CN103280147B - 3d机械设备维修培训系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于3D模型的工程机械、建筑机械、矿山机械、农用机械等设备的整机、部件内部构造和工艺的展示、安装、维修、保养等维修培训系统，其包括该设备的3D模型和显示3D模型状态的显示模块、人机交互模块（用于接收用户操作指令）、模型控制模块（用于根据用户的操作指令控制3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态）、维修规则模块（用于生成和维护工程设备的维修规则）、动作评价模块（用于记录用户操作指令并评价）。本发明通过3D模型及Flash技术动画演示工程设备的维修过程，以对维修工程师或用户进行培训、指导维修工序，并可提供仿真模拟，以便他们迅速且熟练地掌握维修方法和步骤。该系统还可通过云平台运行。
Description
技术领域
本发明涉及3D信息技术和Flash动画技术结合，尤其涉及利用3D技术进行工程设备维修培训的系统及方法。
背景技术
工程设备（包括建筑机械、矿山机械）是指用于工程建设、矿山使用的各种机械设备和车辆，其中常见的是吊车、挖掘机、推土机、重型卡车、摊铺机、道路机械等大型设备。这些工程车辆和机械设备通常价格非常昂贵且非常重要，需要厂家、经销商提供持续的技术支持和维护服务，以使它们尽可能地最大限度地正常工作，保障工程进度。工程设备品种繁多且使用范围广，这就需要大量的精通各种工程设备维修的技术人员。而培养这样的技术人员通常周期很长、费用昂贵，远远不能应付日益增长的需求。此外，即便是经验最丰富的技术人员也不能熟练而快速地解决工程设备维修中的所有故障。这样会导致常见的现象是，设备简单的保养也需要厂家技术人员的指导；如果设备出现了故障，只能现场停工等待厂家派出的维修人员；好不容易技术人员赶到现场，才发现故障难以解决或者不知道怎么解决，然后通过电话等方式请教后方的专家。凡此种种，都会大大地延误了工期，甚至造成难以弥补的损失，为各工程项目负责人所深恶痛绝。那么，是否有一种速成教育，可以迅速培养出精通某类设备的维修人员？或者，是否有一种简单的教学方法，可以针对某类型的故障，迅速教会技术人员维修的方法和步骤呢？这是本领域迫切需要且暂未解决的难题。
发明内容
针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种基于3D模型的工程设备维修培训系统，该系统利用3D模型模拟教学，可以通过对技术人员进行短期培训即使其熟练掌握某种工程设备的维修方法。
本发明提供一种基于3D模型的工程设备维修培训系统，其包括工程设备的3D模型和显示所述3D模型的状态的显示模块，其特征在于，包括：
人机交互模块：用于与用户交互，接收用户输入的操作指令，包括旋转、打开、关闭、松开螺栓、上紧螺栓、取出部件、放入部件、加油、加水、放水、放油等；
模型控制模块：用于根据所述人机交互模块接收的操作指令控制所述3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态；
维修规则模块：用于生成和维护工程设备的维修规则，所述维修规则包括维修或安装或拆解或展示该工程设备的步骤；
维修规则库：用于存储所述维修规则，用户可以维护维修规则库中的规则，从而增加新的维修培训；
动作评价模块：用于记录所述人机交互模块接收的用户操作指令，并与所述维修规则进行比较，并给出评价结果，包括合格、不合格等。
优选的，其还包括：
演示模块：用于根据所述维修规则，动画显示每个维修工程设备的步骤中所述3D模型的各组成部件的状态及其相互之间的连接关系。
基于云服务的云服务平台和连接所述云服务平台的客户端，所述云服务平台设置有存储所述维修规则的维修规则总库，所述人机交互模块、模型控制模块、维修规则模块、维修规则库、动作评价模块、3D模型和显示模块均设置在所述客户端中，所述人机交互模块提供人机交互界面供用户维护所述维修规则总库中的维修规则或将所述维修规则总库中的维修规则移动到所述客户端维修规则库中。云服务平台便于多人共同维护维修规则，多人共同学习，非常方便。
优选的，客户端可设置在移动终端上，包括智能手机、平板电脑等，方便随时随地学习使用。
优选的，所述的评价结果包括优秀、合格和不合格或分值评判。分值评判是指以百分制、10分制等，对操作者的操作进行评分。
优选的，所述的工程设备包括：工程机械、建筑机械、矿山机械和/或农用机械，当然不限于以上设备，其他的任何设备理论上都可以采用相同的方法进行培训，但是在工程机械上其最节约成本。
本发明还提供一种基于3D模型的工程设备维修培训方法，包括以下步骤：
通过人机交互模块选择维修规则库中的一个维修规则；
通过人机交互模块发出操作指令，由模型控制模块根据该操作指令控制工程设备的3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态，并由显示模块显示所述3D模型；
通过动作评价模块将所述操作指令和所述维修规则进行比较，获得针对所述操作指令的评价。
所述方法进一步包括：通过客人机交互模块维护位于云服务平台的维修规则总库中的工程设备的维修规则。
本发明的基于3D模型的工程设备维修培训系统通过3D模型，通过动画演示工程设备的维修过程，以对学员进行培训，并可提供仿真模拟，以便他们迅速且熟练地掌握工程设备的维修方法和步骤。本系统还可以进一步地引进云服务的概念，众多的专家通过云平台针对现场的故障设计工程设备的维修方案，并实时提供给学员进行教学，从而大大缩短现场维修的时间，降低因工程设备故障而造成的损失。本发明在我国经济大发展的环境下，极具市场前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例的整体结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的一种基于3D模型的工程设备维修培训系统可以是单机系统，也可以是C/S结构，甚至是基于云服务的B/S结构。下面以如图1所示的基于云服务的B/S结构为例介绍本发明，本领域的普通技术人员可以根据本说明书的启发很容易将其拓展到另外的常见形式中。
