）当y =4时，x 2-6x +16姨=4两边平方，整理后得，
x 2-6x =0∴x 1=0x 2=6
经检验x 1=0，x 2=6都是原方程的根。
总之，培养学生的代数运算能力的方法多种多样，且涉及的知识面广，这就要求我们教师刻苦钻研教学业务，探索教学方法和规律，总结教学经验，不断提高教学质量。
［责任编辑：曹明明］
（上接第226页）与教学实践的紧密融合。
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（上接第211页）多媒体在教育界的运用与推广所面临的各种问题是一项系统工程。不是在短时间内就可以解决的。在选用媒体时应贯彻这些原则，理清选用过程的各种关系为教学服务是我们最求的目标。
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［责任编辑：汤静］
（上接第232页）合，为技术分析和决策提供丰富的数据。4结束语
随着数据仓库技术的不断发展，作为其重要应用领域之一的城市交通信息服务系统也将会得到进一步的完善与加强。本文在借鉴国外成型的信息服务系统的同时，着重探讨了面向公用服务信息平台的数据仓库技术，当然数据仓库技术在ITS 领域的应用远不止这些，可以说数据仓库技术贯穿了整个城市交通信息服务系统。希望随着今天的以及未来的城市交通信息服务系统研究，可以进一步加快城市交通现
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［责任编辑：杨玉洁］
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DIMINE三维数字软件在矿山的应用
DIMINE三维数字软件在矿山的应用 发表时间：2019-02-22T09:12:27.343Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：何书友[导读] 近年来信息技术快速发展，数字矿山建设现已成为世界各国矿业界共同关注的课题。 云南锡业股份有限公司大屯锡矿云南个旧 661000 摘要：近年来信息技术快速发展，数字矿山建设现已成为世界各国矿业界共同关注的课题。目前国内外三维可视化软件日趋成熟，三维可视化技术在地矿中的应用也日益广泛。积极地应用数字矿山三维可视化软件是提高矿山企业生产工作效率、提升信息化管理水平最突出的技术手段。矿山利用三维建模与可视化技术，可以更直观、形象、精确地圈定地质体及矿体边界，揭示地层、断层、褶皱等地质体及 地质现象的三维形态，了解矿体规模及矿体的空间分布规律，方便快捷地进行资源储量估算和动态管理，从而为矿产勘查与开发提供精确动态指导，直接推动传统矿山进行现代化改造。基于此，本文主要对DIMINE三维数字软件在矿山的应用进行分析探讨。关键词：DIMINE；三维数字软件；矿山；应用 1前言 随着科技的飞速发展，计算机和网络技术的不断进步，“数字化矿山”是最近发展的新事物。“数字化矿山”是对真实矿山的信息化再现，是把矿山的所有数据输入计算机后分析、整理、计算集成三维模拟图形，可以真实的体现矿山地质形态与现场生产的实际情况。DIMINE数字矿山系统是由中南大学数字矿山研究中心和长沙迪迈信息科技有限公司软件开发团队，研究开发出的一整套基于数字矿山整体解决方案的矿山数字化软件系统。 DIMINE系统采用三维可视化技术，以数据库技术、三维表面建模技术、三维实体建模技术、国际上通用的地质统计学方法、数字采矿设计方法、工程制图技术为基础，主要用于对矿床地质建模、储量计算、测量数据的快速成图及建模、地下矿开采系统设计、开采单体及回采爆破设计、地下矿生产计划、矿井通风解算与设计、露天矿开采设计、采剥计划与配矿到各种工程图表的快速生成等工作的可视化、数字化与智能化。 2、DIMINE数字软件在矿山地质中的应用 DIMINE支持多用户的开发数据库技术，可用多种数据库来存储和管理地质信息。数据库的连接十分方便快捷，数据类型主要包括模型数据和钻孔数据。数据库和中心图形系统紧密相关，可以快速地浏览钻孔图形，直接用鼠标选定任意两点或一点调整视图平面来显示生成一系列剖面。该模块能进行勘探数据编录、样品组合与分析、地质统计学分析、地质体块段建模、品位估值、块段地质属性查询与探测、多约束条件下矿石储量计算、储量报告生成、柱状图的自动生成、传统储量计算方法的剖面法和块段法等操作。 2.1 地质数据库的构建矿山工程的地质资料，是指导矿山生产规划、基建设计、开采技术设计的重要依据。一个矿山的地质资料，从前期勘探到后期生产，数据不断的累积和补充；地质数据的形式也多种多样，有地表和地下的立钻资料、地下水平钻资料、巷道采场编录资料、取样化验的品位资料等；数据的保存形式也有不同，有纸质资料、CAD资料、MapGis资料等，造成山矿目前地质资料的整理、更新、处理、保存、查询、共享十分困难，工作效率低。DIMINE数字化矿山软件可以将所有地质数据集中在一起，便于数据的处理、保存、查询、共享。 图1 三维地质数据库 2.1.1 钻孔数据库的生成对钻孔的孔口表、测斜表、样品表、岩性表等4个数据表文件整理好后，就可以在DIMINE中建立钻孔数据库。此次建模的钻孔数据库中包含了5条勘探线、48个钻孔、堑沟工程129米，数据库内包含的有效取样信息420个。，如图1所示： 2.2 地质三维建模以前地质资料虽然有三维的空间坐标，但是显示的还是二维的平面图，无法直观的体现出地质实体的空间形态及分布特点。通过对矿山的钻孔数据、地质平面图、剖面图等数据输入DIMINE后经连接、处理后形成了数据库中矿体的三维立体模型。，如图2所示： 图2 矿体实体模型
利用3DMINE等软件建立三维数字矿山模型及其应用
