CN110119555B - 一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，包括建立水轮机的三维模型，建立水轮机的故障检修数据库，根据设定的故障将建立好的三维模型转化为VR场景模型，建立故障检修判定实训基础库；本发明通过建立水轮机的标准、规范化的三维模型，并与VR场景模型进行转化，结合大屏显示技术，实现水轮机的虚拟装配与检修，大大增强了受训者的体验效果，提高培训效果，缩短培训时间；通过在VR场景模型内进行检修指令的操作，操作简单方便，可控性强；通过建立故障检修判定实训基础库，对检修操作进行判定和评价，并生成报告，便于对检修培训进行系统自动测评，实训效率高，同时也便于教学者进行指导。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备相关领域，具体为一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法。
背景技术
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。水轮机及辅机是重要的水电设备是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备，其技术发展与我国水电行业的发展规模相适应。在我国电力需求的强力拉动下，我国水轮机及辅机制造行业进入快速发展期，其经济规模及技术水平都有显著提高，我国水轮机制造技术已达世界先进水平。
为了了解真机的水力性能而制作，通常需要建立与真机的通流部分几何相似的水轮机模型，目前对水轮机运行、安装与检修的虚拟仿真模拟的实例有限，对水轮机进行定量化检修培训的效果不是很好，导致实训这者体验感差，影响实训质量，同时教学指导者缺少良好的辅助措施。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，包括如下具体步骤：
S1：建立水轮机的三维模型，具体为：
S11：根据水轮机的装置与工程图提取出水轮机各零部件的相关图纸；
S12：根据工程图上所标注的各零部件的标准尺寸进行三维绘图，构建其三维模型；
S13：根据总的装配工程图上各零部件的相对应关系，对各零部件的三维模型图进行装配，采用由内向外的装配方式，先选择一个中心部件作为基本部件，依次向外逐级装配，直到完成整个装配过程为止；
S2：建立水轮机的故障检修数据库，根据设定的故障将建立好的三维模型转化为VR场景模型，并在VR场景模型的基础上构建各装配零部件的检修模块，搭建检修仿真虚拟平台；
S3：建立故障检修判定实训基础库，对各设定的故障建立检修判定逻辑编程，并与VR场景模型内的检修操作建立监控连接；
S4：根据检修模块在VR场景模型内发送检修指令，在三维模型内进行检修操作；
S5：系统根据检修操作调取实训基础库内的检修判定逻辑编程并进行相应的匹配，对检修操作进行判定和评价，并生成报告。
作为本发明一种优选的技术方案，所述VR场景模型通过VR可穿戴设备进行画面显示。
作为本发明一种优选的技术方案，VR场景模型与大屏显示系统连接，并通过大屏和VR可穿戴设备同步进行画面显示，大屏上设置有触摸式屏显。
作为本发明一种优选的技术方案，所述建立水轮机的三维模型中，使用Solidworks将零部件按照一定的约束关系进行组合，并对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。
作为本发明一种优选的技术方案，所述三维模型的构建是以各零部件断面的函数曲线建立坐标系，并通过各断面及其控制引导线拉伸得到零部件的面，最后参数化零部件断面的厚度，采取均匀过渡，得到水轮机实体。
作为本发明一种优选的技术方案，故障检修判定实训基础库内设置有教学模块，用于提供规范的故障检修操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过建立水轮机的标准、规范化的三维模型，并与VR场景模型进行转化，结合大屏显示技术，实现水轮机的虚拟装配与检修，大大增强了受训者的体验效果，提高培训效果，缩短培训时间；通过在VR场景模型内进行检修指令的操作，操作简单方便，可控性强；通过建立故障检修判定实训基础库，对检修操作进行判定和评价，并生成报告，便于对检修培训进行系统自动测评，实训效率高，同时也便于教学者进行指导。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：本发明提供一种技术方案：一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，包括如下具体步骤：
