一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統技術方案

本發明專利技術公開了一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統。所述智能虛擬維修訓練系統包括界面接口層、應用層、技術支持層。應用層包括CAD數據處理模塊、維修任務庫生成和管理模塊、外設硬件驅動模塊、維修資源模塊、維修仿真模塊、維修分析評價模塊。維修資源模塊根據CAD數據處理模塊得到的數據建立智能模型，智能模型通過與外設硬件的交互得對受訓人員以及工具的姿態和動作模擬，進而為維修仿真任務提供準備。所述大型設備的智能虛擬維修訓練系統采用多種交互方式相結合的訓練方式的同時不消耗現實資源和能量，縮短訓練時間，降低訓練成本，增強了虛擬操作訓練的效果；對推動民機數字化維修和維修訓練技術的發展具有重要的意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統，屬于制造業信息化和數據處理的

技術介紹
隨著現代機電產品和裝備的復雜性逐漸增長，保障費用和維修費用大幅增長，維修工作對保持機電產品和裝備的完好性和可用性起著非常重要的作用。因此，復雜產品和裝備的維修問題引起了工業界的重視。傳統裝備的維修訓練、實施、評估和驗證工作通常都是在實際裝備上進行，對裝備維修人員的訓練工作一般采用兩種方法，一是由有關單位組織進行維修訓練，二是由裝備大修廠自行訓練其維修人員。這兩種維修訓練方法都是在實裝上進行。這種維修方法存在以下缺陷(1)鑒于裝備數量、型號、訓練場地和環境有限，受 訓人員數量和操作時間難以保證，訓練效率低，維修知識和技能難于普及；(2)實裝維修必須在裝備樣機制造好之后才可以對其維修性進行精確的分析，容易造成裝備設計制造的返工，增加裝備設計制造費用。虛擬維修訓練以裝備維修訓練為研究對象，以虛擬現實技術為基礎，以計算機及其相應的硬件設備為實驗手段，為復雜裝備的維修訓練建立起一個“實裝”、“實地”和“實時”的仿真環境。現有技術多以產品協同設計為目標，支持多用戶的產品協同設計工程，但是現有產品協同設計的技術從產品設計的角度出發，沒有考慮如何支持虛擬維修工程，產品維修數據的存儲和訪問，產品協同維修過程等問題。由于維修工程比設計過程涉及到的因素和相關人員類型更多，過程更復雜，所以現有的技術不能做到支持虛擬維修的過程。缺乏根據CAD數據系統自動生成任務和管理任務的功能。沒有維修訓練效果評估功能、維修性、工效性評估功能。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統 本專利技術為實現上述專利技術目的采用如下技術方案 一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統，包括界面接口層、 應用層、技術支持層；其中所述界面接口層通過數據接口與應用層連接，所述技術支持層通過應用接口與應用層連接； 所述應用層包括CAD數據處理模塊、維修任務庫生成和管理模塊、外設硬件驅動模塊、維修資源模塊、維修仿真模塊、維修分析評價模塊，其中所述CAD數據處理模塊通過數據接口與維修資源模塊連接，所述維修資源模塊通過數據接口與維修仿真模塊連接，所述維修任務生成和管理模塊通過用戶接口與維修仿真模塊連接，所述維修仿真模塊通過數據接口與維修分析評價模塊連接，所述外設硬件驅動模塊通過硬件接口與維修分析評價模塊連接。所述一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統中，CAD數據處理模塊包括依次連接的格式轉換單元、數據解析單元、CAD數據輕量化單元，其中 所述格式轉換模塊用于將大型設備數字樣機模型的CAD數據轉換為STEP格式的數據； 所述數據解析單元用于對STEP格式的數據進行解析得到STEP格式大型設備數字樣機模型的核心信息，所述核心信息包括大型設備模型零部件的尺寸信息、形狀信息及裝配約束信息； 所述CAD數據輕量化單元用于對核心信息做輕化處理得到應用數據。 