3Dmine矿三维数字矿山系统的步骤及简单应用 这是2012年时候，我看了网友的相关帖子然后按照他们的流程，梳理出来的方法。当时对3DMINE软件理解还不够，以为建几个实体模型就是数字矿山了，实际上还差比较远，最基本的钻孔数据库、块体模型储量估算那些部分还没有，所以题目应该叫做“利用3DMINE等软件生成三维数字矿山模型”更恰当一些吧。 因为许多朋友问这个方法，所以我再整理一下分享给大家。 网友的方法还是比较简单实用的，能够快速生成一套三维矿山模型，我添加的一些内容仅供参考，里面还是有不少小错误，请大家以网友原创为准。网友原创网页链接在上面，主要是两个帖子，一个是采集等高线，一个是截图的。 需要再补充一点，刚截出来的卫星图片，范围可能不是很准确，可以用PHOTOSHOP裁剪图片。如果有CAD实测平面图，将卫星图片多次插入CAD平面图中，图片后置显示，将卫星图片与测量实测地表建筑等对比，用PHOTOSHOP多次裁剪后就非常准确了。将裁剪准确后的卫星图片贴在DTM表面模型上，才与实际地表更吻合（如图13）。 摘要：利用3Dmine软件建立矿山地下巷道、矿体、空区、矿岩界面模型；利用Google Earth、Getscreen软件截取矿区地表高清卫星图片；利用Global Mapper 、MapGis 、3Dmine 建立地表等高线图和三维地表模型，并将高清卫星图像贴在三维地表模型表面；三维数字矿山系统在矿山生产设计中简单应用。 关键词：3Dmine ;三维建模 ;Google Earth ;Getscreen;Global Mapper; MapGis ;三维模型应用 随着计算机软硬件不断发展，三维矿山工程设计软件在很多矿山、设计院、地勘单位、高校得到越来越多的应用，比较有代表性的软件有3Dmine、dimine、supac、micromine、sd、龙软等等。三维软件有着许多传统二维设计软件不具备的优势，并且逐渐成为发展趋势，这里尝试用3Dmine结合其它一些软件建立铁山矿数字矿山系统，介绍详细制作流程并浅谈一下它的部分应用。
四驱车三维建模及动画仿真
广东工业大学华立学院 本科毕业设计（论文） 玩具四驱车三维建模及动画仿真 系部机电工程学部 专业机械设计制造及其自动化 班级 09机械4班 学号 12010904033 学生姓名邹明珍 指导教师周艳琼 2013年06月
摘要 本次设计是基于solidworks 2010版本来进行四驱车的三维建模和工作状态的动画仿真的,其主要目的是为了开拓广大的玩具市场和满足爱车一族的珍藏喜好,。 本毕业设计主要内容是按真四驱车缩小对四驱车进行仿真设计造型,因考虑成本且实现运动和仿真，本设计简化了其结构而设计的四轮驱动模型车。本设计的材料选用塑料，以便减轻车子的负载和降低成本。把原本的动力源发动机改为电机驱动，通过简单的齿轮传动，改变运动方向和速度，使得轮轴的旋转，从而带动车轮的旋转，让车子运动起来，以达对真四驱车的运动仿真。最后一个部份则是对本次设计中所遇到的问题和解决方案进行的总结。 关键词：solidworks，三维建模，仿真，四驱车
Abstract This design of which main purpose is to develop the toy market and satisfy the collection of motorists preferences, is based on solidworks 2010 version, feeder of the bottled embryo, 3d modeling and stimulation of the status of the animation. The main content of the graduation design is to design simulation modelling according to narrowing the raider buggies. Because of considering cost and realizing the simulation of motions, the design simplifies the structure and designs the four-wheel drive model car. The material selection of this design is plastic , so as to reduce the load and the cost of the car. The motor drive is instead of the source power engine. Through a simple gear transmission, changing the direction and speed of the car, making the rotation of the shaft, so that it can drive the rotation of the wheel, let the car move, and achieve the movement simulation of the true buggies .The last part is summarizing about the problems encountered and the solutions in this design. Keywords: solidworks , 3d modeling , simulation, four-wheel drive
行星齿轮的三维建模与运动仿真
北京工业大学耿丹学院 毕业设计(论文) 基于Solidwork的行星齿轮的三维建模与运动仿真 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 行星齿轮减速器是一种至少有一个齿轮的几何轴线绕着固定位置转动圆周运动的传动，变速器通常和若干行星轮和传递载荷的作用，为了使功率分流。渐开线行星齿轮传动具有以下优点：传动比大，结构紧凑，体积小、质量小，效率高，噪音低，运转平稳，因此被广泛应用于冶金，工程机械，起重，运输，航空，机床，电气机械及国防工业等部门，作为减速、变速或增速的齿轮传动装置 NGW型行星齿轮传动机构的传动原理：当高速轴由电机驱动，带动太阳轮，然后带动行星轮转动，内齿圈固定，然后带动行星架输出运动的，在行星架上的行星轮既自转和公转，具有相同的结构。二级，三级或多级传输。NGW型行星齿轮传动机构主要由太阳齿轮，行星齿轮，内齿圈，行星架，命名为基本成分后，也被称为zk-h型行星齿轮传动机构。 本设计是基于行星齿轮结构设计的特点，和SolidWorks三维建模和运动仿真。行星齿轮和各种类型的特性的比较，确定方案；其次根据输入功率，相应的输出转速，传动比的传动设计、总体结构设计；三维建模并最终完成了SolidWorks，和模型的装配，并完成了传动部分的运动仿真和运动分析。 关键词：行星齿轮减速器、运动仿真、装配、三维建模
