一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，包括如下步骤：虚拟装配培训：判断用户选择待操作的设备模型以及操作方式；若为手动操作，系统根据用户手动拆卸/安装过程进行评分；若为自动操作，系统播放演示自动拆卸/安装过程画面；虚拟装配定制：导入待操作的设备模型；选择模型零件、编辑零件动作、输入间隔时间；根据操作步骤生成动作语言集；将动作语言集命名并保存至数据库。通过管理员在后台编辑器编辑虚拟设备的装配过程动画，用于用户的虚拟装配培训，同时根据该过程动画对应的动作语言集，可以对用户虚拟装配的手动操作进行评分。

An interactive virtual assembly customization and training method and system for industrial equipment

【技术实现步骤摘要】
一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法及系统
本专利技术涉及工业设备装配领域，尤其涉及一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法及系统。
技术介绍
如今,传统工业设备由于设备器件昂贵、设备结构庞大且复杂,面临着购置和维护成本高、培训难度大风险高的缺点。随着虚拟现实技术、多媒体技术的发展，提供仿真系统和设备模拟操作环境的工业虚拟仿真系统也随之出现并逐渐成熟。使得设备模拟操作更加趋于现实，操作的成本逐渐降低，培训效果得到日益提高。但是，目前市面上的许多工业虚拟仿真系统在进行对设备的虚拟拆卸与安装的动画制作时需要专业人员使用专业的3D建模软件来设计每一步的动画。同时，当出现需要向系统添加一个新型设备模型的需求时，需要软件开发人员专门针对这款设备进行一次新的工程开发。这使得软件的后期维护需要投入的成本大大增加了。因此，急需设计出一种通用于所有设备并且不需要专业人员及专业软件便可以实现虚拟装配动画制作以及培训的虚拟仿真系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法及系统。一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，包括如下步骤：虚拟装配培训：S101：用户选择待操作的设备模型；S102：判断用户选择是否为手动操作；S103：若为手动操作，系统根据用户手动拆卸/安装过程进行评分；S104：若为自动操作，系统播放演示自动拆卸/安装过程画面；虚拟装配定制：S201：导入待操作的设备模型；S202：选择模型零件、编辑零件动作、输入间隔时间；S203：根据S202步骤生成动作语言集；S204：将动作语言集命名并保存至数据库。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，所述动作语言集包括多条描述拆卸/安装过程的动作语言集合，每条动作语言包括步骤ID、动作表现以及分隔时间。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，所述评分包括如下子步骤：操作动作分解：记录用户手动操作步骤，并将手动操作步骤分解为包括选择模型零件、编辑零件动作以及输入间隔时间的动作语言集；匹配动作语言集：根据用户选择的培训设备与培训内容匹配数据库内存储的对应动作语言集；手动操作评分：比对用户手动操作的动作语言集以及数据库内的对应动作语言集的匹配率，获取用户手动操作评分。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，所述虚拟装配培训还包括解析动作语言集的步骤：在检测用户选择手动操作设备模型时，解析该设备模型对应操作的动作语言集，演示播放该动作语言集的动画。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，所述虚拟装配培训还包括用户登录步骤S100，用于用户登录与选择培训设备、培训内容以及培训方式；所述虚拟装配定制还包括管理员登录步骤S200，用于管理员登录与选择定制设备、定制内容，并编辑定制动画。一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训系统，包括：用户操作模块：提供用户操作的可视化界面，用于用户对选择的设备模型进行拆卸与装配操作；动画编辑模块：提供管理员操作的后台编辑器界面，用于管理员制作选定的设备模型的演示播放动画。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训系统，所述用户操作模块包括：培训选择模块：为用户提供培训设备以及培训内容的选择；操作评分模块：对用户的手动操作进行评分；动画播放模块：为用户播放虚拟装配的演示动画。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训系统，所述动画编辑模块包括：模型导入模块：用于管理员导入新设备模型；操作记录模块：记录管理员对新设备模型的操作过程；动作语言生成模块：根据管理员的操作过程生成操作对应的动作语言集。进一步的，一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训系统，还包括用户登录模块，为用户和管理员提供不同登录权限，分别实现虚拟装配培训与虚拟装配定制的过程。