S1：建立水轮机的三维模型，具体为：
S11：根据水轮机的装置与工程图提取出水轮机各零部件的相关图纸；
S12：根据工程图上所标注的各零部件的标准尺寸进行三维绘图，构建其三维模型；
S13：根据总的装配工程图上各零部件的相对应关系，对各零部件的三维模型图进行装配，采用由内向外的装配方式，先选择一个中心部件作为基本部件，依次向外逐级装配，直到完成整个装配过程为止；
S2：建立水轮机的故障检修数据库，根据设定的故障将建立好的三维模型转化为VR场景模型，并在VR场景模型的基础上构建各装配零部件的检修模块，搭建检修仿真虚拟平台；
S3：建立故障检修判定实训基础库，对各设定的故障建立检修判定逻辑编程，并与VR场景模型内的检修操作建立监控连接；
S4：根据检修模块在VR场景模型内发送检修指令，在三维模型内进行检修操作；
S5：系统根据检修操作调取实训基础库内的检修判定逻辑编程并进行相应的匹配，对检修操作进行判定和评价，并生成报告。
进一步的，所述VR场景模型通过VR可穿戴设备进行画面显示。
进一步的，VR场景模型与大屏显示系统连接，并通过大屏和VR可穿戴设备同步进行画面显示，大屏上设置有触摸式屏显。
进一步的，所述建立水轮机的三维模型中，使用Solidworks将零部件按照一定的约束关系进行组合，并对装配模型进行间隙分析、重量管理等操作。
进一步的，所述三维模型的构建是以各零部件断面的函数曲线建立坐标系，并通过各断面及其控制引导线拉伸得到零部件的面，最后参数化零部件断面的厚度，采取均匀过渡，得到水轮机实体。
进一步的，故障检修判定实训基础库内设置有教学模块，用于提供规范的故障检修操作。
本发明通过建立水轮机的标准、规范化的三维模型，并与VR场景模型进行转化，结合大屏显示技术，实现水轮机的虚拟装配与检修，大大增强了受训者的体验效果，提高培训效果，缩短培训时间；通过在VR场景模型内进行检修指令的操作，操作简单方便，可控性强；通过建立故障检修判定实训基础库，对检修操作进行判定和评价，并生成报告，便于对检修培训进行系统自动测评，实训效率高，同时也便于教学者进行指导。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，包括如下具体步骤：
S1：建立水轮机的三维模型，具体为：
S11：根据水轮机的装置与工程图提取出水轮机各零部件的相关图纸；
S12：根据工程图上所标注的各零部件的标准尺寸进行三维绘图，构建其三维模型；
S13：根据总的装配工程图上各零部件的相对应关系，对各零部件的三维模型图进行装配，采用由内向外的装配方式，先选择一个中心部件作为基本部件，依次向外逐级装配，直到完成整个装配过程为止；
S2：建立水轮机的故障检修数据库，根据设定的故障将建立好的三维模型转化为VR场景模型，并在VR场景模型的基础上构建各装配零部件的检修模块，搭建检修仿真虚拟平台；
S3：建立故障检修判定实训基础库，对各设定的故障建立检修判定逻辑编程，并与VR场景模型内的检修操作建立监控连接；
S4：根据检修模块在VR场景模型内发送检修指令，在三维模型内进行检修操作；
S5：系统根据检修操作调取实训基础库内的检修判定逻辑编程并进行相应的匹配，对检修操作进行判定和评价，并生成报告。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，所述VR场景模型通过VR可穿戴设备进行画面显示。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，VR场景模型与大屏显示系统连接，并通过大屏和VR可穿戴设备同步进行画面显示，大屏上设置有触摸式屏显。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，所述建立水轮机的三维模型中，使用Solidworks将零部件按照一定的约束关系进行组合，并对装配模型进行间隙分析、重量管理操作。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，所述三维模型的构建是以各零部件断面的函数曲线建立坐标系，并通过各断面及其控制引导线拉伸得到零部件的面，最后参数化零部件断面的厚度，采取均匀过渡，得到水轮机实体。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维模型指导水轮机定量化检修实现方法，其特征在于，故障检修判定实训基础库内设置有教学模块，用于提供规范的故障检修操作。
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