2008-2011年初,我国岩心钻机市场规模增长迅速,2011-2016年,受我国产业结构升级等宏观经济政策调控等因素的影响,地勘行业整体投资规模迅速下降,2016-2019年,我国的岩心钻机市场规模降幅放缓且略有起伏,预计2020年我国的岩心钻机相关市场规模约为100亿元左右,从业人员也将超过5万人。与我国巨大的岩心钻机市场规模和庞大的从业人数相比,能够熟练进行钻机操作的专业技术人员不足,不能保障岩心钻机市场的高效、安全的发展。因此迫切需要在模拟环境下进行钻机操作人员的培训、再培训和评估考核。经实际模拟操作,此钻机操作培训系统可作为岩土钻掘等课程的辅助现场实习,为降低教学经费、节省教学场地提供可行性方案。本文结合天和众邦公司制造的CSD1800ZD型自动化岩心钻机,开展钻机模拟培训系统的研究和开发。本文的主要研究内容和成果如下:首先分析我国岩心钻机市场规模和人才现状,提出开发岩心钻机虚拟操作培训系统的重要性;其次根据教育理论和学习理论基础,探究关于系统设计与教学理论之间的关系,确定以金字塔学习理论和费曼技巧作为本培训系统的指导教育理论,提供了针对不同学员的个性化教学方式;然后简要介绍虚拟现实技术和各类三维软件的具体应用环境,遴选使用SolidWorks进行钻机模型的制作,3ds Max进行钻机模型的格式更改,Cinema 4D进行钻机模型的纹理着色和整体渲染,使得钻机整体更为真实客观,呈现了能够身临其境的钻机操作体验;此外通过基于Unity 3D引擎的关键帧动画设定、摄像机视角控制、刚体碰撞、射线检测等界面设计和程序编写,完成培训系统的场景搭建与控制,还原了钻机的实际现场工作状态;最后使用遮挡剔除渲染进行硬件性能优化和调整,使得本培训系统的所需硬件性能大幅下降,满足高校和培训学校等场所的计算机硬件水平,实现了软件的普适性,使得钻机操作人员能够掌握我国设备在“高精尖”转型下的自动化全液压岩心钻机的操作技术。