面向水轮机和调速器的虚拟检修培训系统研究与开发

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随着水电设备制造技术的日趋成熟,水轮机、发电机、调速器等电站设备不断朝着技术密集度大、结构复杂度高的方向发展。这要求相关技术人员必须不断地提升自身专业理论水平和检修维护能力。但传统的设备检修培训方式存在着可视化表达有限、真机操作机会不足的问题,培训效果不理想,无法满足当前检修作业的要求。因此将虚拟技术应用于水电站设备检修培训无疑是一种良好的解决方案。本文选择水轮机和调速器作为研究对象,将虚拟现实技术和增强现实技术应用于水电站设备检修培训。针对传统检修培训方式存在的不足,本文研究三维可视化和人机交互技术。论文选用SolidWorks和3ds Max构建设备三维模型和仿真设备运动过程,在Unity 3D中结合Vuforia实现虚拟现实和增强现实的人机交互,最后将检修培训系统发布在PC端和移动端。系统开发过程中,首先通过分析水电站设备检修的培训要求,明确系统设计目标、设计水轮机和调速器虚拟检修培训的框架和技术路线。其次,在分析机械部件组织结构的基础上,制定了从零部件向设备整体建模的策略。最后,根据水电站的检修规程,开发了设备结构认知、机械故障维修、设备日常检修、多人操作等功能。受训人员根据自身的技术水平选择不同的培训模块,在高度逼真的虚拟环境下以多种人机交互方式操作虚拟对象。水轮机、调速器虚拟检修培训系统能够为受训人员提供逼真的教学环境、详细的教学内容、良好的人机交互体验,在传统虚拟检修培训的基础上,结合增强现实技术,实现设备的虚拟化以及真实环境的增强化。这样的可视化交互培训方式,既可保证受训人员的参与度,增加设备操作时长,又能保证培训质量,缩短培训周期,对水电站设备检修培训地发展具有一定的参考价值。
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