安徽工業(yè)大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)軋制仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

軋制虛擬現(xiàn)實(shí)仿真實(shí)習(xí)報(bào)告姓名：吳志高班級(jí)：型133班學(xué)號(hào):139024090指導(dǎo)老師：尹元德軋制虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軋制過(guò)程基礎(chǔ)知識(shí)軋制過(guò)程是軋件由摩擦力拉進(jìn)旋轉(zhuǎn)軋輥之間，受到壓縮進(jìn)行塑性變形的過(guò)程，通過(guò)軋制使金屬具有一定的尺寸、形狀和性能。在一般的軋制條件下，軋輥圓周速度和軋件速度是不相等的，軋件出口速度比軋輥圓周速度大因此軋件與軋輥在出口處產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，稱(chēng)為前滑。而軋件入口速比軋輥圓周速度低，軋件與軋輥在入口處也產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，但與出口相對(duì)滑動(dòng)方向相反，稱(chēng)為后滑。在軋制過(guò)程中，與軋輥接觸并產(chǎn)生塑形變形的區(qū)域?yàn)樽冃螀^(qū)。二、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介：虛擬軋鋼系統(tǒng)結(jié)合了實(shí)際的軋鋼機(jī)械，以實(shí)際機(jī)械為基礎(chǔ)做出虛擬的數(shù)學(xué)三維模型，以真實(shí)機(jī)械的動(dòng)作做出虛擬的模型動(dòng)作。以求達(dá)到真實(shí)的目的。系統(tǒng)的安裝及啟動(dòng)操作系統(tǒng)本程序可運(yùn)行在windowsXP及其兼容操作系統(tǒng)下軟件環(huán)境系統(tǒng)已安裝TCP/IP協(xié)議系統(tǒng)已安裝Oracle客戶(hù)端程序軟件組成主程序：精軋?zhí)摂M程序和控制程序組成主程序目錄下的動(dòng)態(tài)庫(kù)ENetCom.dll、SerialPort.dll主程序目錄下的配置文件夾res、lgres、config程序運(yùn)行條件確保虛擬界面已經(jīng)啟動(dòng)，并連接了網(wǎng)絡(luò)確保數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器已經(jīng)啟動(dòng)，并連接了網(wǎng)絡(luò)確保網(wǎng)絡(luò)加密狗服務(wù)器已經(jīng)啟動(dòng)然后啟動(dòng)控制界面程序2：皮料設(shè)置界面3：操作系統(tǒng)主畫(huà)面4：模擬軋機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、光電成像技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真、人工智能等多種技術(shù)，創(chuàng)建一個(gè)逼真的、具有視、聽(tīng)、觸、嗅、味等多種感知的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。人們借助各種交互設(shè)備沉浸于虛擬環(huán)境之中，與虛擬環(huán)境中的實(shí)體進(jìn)行交互，產(chǎn)生等同于真實(shí)物理環(huán)境的體驗(yàn)和感受。近年來(lái)，在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上又發(fā)展出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（或稱(chēng)混合現(xiàn)實(shí)）技術(shù)，通過(guò)跟蹤用戶(hù)的位置和姿態(tài)，把計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體或其它信息準(zhǔn)確地疊加到真實(shí)場(chǎng)景的制定位置，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、實(shí)時(shí)互動(dòng)的新體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于軍事、先進(jìn)制造、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)生物、教育培訓(xùn)、文化娛樂(lè)等領(lǐng)域，并有望虛擬仿真科技作為信息時(shí)代除理論推導(dǎo)和科學(xué)試驗(yàn)之外的第三門(mén)新型科研方法，其技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)、培訓(xùn)、使用、維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。中國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，當(dāng)前我國(guó)虛擬制造應(yīng)用研究的重點(diǎn)方向是基于產(chǎn)品的三維虛擬設(shè)計(jì)、加工過(guò)程仿真和產(chǎn)品裝配仿真，研究如何生成可信度高的產(chǎn)品虛擬樣機(jī)，達(dá)到在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段能夠以較高的置信度預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最終性能和可制造性。隨著研究的不斷深人和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，虛擬制造必將得到日益廣泛的應(yīng)用。一方面是為了解決鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)性設(shè)備操作人員培訓(xùn)是鋼鐵企業(yè)的難題，因?yàn)檐堉七^(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程，目前我國(guó)絕大多數(shù)鋼鐵企業(yè)在實(shí)際軋制操作中都以手動(dòng)為主，因此軋鋼操作工的業(yè)務(wù)水平很大程度上影響著軋制效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前訓(xùn)練軋鋼操作工主要是依靠有經(jīng)驗(yàn)的操作工通過(guò)傳、幫、帶的培訓(xùn)方式對(duì)新工人進(jìn)行在線的訓(xùn)練和指導(dǎo)。然而隨著對(duì)鋼板軋制產(chǎn)量及質(zhì)量要求的不斷提高，這種原有的在線培訓(xùn)方式也愈加顯露出其局限性，如培訓(xùn)周期長(zhǎng)、易造成經(jīng)濟(jì)損失等，此外在軋制節(jié)奏緊張的情況下，新操作工更是鮮有上操作臺(tái)操作的機(jī)會(huì)，從而導(dǎo)致操作技能難以快速提高。因此，搭建一個(gè)離線實(shí)時(shí)模擬訓(xùn)練軋鋼操作工的仿真平臺(tái)，使操作工在不影響實(shí)際生產(chǎn)的情況下進(jìn)行訓(xùn)練活動(dòng)是十分必要的。針對(duì)這種需求，我們開(kāi)發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的軋鋼實(shí)時(shí)仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，其主要思想是采用了以計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)為核心的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在計(jì)算機(jī)中生成逼真的虛擬環(huán)境，使用戶(hù)通過(guò)必要的硬件裝備自然地與虛擬環(huán)境中的客體進(jìn)行交互，相互影響，產(chǎn)生親臨現(xiàn)場(chǎng)的感受和體驗(yàn)。軋鋼操作工置身于逼真的模擬軋制生產(chǎn)環(huán)境中，通過(guò)向操作臺(tái)發(fā)出各種控制信號(hào)來(lái)不斷改變虛擬環(huán)境中鋼板的軋制狀態(tài)，進(jìn)而通過(guò)視覺(jué)觀察相應(yīng)的操作效果，實(shí)現(xiàn)交互式實(shí)時(shí)控制。