[发明专利]一种变压器装配工艺交互仿真系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于虚拟现实，虚拟装配技术、跨平台的装配工艺交互仿真系统及方法，特涉及一种变压器装配工艺交互仿真系统及方法。

背景技术

虚拟现实技术（VR交互展示技术）是近年来出现的高新技术，也称灵境技术或人工环境。该技术使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。该技术集成了计算机图形技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，是一种由计算机技术辅助生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术的发展使得高风险、高成本、高难度、高精密的生产、装配、检修、监造等工作的培训、模拟、推演变为可能。随着虚拟现实技术的不断革新，相比以往基于三维显示与人机单一交互的视觉仿真系统，目前用户更需要多维（三维视觉、听觉、触觉等）可交互的沉浸式仿真系统，使得用户能够通过真正身临其境的多维信息接受与反馈达到最佳效果。

在当前国家电网事业高速发展的情况下，国家对各种类型变压器的需求量激增。变压器具有品种多、批量小、装配精度要求高、所需装配资源类型多、装配质量难以预测、装配工序长以及设备昂贵等特点，因此在对相关人员进行变压器装配工艺培训及制作过程问题检测、维修时如完全通过现实场景实际操作，需要极大的时间、物资成本。针对这一问题，急需一种低成本条件下的变压器装配培训解决方案。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明通过虚拟现实技术，结合图形处理技术、三维仿真等相关技术，将三维建模工具、三维动画整合工具、体感摄影机相结合，实现了现实场景与虚拟场景间的实时交互；并利用虚拟现实技术、设备模型的装配技术、碰撞检测技术、装配约束、装配规划技术以及运动路径规划技术，在计算机上仿真变压器装配工艺的生产、装配操作的全过程，同时结合实时监造要点提示对现场装配工人进行培训和指导。本发明不仅能虚拟演示变压器装配过程，更重要的是在对电力系统培训装配、建造人员及进行装配实验时降低培训成本；缩短培训时间、提高培训效率；降低培训场所要求。

本发明的技术方案是：

一种变压器装配工艺交互仿真系统，包括用于获取人体动作的体感摄像机、输入设备、变压器装配工艺交互仿真系统和用于显示的监视设备，体感摄像机和输入设备的控制命令和参数传至变压器装配工艺交互仿真系统，其特征在于：所述的变压器装配工艺交互仿真系统包含：三维模型库、体感数据处理模块、虚拟装配处理模块和显示模块四个部分；所述的虚拟装配模块根据体感数据处理模块采集的体感摄像机的数据从三维模型库中选择虚拟模型和进行装配操作，并将数据传输至显示模块进行显示。

如上所述的交互仿真系统，其特征在于：所述的体感摄像机能实时判断：选中零件、向三维空间各个方向移动、调整视角方向、播放、暂停、回到上一工序、进入下一工序、停止当前工序的人体动作，并将指令实时传递给体感数据处理模块。

如上所述的交互仿真系统，其特征在于：所述的虚拟装配模块具有装配干涉碰撞检测功能。-2-3学研究院武汉南瑞有限责任公司悉掌握系统的管理和

一种变压器装配工艺交互仿真方法，其特征在于：包含以下步骤：

采集人体动作的步骤；

建立三维模型库的步骤；

将采集人体动作的数据与三维模型库进行关联，实现三维模型库中所需模型虚拟装配的步骤；

显示装配过程的步骤。

如上所述的交互仿真方法，其特征在于：所述的虚拟装配步骤能根据采集人体动作完成选中零件、向三维空间各个方向移动、调整视角方向、播放、暂停、回到上一工序、进入下一工序、停止当前工序的人体动作。 

如上所述的交互仿真方法，其特征在于：所述的虚拟装配具有装配干涉碰撞检测功能。-2-3学研究院武汉南瑞有限责任公司悉掌握系统的管理和

如上所述的交互仿真方法，其特征在于：所述的虚拟装配能虚拟铁芯制作、器身装配、半成品试验、器身干燥、总装配、出厂试验、总装后工艺处理或包装发送工艺。

如上所述的交互仿真方法，其特征在于：它还包括装配单元从无约束状态调整到受约束状态的步骤。

本发明的有益效果是：

变压器装配工艺交互仿真系统可完全模拟变压器实际装配情况，并对重点装配步骤进行交互式指导、提示。该系统不仅能虚拟演示变压器装配过程，更重要的是在对电力系统培训装配、建造人员及进行装配实验时降低培训成本；缩短培训时间、提高培训效率；降低培训场所要求。

附图说明