核电重大设备的虚拟拆装培训方法与装置与流程

1.本技术涉及虚拟现实技术领域，尤其涉及一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法与虚拟拆装培训装置。


背景技术：

2.由于核电站的重大设备常常涉及重大风险，因此提高核电站设备待培训人员的技术水平对于保证核电系统安全、经济、优质地运行具有十分重要的意义。
3.现有的对核电重大设备的拆装培训，一般是令待培训人员在现场对实体的核电重大设备进行拆装学习，由于核电重大设备较为复杂，需要多次或长时间进行培训，且培训成本高，从而导致培训效率较低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于三维仿真的核电重大设备的虚拟拆装培训方法与装置，以解决现有的核电重大设备拆装培训方案存在培训效率较低的问题。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法，包括：
6.基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型；
7.按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一所述预设操作预案对应的操作过程；
8.基于每一所述预设操作预案对应的操作过程，对各个所述预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在所述优选操作预案中嵌入风险提示；所述风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示所述预设风险点的注意事项；
9.当接收到拆卸指令或装配指令时，按照所述优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在所述待培训人员触发所述预设风险点时，显示风险提示。
10.本技术实施例的第二方面提供了一种核电重大设备的虚拟拆装培训装置，包括：
11.建模模块：用于基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型；
12.训练模块：用于按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一所述预设操作预案对应的操作过程；
13.筛选模块：用于基于每一所述预设操作预案对应的操作过程，对各个所述预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在所述优选操作预案中嵌入风险提示；所述风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示所述预设风险点的注意事项；
14.培训模块：用于当接收到拆卸指令或装配指令时，按照所述优选操作预案指示待
培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在所述待培训人员触发所述预设风险点时，显示风险提示。
15.本技术实施例的第三方面提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现上述核电重大设备的虚拟拆装培训方法。
16.本技术实施例的第四方面提供了一个或多个存储有计算机可读指令的可读存储介质，所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述核电重大设备的虚拟拆装培训方法。
17.本技术实施例提供一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法，基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个部件的部件三维仿真模型；按照预设操作预案控制对应的部件三维仿真模型进行预拆装或预装配，并记录每一预设操作预案对应的操作过程；基于每一预设操作预案对应的操作过程，对各个预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在优选操作预案中嵌入风险提示；该风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示预设风险点的注意事项；当接收到拆卸指令或装配指令时，按照筛选出的优选操作方案指示待培训人员对对应的目标部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在待培训人员触发预设风险点时，显示风险提示，以提醒待培训人员注意操作规范。通过建立虚拟的设备拆装培训环境，使得待培训人员能够在虚拟环境下模拟设备拆装，不受空间、时间限制，降低了培训、时间成本，从而提高了培训效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本技术实施例中核电重大设备的虚拟拆装培训方法的实现流程示意图；
20.图2是本技术实施例中核电重大设备的虚拟拆装培训装置的结构示意图；
21.图3是本技术实施例中计算机设备的一示意图。
具体实施方式
22.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.需要说明的是附图中所示的流程图仅是示例性的说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按照所描述的顺序执行。例如有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际的操作/步骤顺序有可能根据实际情况改变。
24.请参阅图1，图1所示为本技术实施例中核电重大设备的虚拟拆装培训方法的实现流程图，包括如下步骤：