在不影響實(shí)際生產(chǎn)的前提下達(dá)到了訓(xùn)練軋鋼操作工軋制協(xié)調(diào)性和準(zhǔn)確性的目的，極大地縮短了培訓(xùn)周期，彌補(bǔ)了原有在線培訓(xùn)的局限性。另外一方面虛擬軋鋼系統(tǒng)是解決軋鋼操作工培訓(xùn)的重要手段，鋼鐵行業(yè)的經(jīng)營(yíng)企業(yè)必須加大對(duì)職工的培訓(xùn)力度，以盡可能地降低安全事故。然而傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式不僅成本高昂，而且非?？菰铮Ч幻黠@，使企業(yè)陷入兩難境地。虛擬軋鋼模擬培訓(xùn)和仿真操作系統(tǒng)，通過(guò)虛擬的方式對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)，很好地解決了鋼鐵行業(yè)的職工培訓(xùn)難題。通常我們由于設(shè)備、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)等硬件的限制。許多現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)都無(wú)法進(jìn)行。而利用虛擬軋鋼系統(tǒng)，學(xué)生足不出戶(hù)便可以做各種操作，獲得與真實(shí)一樣的體會(huì)。在保證教學(xué)效果的前提下，極大的節(jié)省了成本。真實(shí)操作往往會(huì)帶來(lái)各種危險(xiǎn)，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行虛擬操作，學(xué)生在虛擬環(huán)境中，可以放心地去做各種危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立起來(lái)的虛擬實(shí)訓(xùn)基地，其“設(shè)備”與“部件”多是虛擬的，可以根據(jù)隨時(shí)生成新的設(shè)備。教學(xué)內(nèi)容可以不斷更新，使實(shí)踐訓(xùn)練及時(shí)跟上技術(shù)的發(fā)展。軋鋼機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)軟件利用電腦軟件三維成像技術(shù)和硬件技術(shù)相結(jié)合，虛擬出一個(gè)與軋鋼機(jī)機(jī)相似的工作環(huán)境，讓廣大學(xué)生在虛擬的環(huán)境下迅速對(duì)軋鋼機(jī)操作和工作環(huán)境進(jìn)行熟悉，從而提高技能熟悉工藝，解決已往培訓(xùn)無(wú)法真實(shí)操作的難點(diǎn)。虛擬軋鋼系統(tǒng)結(jié)合了實(shí)際的軋鋼機(jī)械，以實(shí)際機(jī)械為基礎(chǔ)做出虛擬的數(shù)學(xué)三維模型，以真實(shí)機(jī)械的動(dòng)作做出虛擬的模型動(dòng)作。以求達(dá)到真實(shí)的目的。三、操作軋鋼生產(chǎn)仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)所遇問(wèn)題以及分析處理：在安冶操作訓(xùn)練期間。我們按照三人一組進(jìn)行分組，每組有一個(gè)主操作手和兩個(gè)副操手，主操作手的主要任務(wù)就是控制軋輥的速度以及方向，同時(shí)還有壓下量的調(diào)整。我在我們組擔(dān)任的職務(wù)是機(jī)前主操作手，主要負(fù)責(zé)將坯料的軋制操控與總調(diào)度，控制每道次軋制壓下量和軋輥速度。一開(kāi)始老師給我們進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，我們大家對(duì)操作臺(tái)不熟悉，因?yàn)榇蠹叶际堑谝淮谓佑|，所以到我們操作時(shí)錯(cuò)誤百出。進(jìn)入界面都耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，采用規(guī)程4，進(jìn)行7個(gè)道次的軋制。開(kāi)始我們大家都遇到了終軋溫度過(guò)低，精軋時(shí)間控制不好粗軋老是夾鋼甚至斷輥。精軋第一、二道次必須抱鋼，缺少一次造成鐮刀彎；第一道次未除鱗，造成表面結(jié)疤；第一道次的溫度過(guò)高等這些問(wèn)題在稍微熟練后就可以避免了。