基于Unity 3D的维修机械手虚拟仿真系统

随着油气资源需求量的不断增加,海上油气开发的步伐也在加快,水下生产装备是海洋石油开采的重要基础。针对海洋油气水下装备作业环境复杂、现场培训风险大的不足,设计了一套基于Unity 3D引擎的桌面式虚拟仿真系统。以水下采油树节流阀的更换过程为研究对象,设计了一种用于深水功能舱狭窄空间内的节流阀更换机械臂,采用3ds Max三维建模工具、可视化视景技术和C#脚本语言等,并与海洋油气作业中的实际工艺相结合,实现了水下装备典型维修案例的高沉浸感虚拟仿真;研究系统硬件模块间数据交互的接口技术和通讯技术,搭建了水下维修作业的虚拟仿真硬件系统;将虚拟仿真系统与虚拟仿真操作平台相融合,并进行了系统测试。测试结果表明:系统具有良好的操作性、稳定性和交互性,可实现低成本、高沉浸感的水下装备虚拟维修培训,拓展了虚拟现实技术在海洋油气领域的应用。

基于Unity 3D的吸力锚安装工艺虚拟仿真系统

针对吸力锚安装工艺进行研究,基于Unity 3D研制了一套由虚拟的安装船、吊机、带井口的吸力锚、水下机器人(ROV)和三维海洋环境构成的虚拟仿真系统,通过Solidworks进行设备建模,利用Unity 3d虚拟仿真开发平台进行虚拟动画及场景开发,并使用C#语言进行编程。实验结果表明:系统具有强烈的立体感、真实感和身临其境沉浸感以及良好的可扩展性,并且能够实现对仿真过程的交互控制,为吸力锚施工过程的虚拟仿真技术提供了一些参考。

基于虚拟现实技术的水下生产系统虚拟仿真系统研究

海洋石油装备的设计、制造、安装与运行是非常复杂的过程,将虚拟现实技术应用其中可以节省时间、降低成本。针对水下生产系统的作业流程研究和作业环境展示,采用3dsMax建立水下生产系统和安装、维修、拆除作业机具模型数据库,对作业流程进行工艺研究,使用多场景建模方法和C#语言编写程序脚本,基于Unity 3D引擎开发集成海上作业测试功能以及培训功能的虚拟仿真测试软件,并通过虚拟交互设备实现立体显示和人机交互,实现良好的虚拟仿真效果。实践表明,系统仿真培训部分与实际作业流程完美结合,真实再现作业流程,对开发海洋石油装备虚拟仿真培训系统具有典型借鉴意义。

水下管汇模块化设计技术与仿真系统研究

水下管汇是水下生产系统重要的组成部分,水下管汇设计制造技术被国外公司所垄断。针对水下管汇设计技术国产化尚处于探索阶段、设计手段仍以二维和三维混合建模方法为主,导致设计效率较低、设计效果无法实时动态显示等问题,提出水下管汇的模块化设计理念,开发基于Unity 3D平台的水下管汇模块化设计仿真系统。通过对国内的水下管汇案例和水下管汇单元部件的总体布置原则分析,进行水下管汇模块化设计关键技术的研究,完成了水下管汇设计模块的拆分,梳理了模块设计流程,建立了模块的模型库与信息库,实现了水下管汇总体布置方案设计、管汇单元部件设计、智能装配、管汇的重量投资的计算与统计、管汇优化、作业场景可视化漫游等功能。实验表明:水下管汇模块化设计系统设计自由度高、设计结果与实际误差小、可快速验证设计布局,为水下管汇国产化、智能化设计提供了技术支持。