CN113361024A - 用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，包括以下步骤：数据获取，获取产品样机的设计数据和使用维修数据；模型构建，根据所述产品样机的设计数据和使用维修数据，构建产品样机的整装模型、使用维修场景模型以及各零部件的虚拟拆装模型；模型编辑，对模型的交互动作信息和交互流程信息进行编辑；模式设定，设定训练模式包括自由模式、演示模式和考核模式；集成显示，通过桌面三维、VR头盔或CAVE系统对模型的交互数据进行集成显示。本发明提高了模型拆装过程的真实度和沉浸感，提高了产品拆装工序的可扩展性和多样性；同时，节省了系统显卡内存，降低了成本。

Description

用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法
技术领域
本发明属于虚拟现实技术领域，具体涉及一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法。
背景技术
军械装备故障诊断是指在一定工作环境下查明导致军械装备某种功能失调的原因或性质，判断劣化状态发生的部位或部件。在军械装备维修过程中，故障诊断是很重要的一环，是装备修理得以顺利完成的前提和重要保证，直接关系到后续修理工作的走向。没有良好、准确的检测与故障诊断，后续修理工作将无的放矢。因此，对维修相关人员进行故障诊断训练尤为重要。
长期以来，出于操作要求高、风险大，不安全因素多、反复操作训练既影响精度，又影响寿命等多种因素的考虑，复杂装备车辆维修受训人员在装备车辆维修训练中，存在着不敢训、训练不充分的问题，复杂装备车辆维修保障力量建设基本采用实装跟训、厂家培训、师徒传承和教材、图纸等二维信息形式的技能生成模式，训练效果受装备、时间、场地、安全等诸多因素制约，严重制约了复杂装备车辆维修保障力量建设水平的提高，另外，现有的复杂装备车辆多层次虚拟维修训练系统内容简单，无法满足复杂装备车辆精细模块的维修训练。
因此，亟需建立一种虚拟维修训练系统来代替传统的实训教学，而现有的虚拟维修训练系统架构简单、训练模式单一，大多是根据系统提示来完成每一步的操作；而实际的维修过程中，可能不一定非要按照某种固定的顺序来对产品进行拆装，现有的训练系统限制了学员的发散思维，对产品的使用、维修方法的改进具有不利影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，包括以下步骤：
数据获取，获取产品样机的设计数据和使用维修数据；
模型构建，根据所述产品样机的设计数据和使用维修数据，构建产品样机的整装模型、使用维修场景模型以及各零部件的虚拟拆装模型；
模型编辑，对模型的交互动作信息和交互流程信息进行编辑；
模式设定，设定训练模式包括自由模式、演示模式和考核模式；
集成显示，通过桌面三维、VR头盔或CAVE系统对模型的交互数据进行集成显示。
具体地，所述产品样机的设计数据包括：产品整体的外观信息、各零部件的外观信息以及各零部件的组装逻辑信息；
所述产品样机的使用维修数据包括：产品日常使用过程中的操作流程信息和维修时的拆装流程信息。
进一步地，所述产品样机的整装模型根据产品整体的外观信息采用建模工具得到，所述产品样机的整装模型为粗模；
所述产品样机的使用维修场景模型根据产品日常使用过程中的操作流程信息采用建模工具得到，所述产品样机的使用维修场景模型为粗模；
所述各零部件的虚拟拆装模型根据产品维修时的拆装流程信息采用建模工具得到，所述各零部件的虚拟拆装模型为精模。
本发明根据通过平衡不同模型的精细需求，将操作交互要求较高的各部件的虚拟拆装模型设计为精细模型，提高了模型拆装过程的真实度和沉浸感；将没有操作交互需求，仅有视觉需求的产品整装模型和使用场景模型设计为粗糙模型，节省了系统显卡内存，降低了成本。
具体地，所述模型的交互动作至少包括对模型进行平移、旋转和翻转，提高了模型操作交互的多样性和可操作性；
所述模型的交互流程包括设定各零部件拆装的优先级，在对学员进行考核时，学员可按照各零部件拆装的优先级对产品模型进行拆装，可以大幅度提升产品模型拆装的效率和准确性。
进一步地，对产品样机的各零部件进行拆卸时，按照各零部件拆装的优先级从低到高依次进行拆卸；
对产品样机的各零部件进行组装时，按照各零部件拆装的优先级从高到低依次进行组装。
