【技術實現步驟摘要】
本申請涉及虛擬現實，尤其涉及一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置。
技術介紹
1、水電機組作為水電廠的核心設備，其運行狀態直接關系到水電廠的發電效率和安全性。目前，水電機組結構檢修的高復雜特性，存在“檢修不足”和“檢修過度”現象，難以充分釋放水輪機組效率，因此，通過數字化、信息化手段開展機組拆裝預演，輔助員工充分理解水電機組檢修過程信息，對于提升機組檢修智能化水平具有重要意義。
2、水電機組虛擬拆裝檢修利用虛擬現實(vr)模擬水電機組拆卸、安裝和維護過程，為操作人員提供了一個安全且可重復的培訓環境。然而存在一定局限性，一方面，現有的技術互動性方面十分不足，當用戶進行錯誤操作時難以接收反饋信息；另一方面，缺乏完善的操作評價體系，用戶在完成操作后無法獲得系統性的評價和改進建議。隨著水電廠規模不斷擴大，用戶操作數據量也日益增大，傳統數據處理方式已無法滿足實時性和準確性要求。
3、綜上所述，為了實現水電機組運行狀態智能化檢修，提高拆裝效率，降低運維成本，有必要研究一種云邊協同的水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓裝置，解決上述存在的問題。
技術實現思路
1、本申請的主要目的在于提供，以解決現有技術中。
2、為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：
3、根據本專利技術第一方面，本專利技術請求保護一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，包括：位于客戶端的用戶拆裝模塊、位于邊緣端的評估教學模塊和位于云端的拆裝路徑規劃模塊；
4、所述用戶
5、所述用戶拆裝模塊執行水輪機的虛擬拆裝操作，抓取并跟蹤拆裝用戶在虛擬拆裝環境中的位置和動作；
6、所述評估教學模塊接收和管理來自所述拆裝用戶的視頻操作數據，實時顯示所述拆裝用戶操作畫面，用于分析用戶操作過程和評分結果，并糾正用戶錯誤操作
7、所述拆裝路徑規劃預處理所述評估教學模塊的數據，完成所述水輪機的部件的碰撞點定位裁剪和拆裝路徑的分析規劃，輸出所述水輪機最優拆裝路徑，通過與所述邊緣端協同工作，優化所述水輪機的拆裝步驟。
8、進一步地，所述用戶拆裝模塊部署有多套水輪機拆裝檢修的虛擬穿戴設備，可供多用戶并行使用，每套設備包括頭戴式vr單元、空間定位單元和操作手柄；
9、所述頭戴式vr單元配置有高分辨率顯示屏2，向所述拆裝用戶展示待拆裝水輪機組的虛擬現實交互信息；
10、所述操作手柄通過藍牙連接所述頭戴式vr單元，執行水輪機組部件拆裝操作；
11、所述空間定位單元通過紅外線通信與所述操作手柄、頭戴式vr單元協同工作，跟蹤所述拆裝用戶在水輪機拆裝虛擬現實環境中的漫游位置和抓取動作。
12、進一步地，所述用戶拆裝模塊的頭戴式vr單元包括：
13、瞳距感測器1、加速度傳感器3和重力傳感器；
14、采集所述拆裝用戶執行拾取、拆裝機組部件時的頭部運動信息。
15、所述操作手柄配置有加速度傳感器3采集運動信息，協同所述空間定位單元的紅外定位功能，定位待拆裝水輪機的各部件位置，避免因錯誤定位造成的碰撞扣分。
16、進一步地，所述操作手柄設置有交互功能鍵6、部件抓取鍵5、漫游鍵7；
17、單擊所述交互功能鍵6打開紅外射線與虛擬現實場景交互界面，雙擊所述交互功能鍵6切換機組拆裝部件；
18、所述部件抓取鍵5用于在裝配過程中從地面拾取水輪機各待裝配部件，在拆卸過程中從機組拆卸水輪機各部件；
19、所述漫游鍵7用于調整所述水輪機拆裝場景與所述拆裝用戶之間的距離，調整所述拆裝用戶至合適的位置進行拆裝操作；
20、所述用戶拆裝模塊的頭戴式vr單元設置有麥克風器件4，在用戶執行錯誤拆裝操作時對用戶進行語音提示；
21、所述用戶拆裝模塊的操作手柄內置震動器件，當所述拆裝用戶發生錯誤拆裝操作時，所述震動器件發出震動提示，并根據所述錯誤拆裝操作的扣分情況調整震動強度。
22、進一步地，所述評估教學模塊通過無線適配器與多個所述用戶拆裝模塊中的虛擬穿戴設備進行無線連接，將多個拆裝用戶的操作數據同步傳輸至所述評估教學模塊；
23、所述評估教學模塊中部署有數據儲存單元、碰撞檢測單元和評分教學單元；
24、所述數據儲存單元配置有內存和固態硬盤，儲存相關拆裝用戶信息以及對應拆裝用戶的拆裝操作數據；
25、所述評估教學模塊配置有處理器，完成視頻數據的碰撞檢測和評分教學；
26、所述評估教學模塊的碰撞檢測單元部署gi?l?bert-johnson-keerth碰撞檢測算子，通過計算水輪機各拆裝部件之間的最短距離，檢測是否發生碰撞；
27、若檢測到部件裝配碰撞，通過所述操作手柄的震動器件或頭戴式vr單元的麥克風語音提示功能向所述拆裝用戶提供碰撞反饋。
28、進一步地，所述評估教學模塊的評分教學單元建立水輪機拆裝過程各部件之間的加權碰撞評分機制；
29、根據一次碰撞動作中碰撞點的數量，將所述碰撞操作進行分類并設置對應權值；
30、通過扣除不同類型的碰撞操作的分數計算得出碰撞總評分。
31、進一步地，所述拆裝路徑規劃模塊采用tcp/ip協議接收來自所述評估教學模塊的視頻數據，并將云端計算規劃得到的最優拆裝路徑共享返回至所述評估教學模塊的評分教學單元，供用戶學習和參考。
32、進一步地，所述拆裝路徑規劃模塊的云端服務器嵌入系統處理器，支撐深度學習算法實現水輪機拆裝過程涉及的數據預處理、碰撞軌跡獲取和最優拆裝軌跡規劃。
33、進一步地，所述拆裝路徑規劃模塊中的數據處理單元采用時空濾波器算法完成拆裝操作視頻降噪處理，并采用yolo、時空分割或光流法裁剪處理視頻中機組部件裝配和拆卸時的碰撞位置，自動放大視頻中的錯誤拆裝操作細節，獲取錯誤拆裝操作的軌跡。
