CN112906324A - 一种大型装备维修模拟训练装置 - Google Patents

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摆卫兵
李卓伦
刘毅
李山林
王淑云
敖成刚
张凯
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Abstract

本发明公开了一种大型装备维修模拟训练装置，包括半实物模拟单元、虚拟维修单元和训练控制单元，半实物模拟单元包括主控计算机，输入元件通过面板控制器与主控计算机连接，输出元件与主控计算机连接，主控计算机，用于根据最小可更换单元模型建立模拟装备电路，最小可更换单元模型内置故障向量。本发明将半实物仿真技术和虚拟维修技术结合起来开展大型装备维修训练，最大限度的提升了维修模拟训练的沉浸感，解决了大型装备维修开展模拟训练困难的问题，可以一定程度上代替实际装备开展维修训练，为维修教学提供了一种有效的手段。

Description

一种大型装备维修模拟训练装置
技术领域
本发明属于大型装备维修模拟训练领域，具体涉及一种大型装备维修模拟训练装置。
背景技术
目前，大型装备维修保障人员的训练主要是依靠实际装备。实际装备维修训练虽然是最贴近实际的训练方式，但是不可避免的存在训练成本高、效率低、训练科目覆盖率低等问题。
虚拟维修是一种比较流行的方法。虚拟维修训练***利用虚拟现实技术创建设备维修训练的虚拟环境，使受训人员能够沉浸到计算机生成的环境中，并通过对虚拟样机进行装配和拆卸作业，了解和掌握新装备的维修技术和技能，从而达到代替实物进行维修训练的效果。但是，虚拟维修毕竟是在虚拟环境中进行，受训者难以有实物的感觉，沉浸感提高空间有限。
而半实物仿真维修模拟训练***通过模拟实装的结构特点，使得其维修训练基本与实装一致，它可以给维修人员带来良好的实践动手体验。但是采用半实物仿真方式模拟装备维修过程难度大、成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种大型装备维修模拟训练装置。解决大型装备维修开展模拟训练困难问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种大型装备维修模拟训练装置，包括半实物模拟单元，所述的半实物模拟单元包括主控计算机，输入元件通过面板控制器与主控计算机连接，输出元件与主控计算机连接，
主控计算机，用于根据最小可更换单元模型建立模拟装备电路，最小可更换单元模型内置故障向量。
一种大型装备维修模拟训练装置，还包括虚拟维修单元，虚拟维修单元包括:
装备模型模块，用于预建装备三维模型；
组件模型模块，用于预建模拟装备电路的最小可更换单元三维模型；
操作规则模块，用于建立自检流程和对应的自检判断规则，还用于建立检测流程和对应检验判断规则；
维修规则模块，用于建立维修流程和对应的维修判断规则；
状态分发模块，用于将模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的操作和维修的动作状态通过以太网发送给训练控制单元和半实物模拟单元，半实物模拟单元根据操作和维修的动作状态更新模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障向量，并对故障向量进行显示。
如上所述的训练控制单元包括：
故障方案模块，用于模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障方案的编辑和故障方案的设置，故障方案是不同的故障向量的组合，故障方案设置后传输到半实物模拟单元的主控计算机，主控计算机对模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障向量进行更新，
训练评估模块，用于采集半实物模拟单元的输入单元和虚拟维修单元的状态分发模块输出的数据，按照操作规则模块中的自检判断规则或者检验判断规则，或者按照维修规则模块中的维修判断规则进行评估，
成绩管理模块，用于根据训练评估模块的评估结果生成对应的训练成绩，对训练人员进行训练成绩的管理。
如上所述的输入元件包括按键、钮子开关、波段开关、钥匙开关和轨迹球；输出元件包括指示灯、数码管和显示器。
如上所述的虚拟维修单元还包括：
环境场景模块，用于虚拟模拟地貌和环境；
仪器模型模块，用于预建检测维修时使用的三用表、示波器等仪器设备三维模型；
碰撞检测模块，用于在操作、维修过程中对各个最小可更换单元三维模型进行碰撞检测。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：本发明将半实物仿真技术和虚拟维修技术结合起来开展大型装备维修训练，最大限度的提升了维修模拟训练的沉浸感，解决了大型装备维修开展模拟训练困难的问题，可以一定程度上代替实际装备开展维修训练，为维修教学提供了一种有效的手段。
附图说明
图1为发明的结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种大型装备维修模拟训练装置包括半实物模拟单元、虚拟维修单元和训练控制单元。
半实物模拟单元，用于模拟大型装备的操作与显示；
训练控制单元，用于设置装备故障、进行训练评估；
虚拟维修单元，用于采用三维虚拟维修方式提供大型装备的虚拟维修平台。上述半实物模拟单元、训练控制单元和虚拟维修单元通过路由器连接成基于UDP协议的以太网。
半实物模拟单元包括输入元件、输出元件、面板控制器和主控计算机。
输入元件主要是按键、钮子开关、波段开关、钥匙开关、轨迹球等。