Abstract Planetary gear reducer is driving a at least one gear geometric axis rotated around a circular motion of fixed position, the transmission is usually and planetary gear and transfer load, in order to make the power split. Involute planetary gear transmission has the following advantages: large transmission ratio, compact structure, small volume, small mass, high efficiency, low noise, smooth operation, so it is widely used in metallurgy, engineering machinery, lifting, transportation, aviation, machine tools, electrical machinery and defense industry and other departments, as gear reducer, gear or the growth The transmission principle of NGW type planetary gear transmission mechanism: when the high-speed shaft driven by a motor, to drive the sun gear, and the planet wheel is driven to rotate, the inner gear ring is fixed, and then drives the planetary frame outputting motion, on the planet carrier planet wheel both rotation and revolution, has the same structure. The two level, three level or multilevel transmission. The NGW type planetary gear transmission mechanism mainly consists of a sun gear, planet gear, inner gear ring, a planetary frame, named after the basic components, also known as the ZK-H type planetary gear transmission mechanism. This design is the design of planetary gear structure based on SolidWorks, and 3D modeling and motion simulation. Comparison of characteristics of planetary gears, and various types of determination scheme; secondly according to the input power, the output speed of the overall design, transmission design, ratio; 3D modeling and finished SolidWorks, assembly and model, and the motion simulation and motion analysis of the transmission part. Keywords: planetary gear reducer, assembly, motion simulation, 3D modeling
小煤矿简易三维建模的研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/be9211810.html, 小煤矿简易三维建模的研究 作者：杨娇陈林云 来源：《数字技术与应用》2013年第04期 摘要：结合目前小煤矿较少应用数字矿山软件进行开挖和管理的情况，本文提出一种低成本易构建的小煤矿简易三维建模思路。 关键词：三维建模 SketchUp 虚拟钻孔矿井巷道 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0143-01 1 引言 我国南方小煤矿众多，煤层地形地貌较复杂，钻探施工条件差，大多煤矿层深埋于地底层且煤层薄，地质构造复杂，开采成本大[1][2]。在煤矿应用三维可视化建模方面，也只是重在研究，真正应用三维地质建模进行开发管理的煤矿企业比不多，特别是小型煤矿三维快速建模的应用是当前三维建模研究的盲区。国外在三维地质建模方面的软件开发与应用上起步早，如加拿大的MicroLYNX和Gemcom，澳大利亚的Surpac和Vulcan，以及英国的Datamine。国内也开发了以3DMINE和DataMINE为代表的矿山三维软件。本文提出基于Google SketchUp 8（以下简称SketchUp）快速构建小煤矿简易三维模型。 2 SketchUp建模特点 传统建模中的模型位置和属性必须要准确地定义，严重影响了初期设计的灵活性和创造性。