CN113035004A - 一种航空基本维护作业模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空仿真教学技术领域，具体涉及一种航空基本维护作业模拟训练系统。本发明的模拟训练系统中设置有多个训练装置，包括仿真航空发动机训练装置、保险丝保险训练装置和开口销保险训练装置，能够实现多方面的航空基本维护作业的实习操作；仿真航空发动机训练装置中的航空发动机设置在可转动训练台架上，具有航空作业的真实性的同时方便被训人员直观地观察到航空发动机的各个位置；而且，该模拟训练系统中还设置有摄像装置和压力检测装置，控制器可根据这些传感器采集的数据对维护作业质量进行评价，完成航空基本维护作业的质量检测与智能考核，能够较大程度地降低硬件的制造成本和维护成本，提高了模拟训练系统的实习教学效率性。

Description

一种航空基本维护作业模拟训练系统

技术领域

本发明属于航空仿真教学技术领域，具体涉及一种航空基本维护作业模拟训练系统。

背景技术

基本维护作业能力是衡量航空机务人员最重要工作能力之一，航空基本维护作业训练是培训航空机务人员基本维护技能的重要组成部分。航空基本维护作业培训通常采取实装和模拟两种培训方法，实装培训需要地勤机务人员在真实飞机上进行各种科目的操作和实践，模拟训练只是要求地勤机务人员在各种模拟设备上进行操作和实践。

航空装备实装设备都非常昂贵，并且都属于有寿件，达到报废期限或操作次数就无法再使用，同时真实航空装备要求精密，结构复杂，基础维护实装培训存在着经济性差、安全性低的状况。

模拟培训是使用和航空实装一致的模拟装备进行训练，在降低训练成本的同时，还可以按照训练规律进行改进模拟装备的位置、性能及作业模式，从而更贴合教学规律，提高培训效率。目前航空基本维护作业模拟训练装置大多简单粗糙，且不成体系，只能实现简单的实践操作，不具备实时智能检测和评判，不能科学考核，无法较好地实现培训功能，且不具有航空实装操作的真实感受，而且难以扩展，灵活性差。

发明内容

本发明提供了一种成本低并能对维护作业质量进行评价的航空基本维护作业模拟训练系统。

本发明的技术方案包括：

本发明提供了一种航空基本维护作业模拟训练系统，所述模拟训练系统包括教学控制台、仿真航空发动机训练装置、保险丝保险训练装置、开口销保险训练装置、摄像装置和压力检测装置；

所述仿真航空发动机训练装置包括航空发动机、可转动训练台架和传动机构；所述航空发动机设置在所述可转动训练台架上；所述传动机构驱动连接所述可转动训练台架，以驱动可转动训练台架带动所述航空发动机转动；

所述保险丝保险训练装置包括导管、第一紧固件和保险丝保险，用于对导管、第一紧固件和保险丝保险的拆装进行训练；所述第一紧固件用于固定导管；

所述开口销保险训练装置包括第二紧固件和开口销保险，用于对第二紧固件、开口销保险的拆装进行训练；

所述摄像装置包括若干个摄像机，分别设置在各个训练装置上，用于采集在各个训练装置上进行维护作业训练时的维护作业图像，并发送给教学控制台；

所述压力检测装置包括若干个压力传感器，用于检测保险丝保险训练装置中导管的密封性，并发送给教学控制台；

所述教学控制台包括控制器，所述控制器控制连接所述传动机构；所述教学控制台还采样连接所述压力检测装置和摄像装置，以根据维护作业图像、或者结合维护作业图像和导管密封性情况对维护作业质量进行评价。

上述技术方案的有益效果为：本发明的模拟训练系统中设置有多个训练装置，包括仿真航空发动机训练装置、保险丝保险训练装置和开口销保险训练装置，能够实现多方面的航空基本维护作业的实习操作；仿真航空发动机训练装置中的航空发动机设置在可转动训练台架上，具有航空作业的真实性的同时方便被训人员直观地观察到航空发动机的各个位置；而且，该模拟训练系统中还设置有摄像装置和压力检测装置，控制器可根据这些传感器采集的数据对维护作业质量进行评价，完成航空基本维护作业的质量检测与智能考核，能够较大程度地降低硬件的制造成本和维护成本，提高了模拟训练系统的实习教学效率性。