进一步地，所述自由模式中不设定任何约束，用户通过人机交互的方式对产品样机中的各零部件进行自由的组装/拆卸；
所述演示模式通过在产品样机各零部件的相邻拆装步骤之间插入操作教学演示视频，用户根据所述操作教学演示视频，通过人机交互的方式执行相应的操作步骤，直至完成产品样机拆装过程中的所有步骤；
所述考核模式中设定了时间约束，用户需要在规定的时间，按照产品样机中各零部件的拆装顺序完成相应的训练任务。
进一步地，所述自由模式中，用户可以不按照各零部件拆装的优先级顺序来完成产品样机的拆卸/组装，当用户未按照设定的优先级顺序正确完成了产品样机的拆卸/组装后，用户可根据本次操作过程对各零部件拆装的优先级顺序进行更新。
进一步地，所述考核模式中，系统会根据用户完成训练任务的时间、程度和错误率对用户的训练结果进行评估打分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明根据产品整体的外观信息构建产品样机的整装粗模，根据产品日常使用过程中的操作流程信息构建产品样机使用维修场景的粗模，根据产品维修时的拆装流程信息构建各零部件的虚拟拆装精模，从而避免产品整装模型和使用维修场景太过精细而造成系统显卡内存不足，或者由于拆装模型太过粗糙而造成真实度和沉浸感不足的问题；(2)本发明通过设置各零部件拆装的优先级，同时设定自由训练模式，用户在自由训练模式中可以不按照各零部件拆装的优先级顺序来完成产品样机的拆卸/组装，当用户未按照设定的优先级顺序正确完成了产品样机的拆卸/组装后，用户可根据本次操作过程对各零部件拆装的优先级顺序进行更新，从而提高了产品拆装工序的可扩展性和多样性，便于对产品的拆装工序进行改进。
附图说明
图1为本发明一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例提供了一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，包括以下步骤：
数据获取，通过PDM系统获取产品样机的设计数据和使用维修数据；
模型构建，根据所述产品样机的设计数据和使用维修数据，构建产品样机的整装模型、使用维修场景模型以及各零部件的虚拟拆装模型；
模型编辑，对模型的交互动作信息和交互流程信息进行编辑；
模式设定，设定训练模式包括自由模式、演示模式和考核模式；
集成显示，通过桌面三维、VR头盔或CAVE系统对模型的交互数据进行集成显示。
具体地，所述产品样机的设计数据包括：产品整体的外观信息、各零部件的外观信息以及各零部件的组装逻辑信息；
所述产品样机的使用维修数据包括：产品日常使用过程中的操作流程信息和维修时的拆装流程信息。
进一步地，所述产品样机的整装模型根据产品整体的外观信息采用建模工具(如3ds Max或Maya)得到，所述产品样机的整装模型为粗模；
所述产品样机的使用维修场景模型根据产品日常使用过程中的操作流程信息采用建模工具(如3ds Max或Maya)得到，所述产品样机的使用维修场景模型为粗模；
所述各零部件的虚拟拆装模型根据产品维修时的拆装流程信息采用建模工具(如UG或Pro/E)得到，所述各零部件的虚拟拆装模型为精模。
本发明根据通过平衡不同模型的精细需求，将操作交互要求较高的各部件的虚拟拆装模型设计为精细模型，提高了模型拆装过程的真实度和沉浸感；将没有操作交互需求，仅有视觉需求的产品整装模型和使用场景模型设计为粗糙模型，节省了系统显卡内存，降低了成本。
具体地，所述模型的交互动作至少包括对模型进行平移、旋转和翻转，提高了模型操作交互的多样性和可操作性；
所述模型的交互流程包括设定各零部件拆装的优先级，在对学员进行考核时，学员可按照各零部件拆装的优先级对产品模型进行拆装，可以大幅度提升产品模型拆装的效率和准确性。
进一步地，对产品样机的各零部件进行拆卸时，按照各零部件拆装的优先级从低到高依次进行拆卸；
对产品样机的各零部件进行组装时，按照各零部件拆装的优先级从高到低依次进行组装。
进一步地，所述自由模式中不设定任何约束(除了基本的碰撞约束)，用户通过人机交互的方式对产品样机中的各零部件进行自由的组装/拆卸；
所述演示模式通过在产品样机各零部件的相邻拆装步骤之间插入操作教学演示视频，用户根据所述操作教学演示视频，通过人机交互的方式执行相应的操作步骤，直至完成产品样机拆装过程中的所有步骤；
