[發(fā)明專利]面向圓錐破碎機性能優(yōu)化的實時可視化仿真方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710041718.5
• 申請日: 2007-06-07
• 公開（公告）號: CN101059872A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武殿梁;范秀敏;胡勇;黃冬明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種計算機應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的仿真方法，具體地說，是一種用于礦山機械上的面向圓錐破碎機性能優(yōu)化的實時可視化仿真方法。

背景技術(shù)

圓錐破碎機是脆性物料中細碎的主要設(shè)備，廣泛用于礦山、冶煉、水利、公路、鐵路和化工等工業(yè)部門，而物料破碎過程由于規(guī)律復(fù)雜影響因素眾多難以分析，且圓錐破碎機本身尺寸較大工作環(huán)境惡劣難以進行實物試驗研究，因此相應(yīng)領(lǐng)域的研究帶來極大的困難。

由于散體石塊破碎過程的復(fù)雜性，破碎過程在設(shè)計破碎機時仍無法進行可視化仿真，破碎機優(yōu)化計算僅能得到少量結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作參數(shù)和這些參數(shù)對應(yīng)的破碎結(jié)果少量統(tǒng)計參數(shù)，對優(yōu)化結(jié)果的分析通常靠試驗來進行，這耗費大量的時間和成本。虛擬仿真技術(shù)為圓錐破碎機工作過程的優(yōu)化和仿真研究提供了新手段，它可以綜合考慮多種因素，克服空間、時間和其它條件對工作過程進行仿真研究。目前的虛擬仿真技術(shù)由于在建模方法上的限制，一般只能用于規(guī)則幾何對象的實時或非實時建模，而對于非線性的復(fù)雜幾何過程無法描述。另外由于仿真過程的幾何對象完全依賴于仿真計算，因此不但建模效率較為低下，還由于仿真物理計算的局限性導(dǎo)致復(fù)雜幾何過程(如大量散體石塊受擠壓破碎)的建模無法實現(xiàn)。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，Mohsen?Sharifi等在《Proceedings?of?the2nd?international?conference?on?Computer?graphics?and?interactivetechniques?in?Australasia?and?South?East?Asia》(澳大利亞與東南亞第二屆計算機圖形學(xué)與交互技術(shù)國際會議論文集)(2004年)100-105頁上發(fā)表的“A?new?fractal-based?approach?for?3D?visualization?of?mountains?in?VRMLstandard”(一種面向3維可視化、基于分形的山峰VRML模型構(gòu)造方法)，該文中提出一種分形方法來構(gòu)造和描述山峰模型，該方法為了實現(xiàn)真實感的山峰的3維可視化，使用一種脫胎于地形構(gòu)造的分形幾何方法，并且使用一種腐蝕算法使得山峰模型更加真實。由于山峰為不規(guī)則多面體，可近似把山峰看作放大了的石塊，因此該方法通過調(diào)節(jié)參數(shù)也可以用于構(gòu)造石塊，而且由于使用了分形方法，所構(gòu)造的模型表面細節(jié)很逼真。其不足在于：該方法僅僅是使用分形來構(gòu)造真實感山峰，而未與物理計算相結(jié)合構(gòu)造的山峰只是“看起來象”而無法逼近某座特定的真實山峰；另一方面，山峰模型本質(zhì)上屬于2維半的模型，因此使用地形構(gòu)造方法的改進能夠?qū)崿F(xiàn)，而破碎機工作時的散體石塊的破碎，每一石塊都是典型的三維模型，使用該方法無法在整體形狀上逼真描述。此外該文獻中的山峰可視化無實時性要求，因此模型生成效率也無法滿足破碎機工作時的大量散體石塊模型構(gòu)造需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種面向圓錐破碎機性能優(yōu)化的實時可視化仿真方法(簡稱SGRCS)，通過采用物理行為計算模型和虛擬現(xiàn)象發(fā)生系統(tǒng)，使其解決了優(yōu)化計算僅能獲得少量結(jié)果數(shù)據(jù)，而大量石塊在破碎機腔內(nèi)破碎的復(fù)雜過程無法實時可視化導(dǎo)致的優(yōu)化過程和結(jié)果不直觀、難以分析優(yōu)化計算的可信度的難題，實現(xiàn)了將圓錐破碎機結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)優(yōu)化計算的結(jié)果以及該結(jié)果對應(yīng)的破碎效果實時顯示，從而使得破碎機的優(yōu)化和仿真相結(jié)合，優(yōu)化結(jié)果的分析和觀察更加直觀和簡單，增加優(yōu)化結(jié)果的可信度。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，具體步驟如下：

步驟一，石塊幾何模型構(gòu)造統(tǒng)一方法的建立

對破碎機所破碎的各種石塊采用基于分形幾何的統(tǒng)一方法進行動態(tài)構(gòu)造，來實現(xiàn)對各種巖石、礦石的統(tǒng)一構(gòu)造，調(diào)節(jié)構(gòu)造過程的控制參數(shù)可以獲得不同形狀和表面細節(jié)的石塊模型。從而能夠在不依賴物理計算的情況下快速構(gòu)造出破碎機隨破碎的多種石塊，所構(gòu)造的石塊形狀和表面細節(jié)逼真，且能夠根據(jù)需要控制精度和速度以滿足對破碎機工作的實時仿真。

所述的石塊幾何模型構(gòu)造統(tǒng)一方法，它在生成元的簡單多邊形模型(四面體、六面體、八面體)基礎(chǔ)上，通過迭代公式生成新的結(jié)點，從而獲得新的多邊形模型。迭代時提供控制參數(shù)(分形維數(shù)、隨機因子、比例因子、迭代次數(shù))來控制所構(gòu)造石塊的整體形狀、局部的光滑和粗糙程度。影響生成速度的主要因素是迭代次數(shù)，對于圓錐破碎機破碎時的石塊動態(tài)生成仿真，生成石塊時的迭代次數(shù)通常取5～7。

步驟二，面向?qū)崟r顯示的石塊快速紋理映射方法建立