进一步的，所述模拟训练系统还包括电路板焊接训练装置和测试装置；

所述电路板焊接训练装置包括电路板、元器件和焊接工具，用于对电路板焊接进行训练；

所述测试装置包括供电模块、阻值检测模块和信号检测模块，所述供电模块用于为电路焊接训练装置中的元器件进行供电，所述阻值检测模块和信号检测模块用于检测电路状态；

所述摄像装置还包括设置在电路板焊接训练装置中的摄像机，用于采集电路板作业质量；

所述教学控制台中的控制器还采样连接所述阻值检测模块、信号检测模块和设置在电路板焊接训练装置中的摄像机，以根据电路状态和电路板作业质量对电路板焊接质量进行评价。

其有益效果为：模拟训练系统中设置的电路板焊接训练装置可实现电子方面的航空基本维护作业，使整个模拟训练系统的功能更为全面。

进一步的，所述模拟训练系统还包括特设基本维护训练装置，所述特设基本维护训练装置包括线缆，用于对线缆连接及焊接进行训练；所述测试装置中的供电模块还为线缆进行供电。

其有益效果为：模拟训练系统中设置的电路板焊接训练装置可实现特设方面的航空基本维护作业，使整个模拟训练系统的功能更为全面。

进一步的，所述传动机构为手动传动机构或电动传动机构。

进一步的，所述教学控制台还包括人机交互模块，与控制器相连，用于将控制器评价的维护作业质量进行显示以及将管理人员的操作指令发送给控制器。

进一步的，所述维护作业质量包括保险丝保险训练作业质量，所述控制器对保险丝保险训练作业质量进行评价包括：

根据设置在保险丝保险训练装置上的摄像机所采集的保险丝保险的图像，提取保险丝保险的头部、中部和尾部特征点；

根据保险丝保险的头部、中部和尾部特征点，确定保险丝保险训练作业质量；根据如下情况中至少一种情况评价所述保险丝保险训练作业质量：保险丝保险的绕向、扭花匀称度、保险丝保险松紧度、以及保险丝保险的头部和尾部的贴合度。

其有益效果为：根据摄像机所采集的图像实现保险丝保险训练作业质量的自动化评价，提高了模拟训练系统的实习教学效率性。

进一步的，所述维护作业质量包括开口销保险训练作业质量，所述控制器对开口销保险训练作业质量进行评价包括：

根据压力传感器检测的数据确定保险丝保险训练装置中导管的密封性；

在导管密封性为好的情况下，根据设置在开口销保险训练装置上的摄像机所采集的开口销保险的图像，提取开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点；

根据开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点，确定开口销保险训练作业质量；根据如下情况中的至少一种情况评价所述开口销保险训练作业质量：螺帽松紧度、开口销保险与螺帽的贴合度、开口销保险尾部作业质量。

其有益效果为：根据摄像机所采集的图像以及压力传感器所检测的导管密封性情况实现开口销保险训练作业质量的自动化评价，提高了模拟训练系统的实习教学效率性。

进一步的，采用SIFT算法提取保险丝保险的头部、中部和尾部特征点。

进一步的，采用SIFT算法提取开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点。

附图说明

图1是本发明的航空基本维护作业模拟训练系统的布置示意图；

其中，1-保险丝保险训练装置，2-航空发动机，3-教学控制台，4-传动机构，5-开口销保险训练装置，6-特设基本维护训练装置，7-测试装置，8-电路板焊接训练装置；