SketchUp是面向设计方案创作过程的设计工具，它利用二维或三维模型来搭建我们大脑 中的生动场景，与设计师构思草图相似，因此也称草图大师。SketchUp与Google地球完美结合，可以将SketchUp 制作的三维模型直接输入到Google地球。SketchUp内置了在线3D模型库和Google地球，用户可以免费下载共享的模型，减少设计时间[3]，用户还可应用Google地球进行地理位置建模。 3 小煤矿建模流程 点线面是构建三维模型的基本元素。本文的点为勘探钻孔点和巷道中心点，线为矿井巷道分布网络，面即是地质结构分布图。在小煤矿三维可视化建模中，首先用勘探钻孔确定地质构造平面图。南方复杂地质造成煤矿钻孔勘探成本也比较大，可以在勘探中使用真实钻孔结合虚拟钻孔技术来判断煤层地质分布情况，绘制煤层地质分布图。虚拟钻孔是由工程人员根据经验和相关勘察结果作出推断，实现其对三维地层模型精度的控制[4][5]。 （1）在小煤矿矿井的三维建模中，巷道是最重要的部分。在巷道中，每隔一段距离选择样本巷道截面。根据巷道截面顶部中心位置确定为巷道上中心坐标点，巷道截面底部中心位置
三维建模与三维动画的仿真技术研究
摘要：随着科学技术的不断进步，在很多工程建筑和很多的媒体技术中，三维建模和三维动画的仿真技术被人们广泛运用，本文就三维建模和三维动画仿真技术的概念特点等进行分别介绍，集体研究。 关键词：三维建模；三维动画；仿真技术 中图分类号：j218.7 文献标识码：ａ文章编号：1005-5312（2012）17-0043-01 一、关于三维建模 （一）三维模型 所谓的三维模型就是一个物体用三维的多边形表示出来，然后用计算机或者其他的设备用视频的形式进行显示。现实的物体可以使在现实世界里存在的实际物体，也可以是设计者虚构出的，总之就是不管是有的没得，只要是能想出来的都能用三维模型表示出来。 （二）三维建模的应用范围 三维建模在现在这个科技发展迅猛的时代已经被运用在各个领域，其中在视频游戏中，三维建模是作为计算机和视频游戏中的资源被运用，而在医疗行业中，三维建模被使用于器官的制作模型等，在电影电视行业中，他们被用于特技手段和活动的人物制作，在建筑业中，三维建模用来展示所要表达的建筑物和地貌风景等。 （三）三维建模的方法 1、软件建模 现在市场上有很多比较先进的建模软件，比如3dmax、maya、autocad等等，这些软件的共性是用一些较基本的几何体，如长方体、正方体、立方体和球体等，构建一系列的平移、旋转、拉伸和一些较复杂的几何场景来实现的。能够用团建来进行三维建模的主要是屋里建模、几何建模和行为建模等等，而其中尤几何建模的创建和描述是三维建模之间的重点。 2、仪器设备测量建模 三维建模中重要的工具就是三维扫描仪，又被叫做三维数字化仪。这种仪器能够将现实世界中的彩色努力提的信息快速的转换成计算机能够识别和处理的数字信号，并且能够为三维建模实现数字化提供了有效的方法。 3、图像或者视频建模 在现在的计算机图形学的研究领域，用图像或者是视频来进行三维建模是很多学者比较感兴趣的，这种方法同那些比较传统的建模方法相比，具有很多特别的优势，比如，用图像或者视频创建的模型会比别的方法更加真实和自然，并且，运用这种方法创建模型会变得更方便，速度也会大大提升。质量和速度的提高，是图像或视频建模最大的特色。 二、关于三维动画的仿真技术 （一）动画 借用人的视觉暂留原理，一系列的静态图像播出之后，会在人的视网膜上留下动态的效果，而利用计算机设计的动画效果，就是用计算机中比较高效的图像处理的功能，用一连串的关键帧来对物体的关键时刻进行描述，准确的几率物体关键时刻的位置结构和其他的参数，并且自动的形成中间的图像，然后创建出一幅流畅的画面。 （二）三维动画的的仿真应用 三维动画的仿真技术能够将真实的物体模拟成一个虚拟的动画，但是这个动画会产生一定的价值。三维动画的真实和精确，可操作性，三维动画在教育、军事、建筑和医学、娱乐等领域都有很大的发展性。 在影视制作方面，三维动画能够制作出比较有创意的特效和3d动画，还能够制作出精良的后期效果和特效动画，应用这项技术，吸引了越来越多人的眼球，得到很多客户的青睐，剧中的爆炸，烟雾，下雨和光效还有撞车，变形和很绚丽的片头片尾等等的出现，都得益于
三维建模及运动仿真
三维建模及运动仿真 Pro/Engineer 软件集产品的三维造型设计、加工、分析、仿真及绘图等功能于一体，是一套使用方便、参数化造型精确的软件，其强大的造型功能及仿真分析功能受到众多工程人员的青睐。本节将采用Pro/E 软件，完成少齿数齿轮传动机构中所有零件的参数化建模，并对少齿数齿轮减速器进行虚拟装配，在此基础上，对传动机构进行运动仿真。 3.1 齿轮的参数化建模 3.1.1 零件分析 齿轮建模的操作步骤如下： (1)添加齿轮设计参数 (2)添加齿轮关系式 (3)创建齿轮的齿廓曲线 (4)创建螺旋线方程 (5)实体生成： 1)创建螺旋线线方程 2)）拉伸 3)）阵列 3.1.2 绘制齿轮 (1)新建文件： 启动PROE Wildfire4.0，单击工具栏新建工具，或单击菜单“文件/新建”。出现如图3.1所示对话框。选择系统默认“零件”，子类型“实体”方式，“名称”栏中输入“canshuhuachilun ”，同时注意关闭“使用缺省模板”。选择公制模板mmns-part-solid ，如图3.2所示，然后单击“确定”。 (2)创建齿轮程序。 选择菜单栏“工具/程序”命令，出现如图3.3所示对话框。单击“编辑设计”， 依次添加齿轮设计参数及初始值，添加完毕单击“确定”。选择工具菜单“工具/程序”命令，出现如图3.4信息窗口，在其中输入程序如下： Y0=(1/4)*PI*MT+XT*MT*TAN(α t) Xc=(HANX+CNX-XN)*MN-ρ
Yc=(1/4)*PI*MT+HANX*MN*TAN(αt)+ρ*COS(αt) (3)添加齿轮四个圆的关系式。 1)选择“插入/模型基准/ 草绘”特征工具，或单击工具栏 草绘命令，出现如图3.5所示对话框。单击“草绘”确认，进入二维草绘模式如图3.6所示。
基于proe的液压挖掘机三维建模与运动仿真..
