[發明專利]一種陸地鉆機虛擬裝配系統及其操作方法

在審

• 申請號: 201510033820.5
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104599543A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 高京建;楊中興;王寧;李和軍;陳陽;崔凱;何發慶;趙剛;褚耀強;孟青山
• 申請（專利權）人: 中國石油技術開發公司
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種虛擬裝配系統及其操作方法，具體來說，涉及一種陸地鉆機虛擬裝配系統及其操作方法。

背景技術

鉆機屬于工程機械，工程機械的安全生產不僅直接影響機械的使用壽命，而且關系到人民生命財產的安全。因此必須貫徹“安全第一，以人為本”和“安全第一，預防為主”的方針。由于技術水平的限制，井場設備安裝、拆卸過程中的問題非常突出。如何提高設備使用者技能水平，避免因操作不當造成的設備損壞，減少事故發生，是公司目前必須解決的緊迫問題。

在鉆井完成后，需要將井場設備如底座、井架、泥漿泵、防噴器組等進行拆卸，搬運到其他鉆井現場，并進行安裝，以便開始新的鉆井作業。在設備安裝和拆卸過程中，必須遵循一定的操作規程和技術要領，才能保證設備的正確安裝、正確拆卸和安全使用。

然而，目前設備使用者的操作規程和技術要領主要是通過廠家提供的說明書和培訓獲取，而操作技能則是靠經驗的積累和師傅的傳授，這些方式往往存在以下問題：實踐機會有限，難以提高技術水平：由于鉆井作業的特殊性，鉆井設備的拆卸和安裝等工作往往要幾個月，甚至一年才進行一次，操作人員很難通過實際操作積累各種經驗。另外，在設備安裝、拆卸過程中，事故發生的幾率相對較小，個體對事故的處理經驗極為有限，對事故的判斷、處理能力很難在實際的生產活動中積累和提高。一旦突發事故，往往由于缺乏經驗和處理能力，造成重大生命和財產損失。

相對于實物試驗，虛擬裝配試驗具有成本低等優點。因此，建立起具有虛擬仿真功能并具有自主知識產權的功能仿真平臺是非常有意義的，可以為實際裝配過程提供非常良好的輔助功能。并且可以一定程度上為陸地鉆機裝配操作人員提供具有視覺沉浸感的施工培訓平臺。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種陸地鉆機虛擬裝配系統及其操作方法。

一種陸地鉆機虛擬裝配系統，其中包括作為順序選擇模塊的1號計算機、作為位置選擇模塊的2號計算機以及作為裝配過程展示模塊的3號環幕動畫機以及與動畫機連接配合輸出動畫的投影環幕：

其中在順序選擇模塊中具有虛擬仿真主模塊，包括：立體模型庫、立體驅動引擎、數據庫和人機交互模塊；所述立體模型庫是存儲有環境立體模型與陸地鉆機立體模型的立體模型庫，所述立體驅動引擎是用來驅動立體模型并將數據信息輸送給位置選擇模塊的立體驅動引擎，所述數據庫是用來存儲陸地鉆機設備零件參數和部件信息的數據庫，所述人機交互模塊是用來接受輸入與展示輸出的人機交互模塊；所述的人機交互模塊，還用于接受所述零件參數和部件信息，并將接收到的所述零件參數和部件信息存入所述的數據庫；還用于接受操作人員發出的指令，并調用所述數據庫中的所述零件參數和部件信息，并將該零件參數和部件信息和該指令一并發送給所述的立體驅動引擎；

其中在位置選擇模塊中具有位置判斷模塊，在位置選擇模塊中，每個零部件都設定多個參考位置來供操作員進行選擇，參考位置為半透明的應裝配物體，其中只有一個位置為正確位置，當收到1號機的數據后由位置判斷模塊進行判斷，并顯示出該物體的幾個參考位置，選擇正確后向3號環幕動畫機發送數據信息，選擇錯誤則發出錯誤提示信息；

其中在裝配過程展示模塊中具有數據處理模塊和動畫播放模塊，其中數據處理模塊用于提取動畫數據并輸送到動畫播放模塊和將動畫播放完畢的信號數據回傳給順序選擇模塊，動畫播放模塊用于將動畫信息傳送到投影環幕。

本發明還涉及一種陸地鉆機虛擬裝配方法，它包括以下步驟：

①將陸地鉆機分解為包括鉆機底座部分、井架部分以及灌區在內的三大部件，采用面向對象技術對分解后的陸地鉆機組件進行分類，得到組件的設備屬性信息，然后對陸地鉆機組件進行標識，得到設備標識信息；

②關聯陸地鉆機組件的設備屬性信息和設備標識信息，采用三維建模技術創建三維組件式陸地鉆機設備模型，得到三維陸地鉆機設備組件模型數據庫；

③根據陸地鉆機的空間配置和各個組件的組裝關系，建立陸地鉆機組裝關系數據庫；

④根據已建立的陸地鉆機組裝關系數據庫，對三維組件式陸地鉆機模型進行虛擬裝配，得到完整的陸地鉆機三維模型。

本發明的有益效果是：