一种装备维修特性仿真试验与评估系统技术方案

本发明专利技术公开了一种装备维修特性仿真试验与评估系统,适用于装备维修领域。包括维修性验证分析子系统、维修过程虚拟仿真子系统和维修性验证分析算法工具包，维修性验证分析子系统用于建立维修性相关模型和维修过程模型，为维修过程虚拟仿真子系统提供维修依据；维修过程虚拟仿真子系统用于执行维修过程模型中的维修活动、维修任务、维修作业、维修动作，获取过程仿真数据，为维修性验证分析子系统提供数据；维修性验证分析算法工具包用于为维修性验证分析子系统维修性建模和维修性验证分析提供技术支撑。本发明专利技术通过维修仿真实验，分析装备的维修性指标是否达到要求、维修性设计中是否存在缺陷，辅助装备订购方进行维修性评价工作。

【技术实现步骤摘要】
一种装备维修特性仿真试验与评估系统
本专利技术涉及装备维修领域，具体地说涉及一种装备维修特性仿真试验与评估系统。
技术介绍
军械装备维修性，亦称“军械装备可维修性”。军械装备所具有的能够保持或恢复其性能的方便性和迅速性的一种量度。它是由军械装备的设计赋予的，是组织与实施维修工作的重要依据。军械装备维修性可用定性指标和定量指标衡量，定性指标有：结构的简单性；零部件的互换性；维修的可达性(即能够接近一个部件或元件进行维修的相对容易程度)；安全性等。定量指标有：维修度(在给定的时间内按预定方法和资源实施维修，某一装备保持或恢复其规定状态的概率)，维修时间和维修性指数等。军械装备维修性与维修质量、效率成正比。传统的装备维修性验证试验通常是在物理样机上模拟装备的维修过程来实现的，这种维修性的滞后检验，对装备研发成本、研制周期、装备质量等都带来不利的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种实时评估、测试方便的装备维修特性仿真试验与评估系统。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种装备维修特性仿真试验与评估系统，包括维修性验证分析子系统、维修过程虚拟仿真子系统和维修性验证分析算法工具包，所述维修性验证分析子系统用于建立维修性相关模型和维修过程模型，为维修过程虚拟仿真子系统提供维修依据；所述维修过程虚拟仿真子系统用于执行维修过程模型中的维修活动、维修任务、维修作业、维修动作，获取过程仿真数据，为所述维修性验证分析子系统提供数据；所述维修性验证分析算法工具包用于为维修性验证分析子系统维修性建模和维修性验证分析提供技术支撑。进一步的，所述维修性验证分析子系统包括工程管理模块、维修性建模模块、维修过程仿真模块、维修特性验证模块和数据管理模块。进一步的，所述维修过程虚拟仿真子系统包括维修资源管理模块、人机交互模块、AR诱导维修模块、图像识别模块、视觉测量模块、维修数据采集模块。进一步的，所述维修性验证分析算法工具包包括可视性分析算法、可达性分析算法、操作空间分析算法、维修效率分析方法。进一步的，所述可视性分析方法包括可视锥法和坐标转化，通过构造人眼视野的可视锥，利用坐标变换，计算出维修部件圆心在人的可视锥中的坐标，再通过计算维修零件的可视距离和可视角度，定量计算维修可视性评价值，客观的评价维修可视性。进一步的，所述可达性分析方法包括包围盒碰撞检测方法，在虚拟维修过程中，根据工具模型的运动形式，检测工具与部件之间是否发生碰撞以及碰撞发生的时间和位置，然后采用碰撞检测算法，分析比较维修工具的实际可达空间与工具理想的运动空间，计算工具的实体可达性分值，从而得到维修性可达性设计的好坏。进一步的，所述可操作性分析方法包括碰撞和干涉方式，碰撞和干涉的定性评估通过分析作业空间比r来评估：r＝V/Vmin式中:V为作业空间；Vmin为最小作业空间,当操作部位和维修工具确定时,Vmin为定值；然后在改变维修人员姿态的情况下，再次评估维修作业空间比确定可操作性的难易程度。进一步的，所述维修效率分析方法包括时间累计法，把维修过程分解开来，针对某个维修事件的某项活动或作业，估计或测量出维修时间，然后再将各项作业、维修事件的时间进行综合，估计出系统维修时间；维修时间模型包括系统维修时间模型，维修事件的维修时间模型，维修作业时间模型，以及系统维修工时模型、系统维修、维修事件；根据时间累计法及各级维修时间模型就可求得系统的维修时间，再根据总的维修时间和预期维修的对比得出维修效率。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术针对维修性验证评估与分析等问题，采用前沿的计算机技术、增强现实技术、虚拟现实技术等提供某装备维修性验证与维修过程仿真的解决手段，实现一套装备维修特性验证与维修过程仿真的软件系统。建立包含虚拟样机、维修人员、维修工具、维修设备、维修设施、维修过程信息的维修特性虚拟试验环境，在该环境下进行维修性建模、维修过程仿真、维修性指标分析与评估等工作，通过维修仿真实验，分析装备的维修性指标是否达到要求、维修性设计中是否存在缺陷，从而辅助装备订购方进行维修性评价工作。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术的系统组成结构图；图2是本专利技术的维修性验证分析子系统的结构图；图3是本专利技术的维修过程虚拟仿真子系统的结构图；图4是本专利技术的可视锥分析法的眼睛视野描述图；图5是本专利技术的可视锥分析法的可视锥视野图；图6是本专利技术的坐标转化中坐标系A和B间的变换关系图；图7是本专利技术的OBB包围盒相交测试图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术为装备维修性设计人员、装备订购人员提供维修性指标验证环境及验证手段。维修性验证人员通过维修过程仿真系统实现维修任务、维修作业、维修活动、维修动作等模拟操作，通过维修性验证平台，实现维修性指标可视性、可达性、可操作性等指标的分析，验证装备的维修性设计是否达到指定要求，装备的维修性设计中是否存在缺陷，最终对装备维修性做出评价，并提出相应的修改建议。装备维修特性验证与维修过程仿真软件系统由三部分组成：(1)维修性验证分析子系统；(2)维修过程仿真子系统；(3)维修性验证算法工具包。如图1所示：维修性验证分析子系统的功能是负责维修性相关模型建模，维修性指标验证分析。主要功能模块包括：工程管理模块、维修样机建模模块、维修过程建模模块、维修场景建模、维修特性验证评估模块、数据管理模块等。通过维修性验证平台，建立维修性相关模型及维修过程模型，为维修过程仿真提供维修依据。维修过程虚拟仿真子系统的功能是负责执行维修过程模型中的维修活动、维修任务、维修作业、维修动作等，主要功能模块包括：维修资源管理模块、人机交互功能模块、AR诱导维修模块、图像智能识别模块、视觉测量模块、维修数据采集模块等，通过维修过程仿真软件实现维修过程虚拟仿真，从而获取维修过程仿真数据，为维修性验证分析模块提供数据支持。维修性验证分析功能主要依赖于维修性验证算法工具包，为维修性建模以及维修性指标验证分析提供技术支撑。根据维修性指标的不同，算法包可以按照专业不断的优化和补充，本专利技术首先以建立初步的可视性、可达性、可操作性分析算法为目标，结合装备型号使用维修经验，开展方法验证和优化过程。如图2所示，维修性验证分析子系统包括工程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：包括维修性验证分析子系统、维修过程虚拟仿真子系统和维修性验证分析算法工具包，所述维修性验证分析子系统用于建立维修性相关模型和维修过程模型，为维修过程虚拟仿真子系统提供维修依据；所述维修过程虚拟仿真子系统用于执行维修过程模型中的维修活动、维修任务、维修作业、维修动作，获取过程仿真数据，为所述维修性验证分析子系统提供数据；所述维修性验证分析算法工具包用于为维修性验证分析子系统维修性建模和维修性验证分析提供技术支撑。/n