有一到兩次我因沒(méi)看清鋼坯是否咬入錯(cuò)誤的過(guò)早提高了軋輥轉(zhuǎn)速，但主要還是終軋溫度過(guò)低，我們嘗試過(guò)在開(kāi)軋溫度的最高上限進(jìn)入軋制，但最后還是低了很多。我們后來(lái)分析縮短軋制時(shí)間，減少溫降時(shí)間。于是我們讓主操在調(diào)整壓下量的時(shí)候稍微快點(diǎn)，調(diào)節(jié)手柄的根部，幅度不會(huì)那么大，精軋輥速的咬入速度是40轉(zhuǎn)/分到60轉(zhuǎn)/分，粗軋軋輥的咬入速度是20轉(zhuǎn)/分到40轉(zhuǎn)/分。高速軋制的速度都是100轉(zhuǎn)/分，我讓副手們盡可能的在夾鋼時(shí)快點(diǎn)，由于手柄老化，靈敏度不高，所以有時(shí)候明明看手柄在空擋位置，但是卻容易在倒擋或前進(jìn)的一檔。所以也要注意。還有就是盡可能的將鋼送到軋輥前的鋼軌，節(jié)省時(shí)間。調(diào)整過(guò)后，我們的溫度逐漸接近終軋溫度，等后期我們操作熟練了以后，就可以達(dá)到終軋溫度了。然后我們進(jìn)行粗軋操作。兩個(gè)附艙操作輥道將加熱好的鋼坯送入高壓水除磷箱，清除鋼坯表面的氧化鐵皮和轉(zhuǎn)鋼操作，并操作抱床將鋼坯擺正。由于有了精軋的操作做基礎(chǔ)，我并沒(méi)有遇到太多問(wèn)題了，但附艙仍有一點(diǎn)麻煩，開(kāi)始是開(kāi)坯溫度過(guò)低，由于第一道次需要轉(zhuǎn)鋼，轉(zhuǎn)鋼很容易超過(guò)90度，一夾鋼就夾回去了，但隨著練習(xí)次數(shù)增多，這些小問(wèn)題很快就被克服了。盡管時(shí)間相比于精軋耗時(shí)較長(zhǎng)，溫降大，但由于溫度范圍更大，基本沒(méi)有太大問(wèn)題。在粗軋中，主操作手相對(duì)難控制的是壓下量和輥速變化，我們都知道粗軋?jiān)谝氲臅r(shí)候咬入速度應(yīng)該是20轉(zhuǎn)/分到40轉(zhuǎn)/分之間，當(dāng)鋼坯進(jìn)入軋輥之后，立馬提高輥速到100轉(zhuǎn)/分，也是就我們平時(shí)說(shuō)的低速咬入，高速軋制。一開(kāi)始我們都不算很熟練，但幾次練習(xí)之后，基本上粗軋每次都90+。我們組配合的很好，很有默契。這次的訓(xùn)練讓我體驗(yàn)到了團(tuán)隊(duì)精神和合作的重要性。默契的團(tuán)隊(duì)才能出彩。四、操作結(jié)果：在為期兩天的軋制仿真實(shí)驗(yàn)和老師的指導(dǎo)與安排下，我們分別采用不同類(lèi)型的鋼坯展開(kāi)對(duì)軋制仿真過(guò)程的學(xué)習(xí)、練習(xí)與測(cè)試。我本人作為機(jī)前主操手，與我的兩位伙伴相互配合，共同完成了本次實(shí)驗(yàn)。第一天，我們?cè)O(shè)置BVB鋼坯，在粗軋中，基本上都是八九十分，沒(méi)有出現(xiàn)大的問(wèn)題，但溫度總是低于終軋溫度，或者由于操作不熟練而使得咬入和送鋼方向不一致。精軋中由于主操的粗心導(dǎo)致有時(shí)候初軋溫度超限，咬入速度過(guò)低，或者是我和副操們沒(méi)有配合到位出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤，夾鋼太快，沒(méi)夾到等導(dǎo)致精軋的尺寸出現(xiàn)了一點(diǎn)問(wèn)題。第二天，我們以Q345C,Q235B鋼坯來(lái)進(jìn)行模擬。我們組進(jìn)行了缺陷軋制。上下表面的溫度設(shè)置的不一樣。然后設(shè)置修補(bǔ)，由于老師的細(xì)心講解我們?cè)谌毕蒈堉频臅r(shí)候并沒(méi)有遇到太多的問(wèn)題。我們后來(lái)還是進(jìn)行無(wú)缺陷軋制。第二天比第一天操作熟練很多。我們開(kāi)始降低成本。將出爐溫度降低很多，這在粗軋過(guò)程中將出爐坯料快速運(yùn)到并進(jìn)行轉(zhuǎn)鋼，這考驗(yàn)我的手速和專(zhuān)注力，因?yàn)閮x器有些老化。精軋的過(guò)程中我們有時(shí)候會(huì)和粗軋混淆，容易多道次抱鋼，使得軋制時(shí)間較長(zhǎng)。但我們最終都將終軋溫度控制在要求內(nèi)了，所以分?jǐn)?shù)都挺好的。五、心得體會(huì)：在安冶為期兩天的軋鋼仿真實(shí)訓(xùn)經(jīng)歷中，我們清楚地了解到了一次軋鋼過(guò)程有一個(gè)小組3人配合方能完成，看似簡(jiǎn)單的步驟卻有很多講究，讓我們更深層次的了解了軋制過(guò)程，并且在老師的耐心講解下