输出元件主要是指示灯、数码管、显示器等。
面板控制器为FPGA与FPGA连接的以太网接口芯片，负责读取输入元件动作并通过以太网接口发送给主控计算机，接收主控计算机命令并控制指示灯、数码管等输出元件的显示。
主控计算机则是核心，发送输出控制命令并控制输出元件的显示器模拟显示人机界面。主控计算机以装备各组合中的最小可更换单元三维模型为最小建模单位，将最小可更换单元三维模型看作多输入多输出网络进行建模，根据最小可更换单元模型建立模拟装备电路。每个最小可更换单元模型都按照实际装备常见故障内置代表最小可更换单元故障的变量，称之为故障向量。一旦故障向量起作用，最小可更换单元的输入和输出之间的逻辑功能将出现相应的变化。
虚拟维修单元包括环境场景模块、装备模型模块、组件模型模块、仪器模型模块、碰撞检测模块、操作规则模块、维修规则模块和状态分发模块等8个模块组成。
环境场景模块，用于虚拟模拟出装备操作、维修所在的技术阵地的地貌和环境。
装备模型模块，用于预建装备三维模型。
组件模型模块，用于预建模拟装备电路的最小可更换单元三维模型。
仪器模型模块，用于预建检测维修时使用的三用表、示波器等仪器设备三维模型。
碰撞检测模块，用于在操作、维修过程中对各个最小可更换单元三维模型进行碰撞检测。
操作规则模块，用于按照装备自检、检测操作规程建立在虚拟环境中开展自检、检测工作的自检流程、检测流程和对应的自检判断规则、检验判断规则。
维修规则模块，用于按照装备维修操作规程建立在虚拟环境中开展装备维修工作的维修流程和维修判断规则。
状态分发模块，用于将模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的操作和维修的动作状态通过以太网发送给训练控制单元作为维修操作评估的依据，发送给半实物模拟单元改变模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的内部故障向量从而在半实物平台上显现维修效果。
训练控制单元包括故障方案模块、训练评估模块、成绩管理模块。
故障方案模块，用于模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障方案的编辑和故障方案的设置。故障方案是不同的故障向量的组合。故障方案设置后传输到半实物模拟单元的主控计算机中模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障向量的更新，从而能够在半实物模拟单元显示出相应的和实际装备相似的故障现象。
训练评估模块，用于采集半实物模拟单元的输入单元和虚拟维修单元的状态分发模块输出的数据，按照操作规则模块中的自检判断规则、检验判断规则，或者按照维修规则模块中的维修判断规则进行评估。
成绩管理模块，用于根据训练评估模块的评估结果生成对应的训练成绩，对训练人员进行训练成绩的管理。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种大型装备维修模拟训练装置，包括半实物模拟单元，其特征在于，所述的半实物模拟单元包括主控计算机，输入元件通过面板控制器与主控计算机连接，输出元件与主控计算机连接，
主控计算机，用于根据最小可更换单元模型建立模拟装备电路，最小可更换单元模型内置故障向量。
2.根据权利要求1所述的一种大型装备维修模拟训练装置，其特征在于，还包括虚拟维修单元，虚拟维修单元包括:
装备模型模块，用于预建装备三维模型；
组件模型模块，用于预建模拟装备电路的最小可更换单元三维模型；
操作规则模块，用于建立自检流程和对应的自检判断规则，还用于建立检测流程和对应检验判断规则；
维修规则模块，用于建立维修流程和对应的维修判断规则；
状态分发模块，用于将模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的操作和维修的动作状态通过以太网发送给训练控制单元和半实物模拟单元，半实物模拟单元根据操作和维修的动作状态更新模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障向量，并对故障向量进行显示。
3.根据权利要求2所述的一种大型装备维修模拟训练装置，其特征在于，所述的训练控制单元包括：
故障方案模块，用于模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障方案的编辑和故障方案的设置，故障方案是不同的故障向量的组合，故障方案设置后传输到半实物模拟单元的主控计算机，主控计算机对模拟装备电路的最小可更换单元三维模型的故障向量进行更新，
训练评估模块，用于采集半实物模拟单元的输入单元和虚拟维修单元的状态分发模块输出的数据，按照操作规则模块中的自检判断规则或者检验判断规则，或者按照维修规则模块中的维修判断规则进行评估，
成绩管理模块，用于根据训练评估模块的评估结果生成对应的训练成绩，对训练人员进行训练成绩的管理。
4.根据权利要求1所述的一种大型装备维修模拟训练装置，其特征在于，所述的输入元件包括按键、钮子开关、波段开关、钥匙开关和轨迹球；输出元件包括指示灯、数码管和显示器。
5.根据权利要求2所述的一种大型装备维修模拟训练装置，其特征在于，所述的虚拟维修单元还包括：
环境场景模块，用于虚拟模拟地貌和环境；
仪器模型模块，用于预建检测维修时使用的三用表、示波器等仪器设备三维模型；
碰撞检测模块，用于在操作、维修过程中对各个最小可更换单元三维模型进行碰撞检测。
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