2015/11/30 16:12:17 通用虚拟维修训练仿真软件的设计与实现

从当前国内对虚拟维修训练进行的相关研究来看,缺乏一个能够支持不同领域的虚拟维修训练通用仿真软件框架,因此本论文立足于国内虚拟维修训练发展的现状,从分析虚拟维修训练系统的功能需求出发,构建一个通用的虚拟维修训练软件框架,这将对促进虚拟维修训练技术的发展具有重要的意义。下面具体的介绍虚拟维修仿真软件在实践中的应用。

1 虚拟维修训练系统的功能框架

  虚拟维修训练要实现的功能为使受训人员能够在虚拟的环境中,通过计算机交互的方式实现对设备模型的虚拟维修训练,并能给用户提供相应的维修数据和专家指导。从虚拟维修训练系统需要实现的功能来看,通用的虚拟维修训练系统需要提供3个方面的支持,如图1

  从图1中可以看出这3个支持方面是维修模型库(元件库,模型库,参数库),维修数据库(故

障库,维修数据,专家指导)和虚拟维修仿真引擎。其中,维修模型库主要为用户在维修训练过程中调用各种维修模型提供支持,维修数据库为用户在进行维修过程中提供各种维修任务的指导,虚拟维修仿真引擎为用户在进行交互式维修训练过程提供后台仿真引擎支持。

2 通用虚拟维修训练仿真软件框架及实现方法

基于对查询的相关文献的总结和分析,针对虚拟维修训练系统所需实现的功能,本文构建了通用的虚拟维修训练系统框架(如图2),系统由4个部分组成:建模环境,数据库系统,虚拟维修仿真引擎和系统集成管理平台。其中在建模环境中主要完成三维模型的建立,并将模型文件以一定的格式输入到交互引擎环境中;在虚拟维修交互引擎中主要实现三维模型交互操作,并将模型发布成系统平台能够集成和管理的格式;数据库系统为虚拟维修训练过程的实现提供后台的数据支持和相应的维修指导;系统集成管理平台主要实现对数据库内容的管理,对交互模型的集成,并提供一个用户界面。

三维模型的建立

三维模型是整个虚拟维修训练系统的基础,后期的三维模型交互操作中对模型的精度有一定的要求,因此在建模的过程中要充分考虑后期虚拟维修交互操作的需要。以方便模型在不同软件平台之间的导入及导出,因此在开发的过程中可以根据自己的需要选择合适的CAD软件平台。这也是益教教育汽车虚拟仿真软件在建立过程中首要考虑的问题。模型的搭建对虚拟仿真软件的操作起着重要的作用。所以我们在搭建平台的过程中一定要注意。

  虚拟维修交互操作

虚拟维修交互过程即为在计算机上仿真实现真实维修过程,随着虚拟现实技术的发展,当前已有多种虚拟现实商业软件可供选择。这里我们主要介绍益教教育虚拟维修软件交互性操作的优势。

   数据库系统

数据库系统为整个虚拟维修训练系统的后台支撑平台,主要用于存储设备的三维模型,设备的常见故障及专家的维修指导,为整个系统的运行提供后台数据支持,当前主流的数据库平台为Oracle、SQL、ACCESS,若需要开发支持网络的分布式数据库,可选择Oracle或SQL,若只是针对单机,选择ACCESS即能满足要求。

   系统集成管理平台

系统集成管理平台为整个虚拟维修训练系统的核心,主要通过对虚拟现实软件和数据库软件的接口实现系统的集成,前述的主流虚拟现实软件平台均提供了二次开发的接口,比如可以通过C+ +方便的调用Multigen/Vega的库函数及实现与Multi-gen/Vega环境下发布模型的集成,通过.NET可以方便的调用Virtools的COM接口实现与Virtools环境下发布模型的集成,而当前数据库软件和.NET或者C+ + Builder则能较方便的实现集成。

  实例

在上述的通用实现方法下,笔者以CATIA为建模平台,以Virtools为虚拟交互平台,以AC-CESS为数据库平台,以.NET为系统集成管理平台,开发某型发动机单机版的虚拟维修训练系统。

通用虚拟仿真实训软件


 
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