[发明专利]一种基于虚拟现实技术的高压电缆附件安装培训系统

权利要求书

1.一种基于虚拟现实技术的高压电缆附件安装培训系统，其特征在于：所述的系统包括交互层模块（1），应用层模块（2），支持层模块（3），数据层模块（4），其中：

交互层模块（1）作为安装仿真系统最上层，用于处理虚拟环境下的人机交互事物；通过处理并响应用户输入的事件和命令，将信息传递给应用层模块（2）；同时，提供友好交互界面，将应用程序反馈的处理结果显示或反馈给用户；

应用层模块（2）用于实现系统的应用功能，应用层模块（2）的应用功能需要得到支持层模块（3）的算法及技术支持，应用层模块（2）接收来自交互层模块（1）的数据后运行相应的应用功能，并把应用功能处理后的数据发送到交互层模块（1）中；

支持层模块（3）是仿真系统运行的核心，为应用层模块（2）提供算法及技术支持；

数据层模块（4）是整个系统的底层数据平台，用于储存、维护和管理系统的零部件信息、安装信息等基础数据。

2.根据权利要求1所述的基于现实技术的高压电缆附件安装培训系统，其特征在于：所述的交互层模块（1）用于用户与系统之间的人机交互的，其包括输入设备（11）、输出设备（12）、以及交互层信息接收中心模块（13），其中：

所述的输入设备（11）是一个用于用户操作系统的操作界面，包括鼠标、键盘、手套及VR外设；

所述的交互层信息接收中心模块（13）用于接收处理输入设备传递的信息数据，并把接收的信息数据传递给应用层；

所述的输出设备（12）是将应用程序反馈的处理结果显示或反馈给用户，包括投影仪、显示器或者是可视头盔。

3.根据权利要求2所述的基于虚拟现实技术的高压电缆附件安装培训系统，其特征在于：所述的数据层模块（4）包括附件几何模型信息存储块（41）、附件安装序列存储块（42）、工艺方法存储块（43），以及用于对对受训者仿真培训情况进行评价的规则、评价指标的权重分配原则的评分存储块（44），所述的数据层模块还包括存储用户的信息以及记录用户每次使用应用层模块产生的数据信息的使用信息存储块（45）。

4.根据权利要求3所述的基于虚拟现实技术的高压电缆附件安装培训系统，其特征在于：所述的支持层模块（3）包括各部分零部件的虚拟模型构件模块（31）、碰撞检测算法模块（32）、安装引导及定位算法模块（33）；

所述的虚拟模型构件模块（31）从数据层模块（4）中获取各类型附件零部件的几何模型、安装工具模型，并将这些模型及其约束关系的数据加载到虚拟安装系统中，建立虚拟场景及其相关模型；

所述的碰撞检测算法模块（32）基于几何信息检测零部件间、零部件与场景中其它物体间的干涉情况，保证安装路径的可行性；

所述的安装引导及定位算法模板（33）外设有动态捕捉用户安装意图，以识别零部件间几何约束关系，当满足约束条件时，采用定位求解方法减少零部件运动的自由度，使之在满足当前捕捉到约束下运动到目标位置，完成零部件的安装。

5.根据权利要求4所述的基于现实技术的高压电缆附件安装培训系统，其特征在于：所述的应用层模块（2）包括安装仿真模块（21）、安装评价模块（22）、以及安装教程功能模块（23），其中：

所述的安装仿真模块（21）是系统的核心功能，采用人机交互的形式对不同类型的整个安装工序进行仿真，虚拟环境接收到外设采集的用户安装示意图，基于各元件的几何约束信息，经过约束识别、约束确认和约束运动等系列方法完成各零部件的定位及安装；

所述安装评价模块（22）根据数据层模块中评分存储模块的评价标准、规则对用户的附件安装进行评价，并把评价后的最终结果存储在使用信息存储块中；

所述的安装教程功能模块（23）可以按照用户的意愿，选择性的展示不同的类型附件的整个安装工序，受训者通过观看学习，可提升对附件安装工序的熟悉程度。