[發(fā)明專(zhuān)利]核電站主泵維修虛擬仿真平臺(tái)及其構(gòu)建方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110575286.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113299139A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳文定
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢幻威科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G09B9/00
• 分類(lèi)號(hào): G09B9/00;G06F30/12;G06T17/00
• 代理公司: 北京中恒高博知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 劉洪京

1.核電站主泵維修虛擬仿真平臺(tái)，其特征在于，包括學(xué)習(xí)模塊、實(shí)訓(xùn)模塊、考核模塊和成績(jī)?cè)u(píng)估四大功能模塊，所述學(xué)習(xí)模塊的功能可以讓實(shí)訓(xùn)人員對(duì)主泵維修的內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程由技術(shù)工程師、維修負(fù)責(zé)人和主泵管理人員等虛擬角色帶領(lǐng)實(shí)訓(xùn)人員到達(dá)虛擬仿真平臺(tái)中進(jìn)行講解介紹并互動(dòng)，同時(shí)還有詳細(xì)的參考資料和講解文本說(shuō)明指導(dǎo)實(shí)訓(xùn)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)；

所述實(shí)訓(xùn)模塊的功能是讓實(shí)訓(xùn)人員可以通過(guò)VR設(shè)備在建立的核電站虛擬仿真平臺(tái)中進(jìn)行自由的觀察和行走，使得實(shí)訓(xùn)人員可以快速的了解到核電站內(nèi)部的真實(shí)環(huán)境和各個(gè)設(shè)備的分布和位置，同時(shí)還可以通過(guò)與技術(shù)工程師、維修負(fù)責(zé)人和主泵管理人員等虛擬角色進(jìn)行溝通對(duì)話(huà)詢(xún)問(wèn)，以便于快速的了解實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，通過(guò)在虛擬環(huán)境中模擬主泵的現(xiàn)場(chǎng)和維修操作過(guò)程讓參與者生動(dòng)直觀的了解主泵維修，并且將維修主泵的步驟分割成一個(gè)個(gè)任務(wù)依次完成，同時(shí)仿真平臺(tái)中具有背包系統(tǒng)，可以從背包中拿出所需要的工具進(jìn)行拆裝操作，同時(shí)采用精確到手指動(dòng)作的VR全身互動(dòng)設(shè)備可以實(shí)時(shí)模仿用戶(hù)的手部姿勢(shì)狀態(tài)，并在網(wǎng)絡(luò)同步后可以看到其他實(shí)訓(xùn)人員的手勢(shì)，從而實(shí)現(xiàn)使用手勢(shì)進(jìn)行交流；

所述考核模塊的功能是為了考核實(shí)訓(xùn)人員的學(xué)習(xí)情況，然后采用一個(gè)教員端和兩個(gè)實(shí)訓(xùn)人員端的模式進(jìn)行虛擬演練，使得實(shí)訓(xùn)人員可以選擇相應(yīng)的工具進(jìn)行相應(yīng)的步驟，選擇錯(cuò)誤會(huì)進(jìn)行扣分，這樣會(huì)更清晰明確的學(xué)習(xí)到電纜維修的步驟，同時(shí)結(jié)合自主研發(fā)的虛實(shí)結(jié)合技術(shù)體驗(yàn)?zāi)K進(jìn)行VR觸覺(jué)模擬，可以體驗(yàn)到真實(shí)場(chǎng)景中的維修觸感，所述成績(jī)?cè)u(píng)估模塊的功能是對(duì)實(shí)訓(xùn)人員的操作進(jìn)行評(píng)判，在培訓(xùn)結(jié)束后，根據(jù)事先確定的評(píng)分規(guī)則對(duì)學(xué)員在培訓(xùn)過(guò)程中的操作與事故處理自動(dòng)評(píng)分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站主泵維修虛擬仿真平臺(tái)，其特征在于：所述學(xué)習(xí)模塊中的參考資料包括相關(guān)教材，重點(diǎn)知識(shí)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)在學(xué)習(xí)模塊學(xué)習(xí)的過(guò)程中技術(shù)工程師、維修負(fù)責(zé)人和主泵管理人員等虛擬角色會(huì)通過(guò)提問(wèn)的形式檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站主泵維修虛擬仿真平臺(tái)，其特征在于：所述維修主泵任務(wù)的分割步驟可以為校驗(yàn)螺栓、旋擰螺絲和拆下螺栓。