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法和系统，通过管理员在后台编辑器编辑虚拟设备的装配过程动画，用于用户的虚拟装配培训，同时根据该过程动画对应的动作语言集，可以对用户虚拟装配的手动操作进行评分。降低了设备模型动画的制作难度，缩短了设备模型动画的制作时间，同时使设计设备模型动画对于普通用户来说变得更加简单化、友好化、自由化。附图说明图1是虚拟装配培训流程示意图。图2是虚拟装配定制流程示意图。图3是动作语言的组成结构图。图4是动作语言的另一个实施例的组成图。图5是动作语言处理流程图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。本实施例中：如图1所示，虚拟装配培训包括如下步骤：用户登录并选择培训设备、培训内容（拆卸/安装）以及培训方式（手动操作/自动操作）；判断用户选择是否为手动操作；若为手动操作，系统根据用户手动拆卸/安装过程进行评分；若为自动操作，系统播放演示自动拆卸/安装过程画面；重新选择培训内容以及培训方式；退出培训过程。本实施例中，评分过程通过记录用户手动操作步骤，并将手动操作步骤分解为包括选择模型零件、编辑零件动作以及输入间隔时间的动作语言集；根据用户选择的培训设备与培训内容匹配数据库内存储的对应动作语言集；比对用户手动操作的动作语言集以及数据库内的对应动作语言集的匹配率，获取用户手动操作评分。本实施例中，播放演示画面通过检测用户选择手动操作设备模型，解析该设备模型对应操作的动作语言集，最终演示播放该动作语言集的动画。如图2所示，虚拟装配定制包括如下步骤：管理员登录，导入待操作的设备模型，通过向系统的文件管理器里面的Assets目录下直接放入设备模型的方式导入；与此同时系统会自动对导入的设备进行重命名，命名格式为“设备模型名称-操作内容”；选择模型零件、编辑零件动作、输入间隔时间；预览演示虚拟装配过程，判断是否继续编辑；若是返回步骤S1；根据S1步骤生成动作语言集；将动作语言集命名并保存至数据库；退出定制过程。其中，编辑零件动作包括零件的线性或非线性位移，透明度变化，旋转变换等操作。本实施例中，如图3所示，生成的动作语言包括三个部分：①步骤ID：它决定了整条动作语言在整个拆装流程中执行的顺序。②动作表现：由关系符号和动作组成，用来规定当前动作语言中要执行的动作以及动作之间的关系。③分隔时间：由时间和关系符号组成，用来规定在动作表现部分中各动作之间的时间间隔。各动作及关系符号所代表的含义：①动作A1,A2...:每个动作由动作序号、零件id组成。②时间T1,T2...：一个数组，数字代表动作之间间隔时间。③关系符号：+:两个动作并行进行。如A1+A2+A3，解析后A1,A2，A3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，其特征在于，包括如下步骤：/n虚拟装配培训：/nS101：用户选择待操作的设备模型；/nS102：判断用户选择是否为手动操作；/nS103：若为手动操作，系统根据用户手动拆卸/安装过程进行评分；/nS104：若为自动操作，系统播放演示自动拆卸/安装过程画面；/n虚拟装配定制：/nS201：导入待操作的设备模型；/nS202：选择模型零件、编辑零件动作、输入间隔时间；/nS203：根据S202步骤生成动作语言集；/nS204：将动作语言集命名并保存至数据库。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，其特征在于，包括如下步骤：
虚拟装配培训：
S101：用户选择待操作的设备模型；
S102：判断用户选择是否为手动操作；
S103：若为手动操作，系统根据用户手动拆卸/安装过程进行评分；
S104：若为自动操作，系统播放演示自动拆卸/安装过程画面；
虚拟装配定制：
S201：导入待操作的设备模型；
S202：选择模型零件、编辑零件动作、输入间隔时间；
S203：根据S202步骤生成动作语言集；
S204：将动作语言集命名并保存至数据库。


2.根据权利要求1所述的一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，其特征在于，所述动作语言集包括多条描述拆卸/安装过程的动作语言集合，每条动作语言包括步骤ID、动作表现以及分隔时间。


3.根据权利要求1所述的一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，其特征在于，所述评分包括如下子步骤：
操作动作分解：记录用户手动操作步骤，并将手动操作步骤分解为包括选择模型零件、编辑零件动作以及输入间隔时间的动作语言集；
匹配动作语言集：根据用户选择的培训设备与培训内容匹配数据库内存储的对应动作语言集；
手动操作评分：比对用户手动操作的动作语言集以及数据库内的对应动作语言集的匹配率，获取用户手动操作评分。


4.根据权利要求1所述的一种工业设备交互式虚拟装配定制与培训方法，其特征在于，所述虚拟装配培训还包括解析动作语言集的步骤：在检测用户选择手动操作设备模型时，解析该设备模型对应操作的动作语言集，演示播放该动作语言集的动画。

【专利技术属性】
技术研发人员：钟原，曹梓源，吴启仪，祁小媚，张依涵，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51