****************学校 毕业设计说明书 设计题目：基于Pro/E的液压挖掘机三维建模与运动仿真 系部：****** 专业：****** 班级：****** 学生姓名：****** 学号：****** 指导教师：****** ****年**月**日
摘要 工作装置是液压挖掘机的重要组成部分，为研究工作装置在挖掘机整个作业循环时间里的运动情况，运用Pro/E软件的运动仿真模块对挖掘机工作装置进行运动仿真。采用传统的运动分析方法存在工作量大、不精确和不直观等缺点。利用Pro/E对液压挖掘机反铲工作装置进行建模和装配,首先分析了挖掘机的运动过程和各工况位置,然后用Pro/ E中的Mechanism模块进行了机构运动学仿真,通过对挖掘机各连接轴的设置,找到挖掘机动臂、斗杆和铲斗的各极限位置，以及确定各部件的运动关系和时间安排。结果表明该方法简单、可靠、为挖掘机整机设计及性能评估提供一定的理论依据。 关键字：液压挖掘机；Pro/E；运动仿真 ABSTRACT The work device is an important part of a hydraulic excavator.To start the motion process of hydraulic excavator work device in the whole operation cycle time, Pro/E sofortware is used to simulat. The traditional design methods to draw the envelope diagram have many shortcomings, such as the heavy workload,imprecision and less intuition. Pro/ E software was used to model and assemble for backhoe working equipment of the hydraulic excavator. Above all , the excavator movement process and work conditions were analyzed. Then mechanism kinematics simulation was carried on by Mechanism module in the Pro/ E software. The limit positionsof movable arm, bucket arm and bucket were found through setting joint shafts of the excavator. Keywords：excavator；Pro/E；dynamic simulation
矿井三维巷道的半自动绘制
矿井三维巷道的半自动绘制 韩福顺1宫良伟1 （1 中国矿业大学，江苏徐州, 221116） 摘要：本文以AutoCAD为图形处理平台，采用手工绘制与编程绘制相结合的半自动绘制方法，即用Visual Basic编程实现绘制三维巷道的关键语句，其它部分仍用手工绘制，再结合后期图件的修整即可完成复杂的三维巷道绘制。这种方法具有程序简单、绘制速度快、用户易于操作、便于后期应用开发等特点。 关键词：AutoCAD，三维巷道，半自动绘制，VB Development of Semi-automatic Drawing of 3D Tunnels HAN Fushun, GONG Liangwei (China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu, 221116) Abstract: Taking AutoCAD as graph processing platform, this paper adopting semi-automatic drawing method by the means of manual combine with auto-drawing program. Applying the above-mentioned method, the author developed a 3D tunnel drawing software that drawing key sections by Visual Basic program, other parts by manual and combining with image processing to simulate complicated 3D tunnels. It is easily operational adaptive, rapid and conveniently develop advanced applications. Keyword: AutoCAD, 3D Tunnel,Semi-automatic drawing, Visual Basic 1．前言 AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk公司生产的计算机辅助设计软件，在我国煤矿设计生产中得到了广泛应用[2]。