图2是本发明的传动机构的示意图；

其中，9-电动机，10-传动轴，11-手摇传动设备，12-摄像机；

图3是本发明的信号连接示意图；

图4是本发明的保险丝保险训练作业质量评价以及开口销保险训练作业质量评价的流程图；

图5是本发明的保险丝保险特征点示意图；

其中，21-保险丝保险的头部，22-保险丝保险的中部，23-保险丝保险的尾部；

图6是本发明的电动机与可转动训练台架转配示意图；

其中，9-电动机，10-传动轴，31-可转动训练台架。

具体实施方式

本发明的一种航空基本维护作业模拟训练系统包括硬件和软件两大部分。

该航空基本维护作业模拟训练系统的硬件部分中的各部件均符合航空装备标准，结构示意图如图1所示，该模拟训练装置中设置有教学控制台3；为了快捷地提高受训人员的基本维护技能，该模拟训练系统中设置有保险丝保险训练装置1、开口销保险训练装置5、电路板焊接训练装置8、以及特设基本维护训练装置6；为了让受训人员有更加真实的感觉，该模拟训练系统中设置有仿真航空发动机训练装置；为了对维护作业质量进行评价，该模拟训练系统中设置有、压力检测装置、摄像装置和测试装置7。

仿真航空发动机训练装置包括航空发动机2、可转动训练台架和传动机构4。航空发动机2为航空中真实的航空发动机，设置在可转动训练台架上，传动机构驱动连接可转动训练台架，以驱动可转动训练台架带动所述航空发动机转动，从而使受训人员能够直观、方便地观察到航空发动机的结构。驱动机构的结构图如图2所示，设置有电动和手动两种控制模式，电动控制模式由教学控制台3通过软件系统控制电动机9带动传动轴10进行位置转换，手动控制模式由手摇传动设备11带动传动轴10进行位置转换。电动机与可转动训练台架转配示意图如图6所示，其中的传动轴10为齿轮传动轴，31为可转动训练台架。其中，航空发动机与可转动训练台架之间的装配关系可有多种实现形式，例如，可转动训练台架包括一个自旋转托盘，自旋转托盘上设置有支撑机构，支撑机构上设置该航空发动机，从而使可转动训练台架带动航空发动机沿着竖直方向的轴转动。

保险丝保险训练装置包括导管、第一紧固件和保险丝保险，用于对第一紧固件和保险丝保险的拆装进行训练。紧固件用于固定导管。

开口销保险训练装置包括螺栓、第二紧固件和开口销保险，用于对第二紧固件、开口销保险的拆装进行训练。

摄像装置包括若干个摄像机，分别设置在各个训练装置上，用于将受训人员在各个训练装置上的整个操作过程进行记录，采集维护作业图像，包括训练时的维护作业图像和完成后的维护作业图像，并发送给教学控制台3，供教学控制台3进行维护作业质量评价。包括传动机构4上设置的摄像机12、设置于开口销保险训练装置上用于采集开口销保险训练操作过程的摄像机、设置于保险丝保险装置上用于采集保险丝保险训练操作过程的摄像机、设置于电路板焊接训练装置8上的摄像机等。具体每个训练装置上设置摄像机的数量可根据需求设置。

压力检测装置包括若干个压力传感器，分别设置在保险丝保险训练装置中导管端部和航空发动机2中导管端部，用于检测保险丝保险训练装置中导管的密封性以及航空发动机2中导管压力，以确定导管的密封性，并发送给教学控制台3，供教学控制台3进行维护作业质量评价。

电路板焊接训练装置8包括电路板、元器件、焊接工具等，用于对电路板焊接进行训练。特设基本维护训练装置6包括线缆，用于对线缆连接及焊接进行训练。这两个训练装置均是对被训人员的电子方面的基本技能进行训练。测试装置7包括供电模块、阻值检测模块和信号检测模块，供电模块用于为电路焊接训练装置中的元器件以及特设基本维护训练装置6中的线缆供电，阻值检测模块和信号检测模块用于检测电路阻值和电缆信号，并发送给教学控制台3，供教学控制台3进行电路板焊接质量、线缆连接质量进行评价。

