基于Unity3D 的巖心鉆機模擬實訓(xùn)平臺研究

任啟偉，趙 遠，孟義泉，陳劍銘

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所，河北 廊坊 065000；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

0 引言

巖心鉆機是帶動鉆具和鉆頭向地層深部鉆進實施鉆探施工的主機，并通過鉆機上的升降機構(gòu)完成起下鉆具和套管、提取巖心、更換鉆頭等輔助工作，承擔(dān)著鉆取巖心這一核心任務(wù)，取心的完整性對于地層數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和有效性起著至關(guān)重要的作用，完整的巖（礦）心可以準(zhǔn)確地分析地層區(qū)域的巖石特性、地質(zhì)構(gòu)造以及水文情況［1-2］。大型巖心鉆機價格相對較高、操作工序復(fù)雜，導(dǎo)致先理論學(xué)習(xí)后直接上機的傳統(tǒng)培訓(xùn)方式難以產(chǎn)出技術(shù)純熟的操作人員，如此跨越式的培訓(xùn)不僅增加了巖心鉆機損壞與報廢的風(fēng)險，也提高了被培訓(xùn)者自身門檻。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality Technology）是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機技術(shù)，20 世紀50 年代美國科學(xué)院和工程院院士SUTHERLANDIE 在一篇名為The Ultimate Display 的文章中首次系統(tǒng)地闡述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用［3］。2003年BURDAE G 綜合論述了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實際應(yīng)用［4］，后經(jīng)過不斷發(fā)展被廣泛應(yīng)用于工程機械［5］、城市建設(shè)、醫(yī)療和文化教育［6］等多個方面。

在鉆機模擬操作系統(tǒng)中，2012 年，為提高操作人員面對鉆井平臺事故時的應(yīng)急能力LORENTSENB 開發(fā)了能夠保障巖心鉆機高效、安全工作的井下事故的模擬訓(xùn)練系統(tǒng)eDrilling［7］；2013 年 曾勇實現(xiàn)了具有挖掘機模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的界面、虛擬環(huán)境、挖掘機的基本運動等游戲模塊等功能的挖掘機模擬操作系統(tǒng)［8］；2016 年王鳳欽開發(fā)了具有理論學(xué)習(xí)、動作演示、操作培訓(xùn)和考核的鑿巖臺車的模擬操作系統(tǒng)［9］；……