CN112036050A - Mvr蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统 - Google Patents

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蒋立君
袁建宝
何彬
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Abstract

本发明属于MVR蒸汽压缩机技术领域，具体公开了MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，包括人机操作界面和虚拟现实核心；虚拟现实核心能够生成MVR蒸汽压缩机模型；人机操作界面包括设备结构展示模式、自由漫游模式和故障演示模式，设备结构展示模式能够对虚拟现实核心中的MVR蒸汽压缩机模型进行拆卸展示，能够对MVR蒸汽压缩机模型的内部情况进行展示；自由漫游模式能够观察设备的运行状况以及能够观察现场的布局；故障演示模式包括录入模块和展示模块，录入模块能够设定故障原因，展示模块能够对设定故障原因下的故障进行展示。能够解决现有技术中的虚拟显示板块上手和维护难度大并且没有专门针对MVR蒸汽压缩机领域的虚拟现实模块的问题。

Description

MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统
技术领域
本发明属于MVR蒸汽压缩机技术领域，尤其涉及一种MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统。
背景技术
目前通常使用工业设计软件来建立产品的精确模型数据，使用工业虚拟现实模块调用产品的精确模型数据，在工业虚拟现实模块中建立虚拟漫游系统，虚拟漫游系统可以随时调用现实情景下的实际工况数据，在虚拟漫游系统中实时更新，从而实现教学展示与监控功能。
但是现有的虚拟现实模块对于硬件要求较高，同时上手及维护难度较大，并且对于移动端的支持较弱，授权费用较高。并且虚拟现实模块针对的是水电站，目前尚未有针对MVR蒸汽压缩机领域的虚拟现实技术应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，以解决现有技术中的虚拟显示板块上手和维护难度大并且没有专门针对MVR蒸汽压缩机领域的虚拟现实模块的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，包括人机操作界面和虚拟现实核心；所述虚拟现实核心能够生成MVR蒸汽压缩机模型；所述人机操作界面包括设备结构展示模式、自由漫游模式和故障演示模式，所述设备结构展示模式能够对虚拟现实核心中的MVR蒸汽压缩机模型进行拆卸展示，能够对MVR蒸汽压缩机模型的内部情况进行展示；所述自由漫游模式能够观察设备的运行状况以及能够观察现场的布局；所述故障演示模式包括录入模块和展示模块，所述录入模块能够设定故障原因，所述展示模块能够对录入模块中设定故障原因下的故障进行展示。
进一步，所述虚拟现实核心包括物理碰撞模块、数据交互模块、数据管理模块和压缩机运行控制模块，所述物理碰撞模块能够将其他参数附加到MVR蒸汽压缩机模型上；所述数据交互系统能够与外界用户和外围设备进行数据传输；所述数据管理系统用于对数据进行存储和计算；所述压缩机运行控制模块能够对负责MVR蒸汽压缩机的运行进行控制。
进一步，还包括数据核心，所述数据核心内存储有与实际操作相关的知识和数据。
进一步，所述数据核心包括数据库和知识库，所述数据库包括CAD模型数据模块、VR模型数据模块以及工艺数据模块，所述CAD模型数据模块和VR模型数据模块内分别存储有CAD模型和VR模型的相关数据，所述工艺数据模块内存储有与MVR蒸汽压缩机有关的工艺数据；所述知识库包括设计标准模块和操作标准模块，所述设计标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机设计相关的设计标准，所述操作标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机操作相关的操作标准。
进一步，所述虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型的具体方法为：首先采用工业建模软件建立MVR蒸汽压缩机的三维模型，然后将三维模型导入到造型软件中转换成带有骨骼的模型，然后将带有骨骼的模型导入到虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型。
进一步，所述虚拟现实核心能够对MVR蒸汽压缩机模型进行材质贴图和光照设置。
进一步，所述其他参数包括速度、加速度和质量。
进一步，所述物理碰撞模块将MVR蒸汽压缩机各部分的运行状态数据传输给所述压缩机运行控制模块；所述数据交互模块将用户输入的数据传输给所述压缩机运行控制模块；所述压缩机运行控制模块能够将所述物理碰撞模块传输来的数据进行计算并判运行是否发生干涉；所述数据管理模块能够对数据交互模块、物理碰撞模块和压缩机运行状态数据进行存储，并将存储的数据通过所述数据交互模块进行展示。