25.s11：基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿
真模型。
26.在步骤s11中，核电重大设备由多个部件组成，每个部件的都有各自的几何属性等，且部件与部件之间有不同的连接、定位等关系数据，由各个部件的几何属性与与其他部件的关系数据组成各个部件的属性数据。在其他实施方式中，各个部件的属性数据还可以包括部件的类型、功能、重要参数等等。
27.在本实施例中，基于核电重大设备的各个部件的属性数据对核电重大设备的各个部件进行三维建模，得到各个部件的部件三维仿真模型，其中，作为一种实施方式，可以采用三维建模软件件按照图纸或其他素材对核电设备的各部件进行建模，并按照图纸零部件的层级树状结构进行各部件的装配，使三维仿真模型能够准确的表现部件的内部构造和尺寸。
28.作为一实施例，每一部件的属性数据包括每一部件与其它部件之间的装配关联关系及每一部件的几何属性；所述基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个部件的部件三维仿真模型，包括：基于每一部件与其它所述部件之间的装配关联关系，生成每一所述部件的装配约束条件；基于各个部件对应的装配约束条件与几何属性构建各个部件的部件三维仿真模型。
29.在本实施例中，核电重大设备的各个部件之间的装配关联关系包括但不限于定位关系、连接关系与运动关系，其中定位关系包括配合、对齐或相切中的一种或多种，连接关系包括间接连接或直接连接的一种或多种，运动关系包括传动或相对运动的一种或多种。构建各个部件的部件三维仿真模型不仅要考虑各个部件本身的几何属性还需要考虑各个部件之间的约束条件，也即需要考虑具有装配关联关系的两个部件之间的尺寸、空间位置等是否匹配或符合设计者的设计意图，以使得拆卸或装配后的部件能够实现预期的功能。而由于各个部件之间的装配关联关系能够反映核电重大设备的每一部件与其他部件之间的定位关系、连接关系与运动关系，因此各个部件之间的约束条件可以基于各个部件与其他部件之间的装配关联关系生成。
30.s12：按照预设操作预案控制对应的部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一预设操作预案对应的操作过程。
31.在步骤s12中，预设操作预案包括但不限于核电重大设备的拆卸或装配顺序、步骤、部件操作参数、拆卸或装配过程及拆卸或装配后注意事项等等。
32.在本实施例中，为了节省人员培训时间，提高培训效率，预先设置若干预设操作预案来模拟对预先构建的部件三维仿真模型进行预拆卸或预安装，并记录每一预设操作预案对应的操作过程，以从若干预设操作预案中筛选出最优的操作预案，用于实际指导待培训人员操作，降低了实际培训过程中的试错率，从而提高培训效率。
33.作为一实施例，在按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配的步骤之前，所述方法还包括：基于核电重大设备的各个所述部件之间的装配关联关系生成至少一个预设操作预案。
34.在本实施例中，由于各个部件之间的装配关联关系能够反映核电重大设备的每一部件与其他部件之间的定位关系、连接关系与运动关系，因此根据部件之间的装配关联关系，能够获取部件之间的装配方式、装配顺序等，从而可以得到至少一个预设装配预案。在其他实施方式中，还可以通过经验总结获取预设操作预案，这里不做限定。
35.s13：基于每一预设操作预案对应的操作过程，对各个预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在优选操作预案中嵌入风险提示；风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示预设风险点的注意事项。
36.在步骤s13中，对各个预设操作预案进行功能性校验是指对采用任一预设操作预案进行预拆卸或与安装后的模型之间配合位置关系、模型功能等进行校验。
37.在本实施例中，通过实时监控并记录各个预设操作预案对应的操作过程来实现对采用对应预设操作预案进行预拆卸或与安装后的模型之间配合位置关系、模型功能等进行校验，从而从若干预设操作预案中筛选出优选操作预案。同时根据监控数据标记预设风险点，每一风险提示对应一或多预设风险点，将风险提示嵌入优选操作方案，当预设风险点被触发时，自动弹出对应的风险提示，以提醒在操作该预设风险点时的注意事项。其中预设风险点可以是具体某个部件，也可以是部件之间的某个位置，这里不做限定。在其他实施方式中，还可以根据经验获取预设风险点，这里不做限定。
38.s14：当接收到拆卸指令或装配指令时，按照优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在待培训人员触发预设风险点时，显示风险提示。
39.在本实施例中，通过人机交互，融合视觉，听觉和触觉感知预先构建的包含核电重大设备各个部件三维仿真模型的虚拟现实环境，根据碰撞检测算法、人体位置跟踪以及角色骨骼动力学功能，输入用户的拆卸指令或装配指令，待培训人员可通过数据头盔、数据手套等与虚拟现实环境中的对象进行交互，以达到等同真实环境的感受和体验。在其他实施方式中，除接收待培训人员的拆卸指令和装配指令外，还可以接收不同视角的剖面指令、旋转指令、缩放指令、移动指令以及设备动态运转指令等，从而控制对部件三维仿真模型进行相应的旋转、缩放、移动等操作。当待培训人员触发预设风险点时，自动弹出风险提示。在其他实施方式中，还可以预先嵌入预设关键点，当带培训人员触发预设关键点时，自动弹出关键点提示，提提醒待培训人员着重注意该预设关键点的拆卸或安装。