教学控制台3包括多媒体触摸显示器和电脑主机，多媒体触摸显示器为人机交互模块，且与电脑主机相连。电脑主机与压力检测装置、摄像装置、测试装置7相连，电脑主机中存储有各种软件程序，可以根据预设的逻辑对压力检测装置、摄像装置、测试装置7中的电阻检测模块和信号检测模块采集的数据进行智能化处理，以对维护作业质量、电路板焊接质量、线缆连接质量等进行评价，并反馈给多媒体触摸显示器进行显示，以使管理人员直观观察到最终的评价结果。而且，电脑主机还可将摄像装置采集的影像实时反馈给多媒体触摸显示器进行显示，以方便管理人员实时查看掌握所有受训人员的练习情况，提升在教学和训练过程中维护作业的可视性和可达性。电脑主机还连接传动机构4，管理人员可通过多媒体触摸显示器下发操作指令，以控制电动机9带动传动轴10来驱动可转动训练台架转动，以改变航空发动机2的位置，方便被训人员观察航空发动机2的结构。其信号连接示意图如图3所示。

该航空基本维护作业模拟训练系统的软件部分主要是在受训人员基本维护作业完成后，可以通过摄像装置以及压力检测装置所采集的数据对维护作业质量、电路板焊接质量、线缆连接质量进行评价，下面具体结合图4、5具体介绍。

针对保险丝保险训练装置，在保险丝保险完成后，电脑主机首先根据设置在保险丝保险训练装置上的摄像机所采集的保险丝保险的图像，运用图像识别技术及SIFT算法，提取保险丝保险的头部21、保险丝保险的中部22和保险丝保险的尾部23的特征点；然后将其与数据库中的标准图像的特征点进行比对，分析出保险丝的绕向、扭花、松紧度，并与数据库中的质量标准进行比对，保险方向错误则记为0分，方向正确，再根据扭花匀称度、保险松紧度、头部和尾部贴合与处理质量进行赋分。

针对开口销保险训练装置，在开口销保险完成后，电脑主机首先根据开口销保险训练装置上设置的压力传感器检测的数据，对比压力值是否下降：如若下降则说明保险丝保险训练装置中导管的密封性不佳，在密封性不佳的情况下无需再往下进行；如若没有下降则说明保险丝保险训练装置中导管的密封性良好。然后在导管密封性良好的情况下再获取设置在开口销保险训练装置上的摄像机所采集的开口销保险的图像，运用图像识别技术及SIFT算法，对开口销保险训练作业质量选择头部、尾部和螺帽位置提取特征点，并与数据库中的标准图像的特征点进行比对，分析出螺帽松紧情况、开口销保险与螺帽的贴合度、开口销保险尾部作业质量对比数据库中的质量标准进行赋分。

针对电路板焊接训练装置，在电路板焊接完成以及线缆连接完成后，电脑主机根据阻值检测模块和信号检测模块的检测结果判断电路连接的正确性，而且，还通过设置在电路板焊接训练装置上的摄像机对电缆及电路板作业质量进行拍摄图像，运用图像识别技术及SIFT算，对焊点提取特征点，并与数据库中的标准图像的特征点进行比对，结合测试装置测得的阻值及信号情况分析出线路及电路板焊接作业质量并进行赋分。

需说明的是，图4中的多重判断标准是为了识别是对保险丝保险训练作业质量、还是开口销保险训练作业质量/电路板焊接质量进行评价，保险丝保险训练作业质量评价只需要使用摄像机所采集的数据即可，而开口销保险训练作业质量的评价需要结合摄像机和压力传感器所采集的数据，电路板焊接训练装置需要结合摄像机、阻值检测模块和信号检测模块所采集的数据。

本发明的航空基本维护作业模拟训练系统可以完成机械、特设、电子等各种航空基本维护作业的实习操作、质量检测与智能考核，既有教学训练过程中的可视性与可达性，又具有航空作业的真实性，教学过程中能够先简后繁，先实习台后仿真设备进行实习，符合实装教学律，能够较大程度地降低硬件的制造成本和维护成本，提高了模拟训练系统的实习教学效率性，能够实时辅助教学和考核，实现了教、学、练、考一体化。