34、進一步地，所述拆裝路徑規劃模塊實時采集、存儲所拆裝部件坐標信息，在坐標系中自動繪制各拆裝部件的拆裝軌跡曲線，得到水輪機拆裝過程中的多個拆裝軌跡，通過查找對比所述運動軌跡比對的最優路徑，并將最優路徑軌跡反饋于所述評估教學模塊的評分教學單元，供用戶學習；
35、所述拆裝軌跡包括部件組裝、拆卸軌跡和部件吊裝軌跡，部件組裝、拆卸軌跡包括上機架組裝拆卸軌跡、轉子組裝拆卸軌跡、頂蓋組裝拆卸軌跡，吊裝軌跡包括將轉輪吊入吊出基坑的軌跡、將頂蓋吊入吊出基坑的軌跡以及將上機架吊入吊出基坑的軌跡；
36、所述拆裝路徑規劃模塊生成用戶的拆裝評分報告，所述拆裝評分報告中包括所述拆裝用戶在拆裝操作過程中的各項得分和扣分明細，并提供拆裝操作的最優路徑建議，幫助用戶改善操作技能和優化拆裝流程。
37、本申請涉及虛擬現實
，尤其涉及一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，包括：用戶拆裝模塊、評估教學模塊和拆裝路徑規劃模塊，用戶使用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，包括：位于客戶端的用戶拆裝模塊、位于邊緣端的評估教學模塊和位于云端的拆裝路徑規劃模塊；
2.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述用戶拆裝模塊部署有多套水輪機拆裝檢修的虛擬穿戴設備，可供多用戶并行使用，每套設備包括頭戴式VR單元、空間定位單元和操作手柄；
3.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述用戶拆裝模塊的頭戴式VR單元包括：
4.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述操作手柄設置有交互功能鍵(6)、部件抓取鍵(5)、漫游鍵(7)；
5.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述評估教學模塊通過無線適配器與多個所述用戶拆裝模塊中的虛擬穿戴設備進行無線連接，將多個拆裝用戶的操作數據同步傳輸至所述評估教學模塊；
6.根據權利要求5所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述評估教
7.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述拆裝路徑規劃模塊采用TCP/IP協議接收來自所述評估教學模塊的視頻數據，并將云端計算規劃得到的最優拆裝路徑共享返回至所述評估教學模塊的評分教學單元，供用戶學習和參考。
8.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述拆裝路徑規劃模塊的云端服務器嵌入系統處理器，支撐深度學習算法實現水輪機拆裝過程涉及的數據預處理、碰撞軌跡獲取和最優拆裝軌跡規劃。
9.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述拆裝路徑規劃模塊中的數據處理單元采用時空濾波器算法完成拆裝操作視頻降噪處理，并采用YOLO、時空分割或光流法裁剪處理視頻中機組部件裝配和拆卸時的碰撞位置，自動放大視頻中的錯誤拆裝操作細節，獲取錯誤拆裝操作的軌跡。
10.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述拆裝路徑規劃模塊實時采集、存儲所拆裝部件坐標信息，在坐標系中自動繪制各拆裝部件的拆裝軌跡曲線，得到水輪機拆裝過程中的多個拆裝軌跡，通過查找對比所述運動軌跡比對的最優路徑，并將最優路徑軌跡反饋于所述評估教學模塊的評分教學單元，供用戶學習；
...【技術特征摘要】
1.一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，包括：位于客戶端的用戶拆裝模塊、位于邊緣端的評估教學模塊和位于云端的拆裝路徑規劃模塊；
2.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述用戶拆裝模塊部署有多套水輪機拆裝檢修的虛擬穿戴設備，可供多用戶并行使用，每套設備包括頭戴式vr單元、空間定位單元和操作手柄；
3.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述用戶拆裝模塊的頭戴式vr單元包括：
4.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述操作手柄設置有交互功能鍵(6)、部件抓取鍵(5)、漫游鍵(7)；
5.根據權利要求1所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述評估教學模塊通過無線適配器與多個所述用戶拆裝模塊中的虛擬穿戴設備進行無線連接，將多個拆裝用戶的操作數據同步傳輸至所述評估教學模塊；
6.根據權利要求5所述的一種水輪機運維檢修虛擬拆裝培訓云邊協同裝置，其特征在于，所述評估教學模塊的評分教學單元建立水輪機拆裝過程各部件之間的加權碰撞評分機制；
7.根據權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張禮兵，陳廷才，張帥，張偉，劉頡，馮燕明，楊嘉俊，李明，劉宇潔，李玉鑫，高華，張晉，
申請(專利權)人：中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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