4.一種核電站主泵維修虛擬仿真平臺(tái)的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立環(huán)境仿真模塊：

通過(guò)激光掃描真實(shí)場(chǎng)景，根據(jù)待模擬的核電站本體及其內(nèi)部自身的形狀結(jié)構(gòu)建立核電站本體的三維仿真模型，并添加高品質(zhì)模型貼圖，制作出核電站場(chǎng)景，然后讀取主泵的文件資料數(shù)據(jù)，并制作主泵仿真模型；

S2、建立設(shè)備仿真模塊：

采用專(zhuān)業(yè)3D軟件來(lái)制作設(shè)備的三維立體圖形，制作時(shí)統(tǒng)一選擇同一視角來(lái)制作，主要是使用圓環(huán)、圓柱以及圓臺(tái)等標(biāo)準(zhǔn)幾何體和一些擴(kuò)展幾何體，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、縮放和修改其參數(shù)，再加入燈光，并使用材質(zhì)渲染而成，制作完成之后將建立好的設(shè)備立體圖保存為bmp文件，再經(jīng)過(guò)最新版Photo shop處理之后，作為設(shè)備模型導(dǎo)入到核電站場(chǎng)景中，然后建立設(shè)備模型中各物項(xiàng)的名稱(chēng)與其所在房間位置的映射關(guān)系；

S3、建立實(shí)體仿真模塊：

對(duì)實(shí)訓(xùn)人員的人體進(jìn)行掃描，并通過(guò)VR設(shè)備與核電站場(chǎng)景進(jìn)行融合連接，并建立背包模型，背包內(nèi)放置一些主泵維修所能用到的工具，并錄制一些三維虛擬教學(xué)視頻加入到核電站場(chǎng)景中，從而進(jìn)一步對(duì)核電站場(chǎng)景進(jìn)行完善；

S4、建立事件仿真模塊：

根據(jù)培訓(xùn)內(nèi)容，制作出真實(shí)世界中培訓(xùn)內(nèi)容的事件，可根據(jù)各行業(yè)考核特點(diǎn)自由要編排各種培訓(xùn)內(nèi)容事件，并分別進(jìn)行保存，在考核中能夠隨時(shí)導(dǎo)入，另外也可以通過(guò)人為的制造事故，例如誤操作導(dǎo)致的故障，然后保存現(xiàn)場(chǎng)，作為一種事故類(lèi)型，供運(yùn)行人員進(jìn)行事故處理培訓(xùn)時(shí)使用，同時(shí)建立多人聯(lián)網(wǎng)任務(wù)系統(tǒng)；

S4、建立監(jiān)控記錄模塊：

添加VR全身互動(dòng)，并將實(shí)時(shí)采集的實(shí)訓(xùn)人員數(shù)據(jù)和核電站仿真平臺(tái)的運(yùn)行數(shù)據(jù)編織成教案進(jìn)行回訪；

S5、建立后臺(tái)考核系統(tǒng)：

建立考核標(biāo)準(zhǔn)，并將監(jiān)控記錄模塊記錄的數(shù)據(jù)與考核標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而得出基于考核標(biāo)準(zhǔn)的考核分?jǐn)?shù)，并根據(jù)考核標(biāo)準(zhǔn)對(duì)分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，給出全面的考核報(bào)告；

S6、建立系統(tǒng)管理平臺(tái)：

建立用戶(hù)管理模塊、項(xiàng)目管理模塊及將各子系統(tǒng)的接口數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，同時(shí)建立用戶(hù)登錄權(quán)限和登錄安全保護(hù)系統(tǒng)。