Claims (9)

1.一种航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述模拟训练系统包括教学控制台、仿真航空发动机训练装置、保险丝保险训练装置、开口销保险训练装置、摄像装置和压力检测装置；

所述仿真航空发动机训练装置包括航空发动机、可转动训练台架和传动机构；所述航空发动机设置在所述可转动训练台架上；所述传动机构驱动连接所述可转动训练台架，以驱动可转动训练台架带动所述航空发动机转动；

所述保险丝保险训练装置包括导管、第一紧固件和保险丝保险，用于对导管、第一紧固件和保险丝保险的拆装进行训练；所述第一紧固件用于固定导管；

所述开口销保险训练装置包括第二紧固件和开口销保险，用于对第二紧固件、开口销保险的拆装进行训练；

所述摄像装置包括若干个摄像机，分别设置在各个训练装置上，用于采集在各个训练装置上进行维护作业训练时的维护作业图像，并发送给教学控制台；

所述压力检测装置包括若干个压力传感器，用于检测保险丝保险训练装置中导管的密封性，并发送给教学控制台；

所述教学控制台包括控制器，所述控制器控制连接所述传动机构；所述教学控制台还采样连接所述压力检测装置和摄像装置，以根据维护作业图像、或者结合维护作业图像和导管密封性情况对维护作业质量进行评价。

2.根据权利要求1所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述模拟训练系统还包括电路板焊接训练装置和测试装置；

所述电路板焊接训练装置包括电路板、元器件和焊接工具，用于对电路板焊接进行训练；

所述测试装置包括供电模块、阻值检测模块和信号检测模块，所述供电模块用于为电路焊接训练装置中的元器件进行供电，所述阻值检测模块和信号检测模块用于检测电路状态；

所述摄像装置还包括设置在电路板焊接训练装置中的摄像机，用于采集电路板作业质量；

所述教学控制台中的控制器还采样连接所述阻值检测模块、信号检测模块和设置在电路板焊接训练装置中的摄像机，以根据电路状态和电路板作业质量对电路板焊接质量进行评价。

3.根据权利要求2所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述模拟训练系统还包括特设基本维护训练装置，所述特设基本维护训练装置包括线缆，用于对线缆连接及焊接进行训练；所述测试装置中的供电模块还为线缆进行供电。

4.根据权利要求1所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述传动机构为手动传动机构或电动传动机构。

5.根据权利要求1所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述教学控制台还包括人机交互模块，与控制器相连，用于将控制器评价的维护作业质量进行显示以及将管理人员的操作指令发送给控制器。

6.根据权利要求1所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述维护作业质量包括保险丝保险训练作业质量，所述控制器对保险丝保险训练作业质量进行评价包括：

根据设置在保险丝保险训练装置上的摄像机所采集的保险丝保险的图像，提取保险丝保险的头部、中部和尾部特征点；

根据保险丝保险的头部、中部和尾部特征点，确定保险丝保险训练作业质量；根据如下情况中至少一种情况评价所述保险丝保险训练作业质量：保险丝保险的绕向、扭花匀称度、保险丝保险松紧度、以及保险丝保险的头部和尾部的贴合度。

7.根据权利要求1所述的航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，所述维护作业质量包括开口销保险训练作业质量，所述控制器对开口销保险训练作业质量进行评价包括：

根据压力传感器检测的数据确定保险丝保险训练装置中导管的密封性；

在导管密封性为好的情况下，根据设置在开口销保险训练装置上的摄像机所采集的开口销保险的图像，提取开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点；

根据开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点，确定开口销保险训练作业质量；根据如下情况中的至少一种情况评价所述开口销保险训练作业质量：螺帽松紧度、开口销保险与螺帽的贴合度、开口销保险尾部作业质量。

8.根据权利要求6所述航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，采用SIFT算法提取保险丝保险的头部、中部和尾部特征点。

9.根据权利要求7所述航空基本维护作业模拟训练系统，其特征在于，采用SIFT算法提取开口销保险的头部、尾部和螺帽位置的特征点。

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