随着煤炭行业对安全、高效、自动化的需求不断提高，实现三维矿图的快速绘制已有一定需求。例如，在三维矿图上可按指定高度、方位对矿图进行任意方向剖切，得到相应的剖面图；对三维巷道进行空心处理（俗称“抽壳”），来模拟真实巷道，并可在三维巷道中的“精确”坐标位置绘制出相应的装备（设备、管线、探头等）；在三维巷道上模拟避灾、通风、运煤线路显得更加真实；将CAD中的三维矿图经适当转换可导入3DMAX等其它三维软件进行进一步开发；此外，一些单位在项目招投标或宣传矿井时，展示色彩鲜明的三维立体矿图也起到了相应的正面作用等等。 目前，绘制三维巷道的方法主要有两种。一是利用AutoCAD自身带有的三维绘制功能，进行一条条巷道的三维巷道绘制（俗称“手工绘制”）；二是采用部分GIS软件的三维模块功能、OpenGL图形程序接口、VRML建模语言或者AutoCAD的ObjectARX、ActiveX等技术进行二次开发（俗称“编程绘制”）。两种方法都有其优点，同时也存在不同程度的问题。 我们知道，在AutoCAD中绘制三维巷道的基本方法是：将沿巷道轴线绘制的三维多段线按拱形（或梯形等）面域进行拉伸即可绘制出三维巷道。国内涉及AutoCAD二次开发的相关论文成果大多基于上述思想[2-4]，但在具体文献中往往存在以下几个问题：①对于编程绘制原理没有清晰地进行阐述或者在绘制的关键地方交代不够清晰；②部分论文理论性较强而实例不足；③采用全数据库自动建模，编程效率虽然较高，但绘制的三维图不易与原平面图随时比较；此外,一些次要巷道如联络巷、临时巷等常因缺少测点而不绘制。
基于三维GIS的数字矿山综合管理系统的研究和应用
科技论坛引言 三维可视化矿山综合管理系统的任务，是在矿业信息数据仓库的基 础上，建立一个包括地形、 岩层、煤层、水体、地面建筑、地下工程、运输、供电、避灾路线、生产调度、设备管理、监测监控、安全管理等在内的空间信息 平台，使设备工况、 控制及环境参数在统一的平台传输和集成，为实现矿山企业“人、机、环、管”信息的集成管理和综合监控，以及针对企业“生产、 安全、成本”的全视角分析，提供全新的思路和应用模式。传统的矿山信息 化建设存在诸多的缺陷和瓶颈：井下生产及安全监控的各类自动化系统， 大多都处于独立运行的状态，自成体系，信息资源共享和利用效率低下，“信息孤岛”现象严重，缺乏数据、应用的集成和整合。同时，传统的二维平面地图，空间尺度感差，无法实现精确定位，难于用于现场数据的模拟和应用。 随着采矿生产新技术的不断推广应用和管理水平的不断提高，矿井生产和安全管理监控已经不只是考虑加快生产过程中某一环节的速度和效率，而是需要将整个生产过程作为一个整体进行考虑，形成针对全生产过程的综合监控管理体系。1系统架构系统建设基于3S 技术，利用已有的矿区三维数字地面模型（DEM ）、数字正射影像（DOM ）、基础地理数据等多尺度的地表数据和地下煤层、水文、断层等地质构造数据，结合三维建筑模型、道路模型、植被模型、工矿设备模型和地下巷道模型,在互联网的环境下，通过客户端的Terra Explorer 三维可视化平台，服务器端的ArcGIS/Oracle 后台管理，构建统一的、基础性的、可扩展的空间信息展示平台，实现在三维可视化环境下的矿山生产管理、安全管理、人员管理、设备管理等一系列企业管理工作。系统基于Skyline 三维GIS 平台，利用Visual Studio .Net 2005为开发工具、C#作为开发语言，采用多层架构实现对三维GIS 应用平台的二次开发。架构主要由网络基础设施层、空间信息资源层、基础软件平台层、应用服务平台层、应用系统层以及相应的系统安全体系、标准规范体系共同构成。系统采用B/S 的技术框架，集成数据库技术、空间数据引擎技术、WebGIS 技术、三维可视化技术、多媒体技术、系统集成技术等，采取功能控制流和数据流交叉组织的方式，实现三维GIS 管理、分析等功能。2系统功能2.1真三维矿山场景三维数字矿山综合系统是一套真实的三维地理空间信息平台，在矿山企业已有地测数据的基础上，对矿山的井上和井下数据进行真实的构建。系统可以展现矿山集团下属各个企业的地理分布及和相关信息，以及矿区周边的地理环境信息，如：地形地貌、地质构造、煤面断层等。同时，按照真实的现场景观，系统对矿区地上建筑和工矿设备进行三维仿真，并且对建筑物内部进行详细的模型构建，使用户可以深入到内部进行查看和浏览。对于井工矿而言，井下工程信息更是系统关注的重点，如：巷道空间位置、工作面、轨道路线等。系统利用矿山企业已有的《采掘工程平面图》、《井上井下对照图》等图纸中的勘测数据生成真实的三维巷道，方便用户直观可视化的查看井下信息的空间分布和状态。 同时，用户可深入到巷道内部，实时查看井下设备的细部特征。在巷道三维空间位置的基础上，系统可 以对矿区应急避灾路线信息进行三维展示。 2.2实时数据集成三维数字矿山综合管理系统可接入各类自动化系统数据，配合三维场景中的设备、传感器的分布状况，实现对各类生产、安全类实时数据、历史数据的三维可视化展示、综合分析和报警。具体包括：井下工业环网、设备、传感器，在三维场景的位置标识；接入系统实时数据，实现分类、集成展示。