40.作为一实施例，在按照优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配的步骤之前，还包括：响应所述待培训人员的培训选择操作，显示目标三维仿真模型；所述培训选择操作包括所述核电重大设备的拆卸培训操作或装配培训操作；所述目标三维仿真模型包括所述部件三维仿真模型。
41.在本实施例中，在待培训人员对核电重大设备对应的部件三维仿真模型进行模拟拆卸或装配之前，先进行培训选择操作，也即选择拆卸培训操作或装配培训操作根据待培训人员的选择，显示对应的目标三维仿真模型，其中目标三维仿真模型包括由各个部件三维仿真模型组合装配完整的模型，或拆解的各个部件三维仿真模型。然后待培训人员按照优选操作预案对目标三维仿真模型中的各个部件三维仿真模型进行模型拆卸或装配。
42.作为一实施例，响应待培训人员的培训选择操作，显示目标三维仿真模型，包括：若培训选择操作为核电重大设备的拆卸培训操作，则将由各个部件三维仿真模型组合装配完整的模型作为目标三维仿真模型，并显示所述目标三维仿真模型；若培训选择操作为核电重大设备的装配培训操作，则将拆解的各个部件三维仿真模型作为所述目标三维仿真模型，并显示目标三维仿真模型。
43.在本实施例中，响应待培训人员的不同培训选择操作，显示不同的目标三维仿真模型。若为拆卸培训操作，则将由各个部件三维仿真模型组合装配完整的模型作为目标三
维仿真模型，并显示所述目标三维仿真模型；若为装配培训操作，则将拆解的各个部件三维仿真模型作为所述目标三维仿真模型，并显示目标三维仿真模型，作为一种实施方式，可将拆解的各个部件三维仿真模型导入至显示区域内预设的零件存放区，待培训人员可对零件存放区内的部件三维仿真模型拖拽移动，以模拟核电重大设备的装配过程。
44.作为一实施例，在按照优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配的步骤之后还包括：实时监控并显示所述拆卸指令或装配指令对应的拆卸过程或装配过程；根据所述拆卸过程或装配过程实时优化所述优选操作预案，得到优化后的优选操作预案。
45.在本实施例中，同时实时监控待培训人员的实际操作过程，以基于实际操作过程实时对优选操作预案进行优化，例如增加风险点提示等等。
46.本技术实施例提供一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法，基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个部件的部件三维仿真模型；按照预设操作预案控制对应的部件三维仿真模型进行预拆装或预装配，并记录每一预设操作预案对应的操作过程；基于每一预设操作预案对应的操作过程，对各个预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在优选操作预案中嵌入风险提示；该风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示预设风险点的注意事项；当接收到拆卸指令或装配指令时，按照筛选出的优选操作方案指示待培训人员对对应的目标部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在待培训人员触发预设风险点时，显示风险提示，以提醒待培训人员注意操作规范。通过建立虚拟的设备拆装培训环境，使得待培训人员能够在虚拟环境下模拟设备拆装，不受空间、时间限制，降低了培训、时间成本，从而提高了培训效率。
47.此外，核电重大设备的虚拟拆装培训方法还包括：对所述核电重大设备所在的真实环境进行三维建模，得到环境三维仿真模型，并显示所述环境三维仿真模型。
48.在其他实施方式中，还可以进行特效建模、光线建模等等以尽可能模拟核电重大设备的真实操作环境，包括真色彩显示与适度光影效果展示，以及特殊地形物理效果和气候效果等。针对核电站场景或是设备使用场景，还可以添加沉浸式环绕声来增强临场感，增强待培训人员的体验感。
49.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
50.在一个实施例中，提供一种核电重大设备的虚拟拆装培训装置200，该核电重大设备的虚拟拆装培训装置与上述实施例中核电重大设备的虚拟拆装培训方法一一对应。如图2所示，该核电重大设备的虚拟拆装培训装置包括建模模块201、训练模块202、筛选模块203以及培训模块204。各功能模块详细说明如下：
51.建模模块201：用于基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型；
52.训练模块202：用于按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一所述预设操作预案对应的操作过程；
53.筛选模块203：用于基于每一所述预设操作预案对应的操作过程，对各个所述预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在所述优选操作预案中嵌入风险提示；
所述风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示所述预设风险点的注意事项；
54.培训模块204：用于当接收到拆卸指令或装配指令时，按照所述优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在所述待培训人员触发所述预设风险点时，显示风险提示。
55.每一所述部件的属性数据包括每一所述部件与其它所述部件之间的装配关联关系及每一所述部件的几何属性；所述基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型，包括：
56.基于每一所述部件与其它所述部件之间的装配关联关系，生成每一所述部件的装配约束条件；