进一步，所述CAD模型数据模块内存储有MVR蒸汽压缩机各部件的三维建模数据，包括材质、密度、强度；所述VR模型数据模块内存储有将CAD模型转换成VR系统格式的模型参数，包括材质、密度、强度。
进一步，所述工业建模软件包括inventor；所述造型软件包括Blender。
本技术方案的工作原理在于：采用工业建模软件建立完整的MVR蒸汽压缩机的三维模型，通过工业建模软件的模型转换接口将专用三维格式文件转换成通用的三维格式，例如.XT格式，然后导入到造型软件中转换成带有骨骼的模型，最终将这种模型导入到虚拟现实核心。通过虚拟现实核心建立人机操作界面，使得人机操作界面与现实的MVR蒸汽压缩机的动作相对应。使用虚拟现实核心的数据交互模块与外部数据进行通信，实现现场数据的导入，继而模拟再现现实运行情况。
本技术方案的有益效果在于：本技术方案可以实现现有的MVR蒸汽压缩机在对用户进行培训的过程中存在的不够具体形象的缺点，通过虚拟现实核心让用户更加容易、安全的了解掌握MVR蒸汽压缩机的工作原理、操作规则以及故障分析的基本流程。此外，让用户在制定方案时，更容易把握重要尺寸，避免潜在的干涉。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
下面将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。
MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，包括人机操作界面、虚拟现实核心和数据核心；虚拟现实核心能够生成MVR蒸汽压缩机模型，虚拟现实核心能够对MVR蒸汽压缩机模型进行材质贴图和光照设置；人机操作界面包括设备结构展示模式、自由漫游模式和故障演示模式，设备结构展示模式能够对虚拟现实核心中的MVR蒸汽压缩机模型进行拆卸展示，能够对MVR蒸汽压缩机模型的内部情况进行展示，在MVR蒸汽压缩机运行的状态下可以观察各部件之间的相对运动关系，包括流质的运动；自由漫游模式能够以第一人称或第三人称的情况下观察设备的运行状况以及能够观察现场的布局，令操作者切身实地的感受设备现场情况，分析潜在的风险；故障演示模式包括录入模块和展示模块，录入模块能够设定故障原因，展示模块能够对录入模块中设定故障原因下的故障进行展示。录入模块设定的故障原因包括进气流量不足导致压缩机发生喘振、油冷却器进水量不足导致油温升高、出口冷却水压力不足导致出口温度上升等故障。
虚拟现实核心包括物理碰撞模块、数据交互模块、数据管理模块和压缩机运行控制模块，物理碰撞模块能够将其他参数附加到MVR蒸汽压缩机模型上，其他参数包括速度、加速度和质量，从而使其有接近真实的物理效果；数据交互系统能够与外界用户和外围设备进行数据传输；数据管理系统用于对数据进行存储和计算；压缩机运行控制模块能够对负责MVR蒸汽压缩机的运行进行控制。物理碰撞模块将MVR蒸汽压缩机各部分的运行状态数据传输给压缩机运行控制模块；数据交互模块将用户输入的数据传输给压缩机运行控制模块；压缩机运行控制模块能够将物理碰撞模块传输来的数据进行计算并判运行是否发生干涉；数据管理模块能够对数据交互模块、物理碰撞模块和压缩机运行状态数据进行存储，并将存储的数据通过数据交互模块进行展示，提供给用户观察判断。
数据核心内存储有与实际操作相关的知识和数据，数据核心包括数据库和知识库，数据库包括CAD模型数据模块、VR模型数据模块以及工艺数据模块，CAD模型数据模块和VR模型数据模块内分别存储有CAD模型和VR模型的相关数据，CAD模型数据模块内存储有MVR蒸汽压缩机各部件的三维建模数据，包括材质、密度、强度；VR模型数据模块内存储有将CAD模型转换成VR系统格式的模型参数，包括材质、密度、强度。工艺数据模块内存储有与MVR蒸汽压缩机有关的工艺数据，例如压缩机进口温度、出口温度、进气口压力和处理量等。知识库包括设计标准模块和操作标准模块，设计标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机设计相关的设计标准，操作标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机操作相关的操作标准。设计标准例如JB/T4113-2002石油、化学和气体工业用整体齿轮增速组装型离心式空气压缩机、GB/T2888-1982风机和罗茨鼓风机噪声测量方法、ISO5389-2009鼓风机安全技术规定、JB/T53274-1999一般用途的离心式鼓风机产品质量分等、JB/T3165-1999离心和轴流式鼓风机和压缩机热力性能试验等。操作标准例如油温控制，油箱油温＜20℃时，辅助油泵不可启动，手动启动电加热器；油箱油温≥35℃时，电加热器自动断电。油箱温度低于30℃时，压缩机不能启动。
虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型的具体方法为：首先采用工业建模软件建立MVR蒸汽压缩机的三维模型，然后将三维模型导入到造型软件中转换成带有骨骼的模型，然后将带有骨骼的模型导入到虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型。工业建模软件包括inventor等；造型软件包括免费开源造型软件Blender等。
