Unity3D矿热炉配料系统的仿真操作训练系统设计与实现(2)
1.1.2 系统设计要求与实现功能 2
1.1.3 实现思路及方法 3
2 系统分析 5
2.1 矿热炉系统工作特点 5
2.2 配料系统及其发展现状 6
2.3 UNITY3D及3DMAX的特点及使用 6
3 设计 9
3.1 3DMAX模型的建立 9
3.2 场景导入UNITY3D制作过程 14
3.3 场景控制代码 14
4 结论 22
4.1 模拟场景的运行 22
4.2 交互功能的实现 22
4.3 设计总结及心得 23
致谢 25
参考文献 26
附录 27
1 绪论
1.1 课题综述
1.1.1 本设计的目的及意义
矿热炉又称电弧电炉或电阻电炉。
它主要用于还原冶炼矿石，碳质还原剂及溶剂等原料。主要生产硅铁，锰铁，铬铁、钨铁、硅锰合金等铁合金，是冶金工业中重要工业原料及电石等化工原料。
其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬，使用自培电极。电极插入炉料进行埋弧操作，利用电弧的能量及电流通过炉料的，因炉料的电阻而产生能量来熔炼金属，陆续加料，间歇式出铁渣，连续作业的一种工业电炉。金属的冶炼对国家基础工业、重工业等重要领域都有着十分重要的地位和作用。
矿热炉加料系统是负责调配矿石原料功能的矿热炉系统的重要组成部分。首先矿热炉中需要冶炼的金属矿石原料并非单一种类，而是有某几种矿石原料组合而成，而在冶炼过程中不同原材料的比重对冶炼过程及之后的成品的类别及品质都有很深的影响，所以需要在矿石原料加入炉内冶炼之前按照事先想要冶炼的金属种类计算不同原材料在炉料内所占比例，并且在加入矿热炉之前按照计算好的比重配制完毕再加入炉中进行冶炼。正是由于不同金属种类的原材料构成都不相同，所以配料系统所承担的任务也十分重要，针对不同的要求对应的实现原材料配料。传统的配料采用人工配料，容易受人工因素的影响。运料大都是采用继电器控制，而继电器控制有着接线繁多，故障率高的，且文护文修不易等缺点。
本设计具有很强的实用性,该设备主要完成配料，小车运料，炉内加料三个过程，矿热炉配料与斜桥系统电气控制设计，解决了以往繁琐的人工控制，提供了工作效率，降低了人本成本。通过三文软件模拟场景还原配料系统的外观和操作方式及具体流程，有助于深入了解和认识上料过程及方法，可以在实际操作之前在模拟环境中体验具体的操作方式，熟悉整个系统工作流程，为之后实际操作提供宝贵经验，降低直接操作可能带来的操作失误率，有效提高操作人员技术水平。由于配料系统在整个矿热炉系统中扮演着举足轻重的作用，所以通过软件模拟的方式加深操作人员对配料系统工作流程的了解和熟悉是十分有必要的。在之前的人工操作时代，大量繁琐的工序都要由操作人员手动完成。在矿热炉系统不断在科技进步的带动下走向自动化的情况下，通过软件模拟的方式不但节约成本也是效率很高的操作方法学习方式。
1.1.2 系统设计要求与实现功能
本课题要求于利用Unity实现配料系统的简单交互操作，通过手动预设各种原材料的重量来调整将要加料的原材料比例，之后通过动画演示配料完成后的加料过程。建模部分主要分为两部分主场景，分别对应现实冶炼厂房的配料称重车间和矿热炉车间顶层的加料口层。配料称重车间主要包含原材料料堆若干，及用来将矿石原料从料堆中运送到料斗中的铲车，料斗总共有五个，并排置于厂房内，下方是一条凹槽，是用于输送配好的原料到矿热炉车间顶层的小车的轨道小车初始位置在第一个料斗下方，其他还包括一个控制台，控制台的作用是设定加料数值，这部分通过模拟程序中手动输入来决定，通过输入加料数值百分比，来决定小车中所配料的比重，由于要控制五个不同的料斗添加五种不同矿石原材料，所以控制台至少需要包含五组按钮，分别调节每个料斗加料的量，控制台位于车间右侧靠墙位置。矿热炉车间顶层加料层则主要包含一道抓料斗的运动轨道，加料斗缺醒处于悬空状态，在小车满载材料运动到轨道下方时抓料斗沿轨道移动至小车上方通过抓取的方式从小车中取料，然后移动到加料口上方打开，原料自动落入矿热炉，另外这一层还有一个重要部件即为为小车运动提供动力的卷扬机。除此之外，还包括一座连接配料车间厂房和矿热炉车间加料层的桥，以及连接卷扬机和运送矿石原料小车的钢绳。动画部分主要包括以下几个方面:首先，需要完成向料斗中添加矿石原材料的动画演示过程，即铲车从料堆中取料添加进料斗的过程的动画演示，这部分只需要完成建模并使用3Dmax动画编辑功能制作动画效果即可。其次是控制台面板的数据显示功能，每个料斗都有一个柱状图现实加料情况，分别包括两个图形——预设和加料进度条。通过拖动预设条自定义加料多少，然后通过加料进度条反应加料进度。或者也可以使用按钮来定义加料的量。控制台还应包括其他一些功能的按钮，例如控制运料小车移动的按钮。再次需要完成料斗出口处阀门的开闭合时间控制。通过在控制台自定义加料的量，通过控制出料阀门打开的时间来实现控制加料多少的功能。再者就是将运料小车牵引至加料层的过程，通过卷扬机牵引，这里需要注意在斜坡连接处需要做一个小滑轮防止牵引绳与地面发生摩擦，具体要求是小滑轮高度需低于运料小车地盘，这样才能是小车正确到达加料层平台。最后一部分即时加料过程，加料斗通过上方轨道水平运动，用抓取方式将运料小车里的矿石原料加入矿热炉。这部分也是通过3dmax动画编辑功能完成。课题难点在于仿真交互操作的实现。由于设计要求最终成品要体现自定义加料量，系统控制阀门开关时间控制加料多少的功能。为了保证加入矿热炉的原材料各种矿石比例符合要求，就必须对各种矿料的比例加以控制。每一个料斗下方都有一个控制阀门。缺醒常闭状态。在控制台定义加入量之后，点击加料按钮，加料开始，等到加料量与预数值条保持一致时阀门关闭加料停止。这时移动小车到下一个料斗下方继续上述步骤直到各种原材料混合完毕。
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