【技术特征摘要】
1.一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：包括维修性验证分析子系统、维修过程虚拟仿真子系统和维修性验证分析算法工具包，所述维修性验证分析子系统用于建立维修性相关模型和维修过程模型，为维修过程虚拟仿真子系统提供维修依据；所述维修过程虚拟仿真子系统用于执行维修过程模型中的维修活动、维修任务、维修作业、维修动作，获取过程仿真数据，为所述维修性验证分析子系统提供数据；所述维修性验证分析算法工具包用于为维修性验证分析子系统维修性建模和维修性验证分析提供技术支撑。


2.根据权利要求1所述的一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：所述维修性验证分析子系统包括工程管理模块、维修性建模模块、维修过程仿真模块、维修特性验证模块和数据管理模块，。


3.根据权利要求1所述的一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：所述维修过程虚拟仿真子系统包括维修资源管理模块、人机交互模块、AR诱导维修模块、图像识别模块、视觉测量模块、维修数据采集模块。


4.根据权利要求1所述的一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：所述维修性验证分析算法工具包包括可视性分析算法、可达性分析算法、操作空间分析算法、维修效率分析方法。


5.根据权利要求4所述的一种装备维修特性仿真试验与评估系统，其特征在于：所述可视性分析方法包括可视锥法和坐标转化，通过构造人眼视野的可视锥，利用坐标变换，计算出维修部件圆心在人的可视锥中的坐标，再通过计算维修零...

【专利技术属性】
技术研发人员：连光耀，张西山，李会杰，孙江生，闫鹏程，吕艳梅，张连武，梁伟杰，连云峰，代冬升，李雅峰，裴向前，王宁，王县，谢大兵，
申请(专利权)人：中国人民解放军三二一八一部队，
类型：发明
国别省市：河北;13