具体实施过程如下：
采用工业建模软件建立完整的MVR蒸汽压缩机的三维模型，通过工业建模软件的模型转换接口将专用三维格式文件转换成通用的三维格式，例如.XT格式，然后导入到造型软件中转换成带有骨骼的模型，最终将这种模型导入到虚拟现实核心。通过虚拟现实核心建立人机操作界面，使得人机操作界面与现实的MVR蒸汽压缩机的动作相对应。使用虚拟现实核心的数据交互模块与外部数据进行通信，实现现场数据的导入，继而模拟再现现实运行情况。
本技术方案可以实现现有的MVR蒸汽压缩机在对用户进行培训的过程中存在的不够具体形象的缺点，通过虚拟现实核心让用户更加容易、安全的了解掌握MVR蒸汽压缩机的工作原理、操作规则以及故障分析的基本流程。此外，让用户在制定方案时，更容易把握重要尺寸，避免潜在的干涉。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：包括人机操作界面和虚拟现实核心；所述虚拟现实核心能够生成MVR蒸汽压缩机模型；所述人机操作界面包括设备结构展示模式、自由漫游模式和故障演示模式，所述设备结构展示模式能够对虚拟现实核心中的MVR蒸汽压缩机模型进行拆卸展示，能够对MVR蒸汽压缩机模型的内部情况进行展示；所述自由漫游模式能够观察设备的运行状况以及能够观察现场的布局；所述故障演示模式包括录入模块和展示模块，所述录入模块能够设定故障原因，所述展示模块能够对录入模块中设定故障原因下的故障进行展示。
2.根据权利要求1所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述虚拟现实核心包括物理碰撞模块、数据交互模块、数据管理模块和压缩机运行控制模块，所述物理碰撞模块能够将其他参数附加到MVR蒸汽压缩机模型上；所述数据交互系统能够与外界用户和外围设备进行数据传输；所述数据管理系统用于对数据进行存储和计算；所述压缩机运行控制模块能够对MVR蒸汽压缩机的运行进行控制。
3.根据权利要求1所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：还包括数据核心，所述数据核心内存储有与实际操作相关的知识和数据。
4.根据权利要求3所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述数据核心包括数据库和知识库，所述数据库包括CAD模型数据模块、VR模型数据模块以及工艺数据模块，所述CAD模型数据模块和VR模型数据模块内分别存储有CAD模型和VR模型的相关数据，所述工艺数据模块内存储有与MVR蒸汽压缩机有关的工艺数据；所述知识库包括设计标准模块和操作标准模块，所述设计标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机设计相关的设计标准，所述操作标准模块内存储有与MVR蒸汽压缩机操作相关的操作标准。
5.根据权利要求1所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型的具体方法为：首先采用工业建模软件建立MVR蒸汽压缩机的三维模型，然后将三维模型导入到造型软件中转换成带有骨骼的模型，然后将带有骨骼的模型导入到虚拟现实核心中生成MVR蒸汽压缩机模型。
6.根据权利要求1所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述虚拟现实核心能够对MVR蒸汽压缩机模型进行材质贴图和光照设置。
7.根据权利要求2所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述其他参数包括速度、加速度和质量。
8.根据权利要求2所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述物理碰撞模块将MVR蒸汽压缩机各部分的运行状态数据传输给所述压缩机运行控制模块；所述数据交互模块将用户输入的数据传输给所述压缩机运行控制模块；所述压缩机运行控制模块能够将所述物理碰撞模块传输来的数据进行计算并判运行是否发生干涉；所述数据管理模块能够对数据交互模块、物理碰撞模块和压缩机运行状态数据进行存储，并将存储的数据通过所述数据交互模块进行展示。
9.根据权利要求4所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述CAD模型数据模块内存储有MVR蒸汽压缩机各部件的三维建模数据，包括材质、密度、强度；所述VR模型数据模块内存储有将CAD模型转换成VR系统格式的模型参数，包括材质、密度、强度。
10.根据权利要求5所述的MVR蒸汽压缩机三维精确建模及可视化仿真培训系统，其特征在于：所述工业建模软件包括inventor；所述造型软件包括Blender。
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