所述一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統中，維修任務庫生成和管理模塊 包括依次連接的任務生成單元、任務仿真驗證模塊、訓練任務分配單元；其中 所述任務生成單元用于提取大型設備數字樣機模型零部件的ATA編碼，根 據大型設備的系統結構樹生成維修任務庫； 所述任務仿真驗證模塊根據維修標準規范驗證維修任務的可實時性，最終確定可實施的維修任務庫； 所述訓練任務分配單元用于為維修仿真模塊分配維修任務。所述一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統中，外設硬件驅動模塊包括外設設備驅動、姿態動作識別模塊、數據庫，所述外設設備驅動與姿態動作識別模塊的輸入端連接，所述姿態動作識別模塊的輸出端與數據庫連接；所述姿態動作識別模塊識別訓練人員操作外設設備的姿態與動作，再將得到的姿態庫與數據庫存儲到數據庫中。所述一種大型設備的智能虛擬維修訓練系統中，維修資源模塊包括智能部件Agent單元、智能人體Agent單元、智能工具Agent單元、交互黑板模塊，所述智能部件Agent單元、智能人體Agent單元、智能工具Agent單元分別與交互黑板模塊連接。本專利技術采用上述技術方案，具有以下有益效果采用多種交互方式相結合的訓練方式的同時不消耗現實資源和能量，縮短訓練時間，降低訓練成本，增強了虛擬操作訓練的效果；對推動民機數字化維修和維修訓練技術的發展具有重要的意義。附圖說明圖I為大型設備智能虛擬維修訓練系統的示意圖。圖2為維修資源模塊中三個智能模型交互的示意圖。圖3為三角隸屬度函數的示意圖。具體實施例方式下面結合附圖對專利技術的技術方案進行詳細說明 如圖I所述的大型設備的智能虛擬維修系統包括界面接口層、應用層、技術支持層；其中所述界面接口層通過數據接口與應用層的輸入端連接，應用層的輸出端通過應用接口與技術支持層連接。界面接口層包括CAD數據采集模塊、用戶服務器、外設硬件(如數據手套、頭盔顯示器、三維聲音裝置、投影設備)。技術支持層包括尋你人體建模和仿真模塊、虛擬顯示技術交互模塊、PDM系統、VR外設及驅動程序、HLA技術、工作流技術、離散時間建模和仿真模塊、CAA 二次開發技術、CATIA軟件。技術支持層為智能虛擬維修訓練提供基礎技術支持。應用層包括CAD數據處理模塊、維修任務庫生成和管理模塊、外設硬件驅動模塊、維修資源模塊、維修仿真模塊、維修分析評價模塊。CAD數據處理模塊通過數據接口與維修資源模塊連接，維修資源模塊通過數據接口與維修仿真模塊連接，維修任務生成和管理模塊通過用戶接口與維修仿真模塊連接，維修仿真模塊通過數據接口與維修分析評價模塊連接，外設硬件驅動模塊通過硬件接口與維修分析評價模塊連接。CAD數據處理模塊包括依次格式轉換單元、數據解析單元、CAD數據輕量化單元、數據庫。CAD數據處理模塊進對界面接口層導入的大型設備數字樣機模型的CAD數據做處理。界面接口層除了導入的大型設備數字樣機模型的CAD數據，還導入人體數據、維修工具數據。格式轉換單元將接收大型設別數字樣機模型的CAD數據轉換為STEP格式的數據，數據解析單元對STEP格式的數據進行解析得到大型設備數字樣機的核心信息。核心信息指 的是大型設備數字樣機零部件信息，包括零部件的尺寸、形狀及約束信息(與其它零部件的連接關系、動作制約的關系XCAD數據輕量化單元對核心信息做輕量化處理(濾去零部件之間的拓撲結構關系、零部件的材質信息等完成維修任務不必要的信息)得到應用數據，再將應用數據存數到數據庫中。應用數據、人體數據、維修工具數據供維修資源模塊構建智能部件Agent、智能工具Agent和智能人體Agent之用。維修資源模塊包括智能部件Agent單元、智能人體Agent單元、智能工具Agent單元、交互黑板模塊，智能部件Agent單元、智能人體Agent單元、智能工具Agent單元分別與交互黑板模塊連接。智能部件Agent單元根據CAD數據處理模塊得到的數字樣機零部件尺寸、形狀、約束信息構建智能部件模型IP，加入虛擬維修部件的智能屬性(典型的虛擬部件智能屬性包括裝配部、操作部、失效模式、維修模式等)，使其擁有Agent的框架體系，便于實時地智能運算、維修操作，并與原來的CATIA模型兼容。智能人體Agent單元根據CAD數據處理單元得到的人體尺本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫有朝，王豐產，徐慶宏，
申請(專利權)人：南京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：