57.基于各个所述部件对应的装配约束条件与所述几何属性构建各个所述部件的部件三维仿真模型。
58.在所述按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配的步骤之前，所述方法还包括：
59.基于所述核电重大设备的各个所述部件之间的装配关联关系生成至少一个所述预设操作预案。
60.在所述当接收到拆卸指令或装配指令时，输出所述优选操作预案的步骤之前，还包括：
61.响应所述待培训人员的培训选择操作，显示目标三维仿真模型；所述培训选择操作包括所述核电重大设备的拆卸培训操作或装配培训操作；所述目标三维仿真模型包括所述部件三维仿真模型。
62.所述响应待培训人员的培训选择操作，显示目标三维仿真模型，包括：
63.若所述培训选择操作为所述核电重大设备的拆卸培训操作，则将由各个所述部件三维仿真模型组合装配完整的模型作为所述目标三维仿真模型，并显示所述目标三维仿真模型；
64.若所述培训选择操作为所述核电重大设备的装配培训操作，则将拆解的各个所述部件三维仿真模型作为所述目标三维仿真模型，并显示所述目标三维仿真模型。
65.此外，核电重大设备的虚拟拆装培训方法还包括：
66.对所述核电重大设备所在的真实环境进行三维建模，得到环境三维仿真模型，并显示所述环境三维仿真模型。
67.关于核电重大设备的虚拟拆装培训装置的具体限定可以参见上文中对于核电重大设备的虚拟拆装培训方法的限定，在此不再赘述。上述核电重大设备的虚拟拆装培训装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
68.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括可读存储介质、内存储器。该可读存储介质存储有操作系统、计算机可读指令和数据库。该内存储器为可读存储介质中
的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储核电重大设备的虚拟拆装培训方法所涉及的数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法。本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。
69.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括可读存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机可读指令。该内存储器为可读存储介质中的操作系统和计算机可读指令的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部服务器通过网络连接通信。该计算机可读指令被处理器执行时以实现一种核电重大设备的虚拟拆装培训方法。本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。
70.在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机可读指令，处理器执行计算机可读指令时实现以下步骤：
71.基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型；
72.按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一所述预设操作预案对应的操作过程；
73.基于每一所述预设操作预案对应的操作过程，对各个所述预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在所述优选操作预案中嵌入风险提示；所述风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示所述预设风险点的注意事项；
74.当接收到拆卸指令或装配指令时，按照所述优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在所述待培训人员触发所述预设风险点时，显示风险提示。
75.在一个实施例中，提供了一个或多个存储有计算机可读指令的计算机可读存储介质，本实施例所提供的可读存储介质包括非易失性可读存储介质和易失性可读存储介质。可读存储介质上存储有计算机可读指令，计算机可读指令被一个或多个处理器执行时实现以下步骤：
76.基于核电重大设备的各个部件的属性数据，构建各个所述部件的部件三维仿真模型；
77.按照预设操作预案控制对应的所述部件三维仿真模型进行预拆卸或预装配，并记录每一所述预设操作预案对应的操作过程；
78.基于每一所述预设操作预案对应的操作过程，对各个所述预设操作预案进行功能性校验，筛选出优选操作预案，并在所述优选操作预案中嵌入风险提示；所述风险提示在操作过程中预设风险点被触发时弹出，用于提示所述预设风险点的注意事项；
79.当接收到拆卸指令或装配指令时，按照所述优选操作预案指示待培训人员对对应的部件三维仿真模型进行拆卸或装配，并在所述待培训人员触发所述预设风险点时，显示风险提示。
80.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机可读指令来指令相关的硬件来完成，所述的计算机可读指令可存储于一非易失性可读取存储介质或易失性可读存储介质中，该计算机可读指令在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
81.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
82.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。