按照不同的专业特征，构建细部场景，实时分析和报警；构建“历史数据库”，实现各系统实时数据的集中 管理；可接入平台的各个自动化子系统，包括以下方面： 2.3可交互的生产现场 工作面是井工矿的主要生产场所，平台通过对工作面现场各类生产自动化系统的接入，可以直接定位到各工作面现场，实现对“人、 机、环、管”等现场信息的动态跟踪和集成展示。对于井下人员管理，系统可以定位展示所有人员的空间位置，从入井到出井全过程中，即时掌握人员在井下的位置和行为。同时，对于选定人员进行路径回访，查看其历史记录。同时，系统实现了三维环境下的视频监控功能，用户可了解井上井下视频摄 像的分布位置，并实时查看井下巷道、工作面等场所的真实情况，保证了视频画面和空间位置的相结合。系统实现了对设备的实时管理，展示设备 其空间分布状况， 在三维场景下，方便用户查看各个设备的系统参数，了解其运行状态是否良好。系统对井下环境状况进行真实的反映，通过接入 “井下安全生产监测系统”的实时数据，如：瓦斯、CO 、甲烷等，查看观测探 头的分布位置和观测数据，让用户实时了解井下不同位置的环境安全情况。对于发生重大事故，系统可以对矿区事故发生现场的电子地图跟踪指引，实时指示矿下人员、救援人员的位置，通过数据中心的专家数据库，生成最佳避灾路线，辅助领导做出应急预案。同时，系统在发生重大事故后， 各类专业系统实时信息的回放，对事故进行分析和总结。 2.4动态更新服务 系统为用户提供了完整的生产工艺，真正解决矿井环境、采掘工程信息的跟踪模拟、动态更新问题。针对矿山企业日常生产过程中，巷道需要不断掘进，地测数据不断更新，工作面情况不断变化，系统提供给用户一种方便、快捷的自动更新机制，可以周期性更新巷道掘进、工作面推进状 况，根据实际工作周期对其变动状况做出真实的反映，同时周期性更新机 电设备安装变更等井下状况，对其变动状况做出真实的反映。 结束语 三维数字矿山综合管理系统实现了矿山井上井下三维仿真可视化、对各个子系统实时数据的集成接入，对井下生产、安全管理状况随时掌控，提供给用户三维可视化的交互操作和管理，并且采用动态更新的机制，维护整个系统的可持续化管理。 三维数字矿山综合管理系统以多维信息导航的手段、全新的视角和 模式， 给领导层提供更加直接的管理手段，为矿山企业生产、安全管理方面，提供快速辅助决策分析、资产管理和经营分析，实现精细化管理。同时，系统还打通了数据壁垒，消除了信息孤岛，为企业提供空间信息集成应用 的平台， 加强了企业集团管控力度，促进了大企业快速发展，是企业信息化向智能化发展的必然结果和趋势。参考文献[1]张新,赵红蕊,陈宜金.人类可持续发展与“数字矿山”研究[J].东北测绘,1999(04). [2]耿铭卢,国斌.数字化三维矿山仿真技术的研究[J].现代矿业,2009(8). [3]李春民,李仲学 .“数字矿山”三维可视化研究[J].系统仿真学报,2006(2).[4]李一凡.数字矿山信息系统的研究及应用[D].武汉:中国科学院武汉岩土力学研究所,2007. [5]张振波,孟志强.GIS 在矿山中的应用探索[J].黑龙江科技信息,2007(1). 作者简介：李国鑫（1981~），男，河北石家庄人，硕士研究生，现从事三维GIS 的应用和研究。基于三维GIS 的数字矿山综合管理系统的研究和应用 李国鑫1袁海涛2陈宜金1 （1、中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院，北京1000832、北京威远图易数字科技有限公司，北京100044） 摘要：三维数字矿山综合管理系统是综合运用地理信息系统、遥感、网络、多媒体及虚拟仿真等技术，对矿山的基础资料、设备设施、动态监测、矿山环境进行采集和管理，为矿山的安全管理、生产管理和应急救灾提供决策服务的技术系统，是数字矿山建设的核心和切入点。 关键词：三维；数字矿山； GIS 44··
三维数字矿山模拟平台系统
三维数字矿山模拟平台系统 Vman是一款具备矿山场景模拟和矿山开采业务管理信息化功能 的新一代三维数字矿山系统构建平台系统。利用 Vman，您可以快速搭建您的三维虚拟矿山， 并可快速部署矿山开采与管理的数字化业务流程。利用该系统，您的矿山可尽收眼底，您的 业务将尽在你的掌控之中。 Vman是一款独具特色的构建数字矿山系统的平台软件。 Vman可以从以下几个层级建构现代矿业企业的信息化应用解决方案 （1）构建三维虚拟矿 山场景系统。 （2）实施矿山场景信息的数字化和网络化。 （3）构建矿山生产和 管理业务的数字化流程。 （4）构建“主控机房—移动终端”模式的矿山生产监控系统
和生产管理信息系统。 （5）矿山生产和管理预案（含各种应急预案或求援预案）的模 拟和辅助决策。 优势Vman是一款完全从底层开发的三维矿山场景构建引擎系统和数字化信息管理系统。我们拥有独立知识产权，并在与客户合作方面一贯持灵活态度。 Vman产品具有独特的优势： （1）提供丰富的构建矿山三维场景的模型组件库。 （2）帮您动态地、所见即所得地快速搭建高清晰矿山三维场景。能实现大型场景及其物体组件的 分页管理、场景八叉树查询管理和包围体树查询管理、碰撞检测、骨骼动画、动态生成各种 物体组件、视点控制、过程纹理、逼真的动态草木等高级三维图形渲染功能。 （3）方 便的场景数据管理功能，使您快速实现矿山数字化和信息化，为矿山业务流程数字化提供基