如图1所示，本发明包括云服务平台和客户端，其中客户端可以为电脑、智能手机或平板电脑，客户端通过internet网或3G网络连接云服务平台。云服务平台上部署有维修规则总库，客户端则设置有：
工程设备的3D模型和显示3D模型的状态的显示模块，
人机交互模块：用于与用户交互，接收用户输入的操作指令；
模型控制模块：用于根据人机交互模块接收的操作指令控制3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态；
维修规则模块：用于生成和维护工程设备的维修规则，所述维修规则包括维修或安装或拆解或展示该工程设备的步骤；
维修规则库：用于存储维修规则；
动作评价模块：用于记录人机交互模块接收的用户操作指令，并与维修规则进行比较，并给出评价结果；
演示模块：用于根据维修规则，动画显示每个维修工程设备的步骤中3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态。
本发明在使用时，来自生成厂家或设计院的专家可以根据现场反馈的工程设备的故障、工程设备的日常保养、工程设备的常见故障等设计出维修的规则。该维修的规则包括维修的内容，即本次维修的目的，例如：过滤器保养等，以及维修的步骤，例如：1、打开过滤器盖板；2、取出过滤器；3、排出过滤油…。以上设计好的维修步骤，以XML文件等格式存储到云服务平台的维修规则总库中。当然，维修规则也可以仅仅是展示该工程设备时，对该工程设备各部件进行展示的步骤，也可以仅仅是安装该工程设备时的步骤。
进行教学时，用户可以首先通过客户端的人机交互模块选择维修规则总库中的部分/全部规则，保存到客户端的维修规则库中，然后选择其中一个规则进行教学。教学可以是演示事先录制好的3D动画，也可以是进行仿真操作。进行仿真时，学员通过人机交互模块向模型控制模块发出指令，控制3D模型。指令包括各种维修中的常规操作，如：紧/松螺栓，排/加水，排/加油，更换零部件等。这样就可以非常逼真地进行工程设备的维修模拟了。学员模拟的步骤被动作评价模块记录，并于维修规则中的维修步骤进行比较，如果全部相同则根据维修时间对学员给予优秀或合格的评价；如果不同，则给予不合格的评价。这样就可以通过学员的反复模拟，使得学员迅速掌握该规则对应的维修方法。
客户端还可以部署在智能手机或平板电脑上，该客户端可以以exe或APP文件方式提供给终端用户下载并安装到移动终端上，并可利用3G网络连接云服务平台，从而可以很方便地被技术人员携带至现场，进行现场学习，现场应用，从而大大缩短了工程设备的维修时间。
当然，用户也可以通过维修规则模块维护客户端的维修规则库中的维修规则。
本发明可以广泛地应用于工程机械、建筑机械、矿山机械、农用机械等设备的整机、部件内部构造和工艺的展示、安装、维修、保养等培训系统上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它控制设备中，如电脑系统、游戏系统、手机系统等。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种3D机械设备维修培训系统，其包括工程设备的3D模型，其特征在于，还包括：
显示模块，用于显示所述3D模型中的工程设备各组成部件结构和状态的显示模块；
人机交互模块：用于与用户交互，接收用户输入的操作指令；
模型控制模块：用于根据所述人机交互模块接收的操作指令控制所述3D模型，改变各组成部件的状态和各组成部件之间的连接关系；
维修规则模块：用于生成和维护工程设备的维修规则，所述维修规则包括维修或安装或拆解或展示该工程设备的步骤；
维修规则库：用于存储所述维修规则；
动作评价模块：用于记录所述人机交互模块接收的用户操作指令，并与所述维修规则进行比较，并给出评价结果；
演示模块：用于根据所述维修规则，动画显示每个维修工程设备的步骤中所述3D模型的各组成部件的状态及其相互之间的连接关系；
基于云服务的云服务平台和连接所述云服务平台的客户端，所述云服务平台设置有存储所述维修规则的维修规则总库，所述人机交互模块、模型控制模块、维修规则模块、维修规则库、动作评价模块、3D模型和显示模块均设置在所述客户端中，所述人机交互模块提供人机交互界面，供用户维护所述维修规则总库中的维修规则或将所述维修规则总库中的维修规则，移动到所述客户端维修规则库中。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述客户端可设置在移动终端上。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的评价结果包括优秀、合格和不合格或分值评判。
4.根据权利要求1至3其中之一所述的系统，其特征在于，所述的工程设备包括：工程机械、建筑机械、矿山机械和/或农用机械。
5.一种基于3D模型的工程设备维修指导和培训方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过人机交互模块选择维修规则库中的一个维修规则；
通过人机交互模块发出操作指令，由模型控制模块根据该操作指令控制工程设备的3D模型的各组成部件之间的连接关系及状态，并由显示模块显示所述3D模型；
通过动作评价模块将所述操作指令和所述维修规则进行比较，获得针对所述操作指令的评价；所述方法进一步包括：通过客户端的人机交互模块维护位于云服务平台的维修规则总库中的工程设备的维修规则。
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