所述考核模式中设定了时间约束，用户需要在规定的时间，按照产品样机中各零部件的拆装顺序完成相应的训练任务。
进一步地，所述自由模式中，用户可以不按照各零部件拆装的优先级顺序来完成产品样机的拆卸/组装，当用户未按照设定的优先级顺序正确完成了产品样机的拆卸/组装后，用户可根据本次操作过程对各零部件拆装的优先级顺序进行更新。
进一步地，所述考核模式中，系统会根据用户完成训练任务的时间、程度和错误率对用户的训练结果进行评估打分。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。
因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施列的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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 (8)

1.一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
数据获取，获取产品样机的设计数据和使用维修数据；
模型构建，根据所述产品样机的设计数据和使用维修数据，构建产品样机的整装模型、使用维修场景模型以及各零部件的虚拟拆装模型；
模型编辑，对模型的交互动作信息和交互流程信息进行编辑；
模式设定，设定训练模式包括自由模式、演示模式和考核模式；
集成显示，通过桌面三维、VR头盔或CAVE系统对模型的交互数据进行集成显示。
2.根据权利要求1所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，
所述产品样机的设计数据包括：产品整体的外观信息、各零部件的外观信息以及各零部件的组装逻辑信息；
所述产品样机的使用维修数据包括：产品日常使用过程中的操作流程信息和维修时的拆装流程信息。
3.根据权利要求2所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，
所述产品样机的整装模型根据产品整体的外观信息采用建模工具得到，所述产品样机的整装模型为粗模；
所述产品样机的使用维修场景模型根据产品日常使用过程中的操作流程信息采用建模工具得到，所述产品样机的使用维修场景模型为粗模；
所述各零部件的虚拟拆装模型根据产品维修时的拆装流程信息采用建模工具得到，所述各零部件的虚拟拆装模型为精模。
4.根据权利要求1所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，
所述模型的交互动作至少包括对模型进行平移、旋转和翻转；
所述模型的交互流程包括设定各零部件拆装的优先级。
5.根据权利要求4所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，
对产品样机的各零部件进行拆卸时，按照各零部件拆装的优先级从低到高依次进行拆卸；
对产品样机的各零部件进行组装时，按照各零部件拆装的优先级从高到低依次进行组装。
6.根据权利要求5所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，
所述自由模式中不设定任何约束，用户通过人机交互的方式对产品样机中的各零部件进行自由的组装/拆卸；
所述演示模式通过在产品样机各零部件的相邻拆装步骤之间插入操作教学演示视频，用户根据所述操作教学演示视频，通过人机交互的方式执行相应的操作步骤，直至完成产品样机拆装过程中的所有步骤；
所述考核模式中设定了时间约束，用户需要在规定的时间，按照产品样机中各零部件的拆装顺序完成相应的训练任务。
7.根据权利要求6所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，所述自由模式中，用户可以不按照各零部件拆装的优先级顺序来完成产品样机的拆卸/组装，当用户未按照设定的优先级顺序正确完成了产品样机的拆卸/组装后，用户可根据本次操作过程对各零部件拆装的优先级顺序进行更新。
8.根据权利要求6所述的一种用于武器装备维修训练的虚拟装备分系统的构建方法，其特征在于，所述考核模式中，系统会根据用户完成训练任务的时间、程度和错误率对用户的训练结果进行评估打分。
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