础。 （4）完善的、易于定制化的移动应用终端软件和硬件系统，使您的应用更贴近业 务操作流程需要。 （5）方便快速地部署您的数字化生产业务，模拟和可视化您的生产流程， 并可预演各种业务方案。 应用范围三维数字矿山模拟平台系统 Vman可应用于： （1）地面或地下矿石开采等矿业工程行业。 （2）坑道或涵洞挖掘等土木工程或道桥工程行业。 （3）救险、救灾现场模拟等防灾工程行业。 （4）复杂地形 城市模拟等市政工程行业。 （5）复杂地形作战推演等军事领域。
基于蜗轮蜗杆的三维建模与运动仿真
……………………. ………………. ……………… 山东农业大学 毕 业 论 文 基于Pro/E 的蜗轮蜗杆参数化建模及运动仿真分析 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 机械电子工程专业 届 次 2013届 学生姓名 冯海明 学 号 20091192 指导教师 张开兴 老师 二O 一三 年 六 月 十 日 装 订 线 ……………….……. …………. …………. …
目录 摘要 (3) 1绪论 (5) 1.1课题研究意义 (5) 1.2课题研究CAD发展概述 (5) 1.2.1CAD技术发展历程 (5) 1.2.2CAD的发展趋势 (6) 1.3本课题研究的内容 (7) 2蜗轮蜗杆参数化设计基础 (7) 2.1蜗杆传动机构简介及类型 (7) 2.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 (8) 2.3参数化特征造型技术简介 (9) 3 基于PRO/E的蜗轮参数化建模 (10) 3.1P RO/E的参数化建模简介 (10) 3.2蜗杆的参数化建模 (12) 3.2.1零件分析 (12) 3.2.2创建蜗杆 (13) 3.3蜗轮的参数化建模 (19) 3.3.1零件分析 (19) 3.3.2蜗轮的参数化建模 (20) 4蜗轮传动机构的运动仿真 (30) 4.1P RO/E运动仿真简介 (30) 4.2P RO/E平台机构运动仿真的步骤 (30) 4.3蜗轮蜗杆机构运动仿真的具体步骤 (31) 4.3.1蜗轮蜗杆机构的虚拟装配 (31) 4.3.2蜗轮蜗杆机构的运动仿真 (32) 5总结 (33) 参考文献 (34) 致谢 (34)
Contents Abstract (4) 1Introduction (5) 1.1The significance of this research (5) 1.2Development of research on CAD project (5) 1.2.1 CAD technology development (5) 1.2.2 The development trend of CAD (6) 1.3The contents of this research project (7) 2 Basic worm gear parametric design (7) 2.1Introduction and type of worm gear (7) 2.2The main parameters and geometric dimensions of a cylindrical worm drive (8) 2.3The parametric feature modeling technology (9) 3 Modeling of worm gear parameters based on PRO/E (10) 3.1 Parametric modeling of Pro/E (10) 3.2Parametric modeling of worm (12) 3.2.1 Part analysis (12) 3.2.2 Create a worm (13) 3.3Parametric modeling of worm gear (19) 3.3.1 Part analysis (19) 3.3.2 Parametric modeling of worm gear (20) 4 Motion simulation of worm gear transmission mechanism (30) 4.1 Introduction the Pro/E motion simulation (30) 4.2 Exercise Pro/E platform simulation steps (30) 4.3The specific steps of mechanism movement simulation of worm gear worm (31) 4.3.1 The virtual assembly of the worm gear (31) 4.3.2 Motion simulation of worm gear (32) 5 Summary (33) Reference documentation (34) Convey thanks (34)