一种带电作业培训模拟装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带电作业培训模拟装置及其实现方法。它包括固定支架、头盔、在水平和垂直方向实现720度旋转的旋转轮盘、轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置、实时采集作业人员在旋转轮盘上姿态的第一高清摄像头、可进行3D播放的计算机，所述的轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置和第一高清摄像头均安装在固定支架上，所述的旋转轮盘安装在轮盘驱动器上，所述的第一高清摄像头、头盔、轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置均与计算机连接，所述的旋转轮盘与轮盘驱动器连接。本发明专利技术的有益效果是：大大提高了人员的培训效率，加大了培训时候人员对培训内容的乐趣，从而有效降低了现场作业的安全风险。从而有效降低了现场作业的安全风险。从而有效降低了现场作业的安全风险。

【技术实现步骤摘要】
一种带电作业培训模拟装置及其实现方法


[0001]本专利技术涉及虚拟现实装置相关
，尤其是指一种带电作业培训模拟装置及其实现方法。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality：VR)是近年来出现的高新技术，利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。虚拟现实是多种技术的综合，包括实时三维计算机图形技术、广角(宽视野)立体显示技术，对观察者头、眼和手的跟踪技术，以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。近年来，虚拟现实在军事、娱乐、医疗、电力培训行业、甚至房地产开发等方面有了比较大的应用。
[0003]配电网直接面向城镇高低压用户，其可靠运行直接影响着电网的稳定和安全。采用不停电作业对配网设备和线路进行维护、检修，可大幅度缩短停电时间，提高配电网运行可靠性。随着经济的发展和社会的进步，不间断供电的需求将越来越高。带电作业是电网生产中一种技术复杂，安全性、可靠性要求极高的特殊工种，对从事带电作业人员的专业知识和技能也提出了较高要求，定期或非定期的培训成为必然。传统培训包括理论强化和现场操作演练两块内容，存在的问题有：理论学习多基于传统的灌输式教学理念，采用多媒体课件、视频录像等模式，学员接收知识形式单一，过程枯燥，缺乏操作练习而感受不深。现场技能操作培训需要大量场地和设备，教学成本极其高昂，只有少数单位可以实施。在实际运行设备上开展技能培训更是存在着较多安全隐患，很难有效满足教学需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种提高培训效率且降低安全风险的带电作业培训模拟装置及其实现方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种带电作业培训模拟装置，包括固定支架、头盔、在水平和垂直方向实现720度旋转的旋转轮盘、轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置、实时采集作业人员在旋转轮盘上姿态的第一高清摄像头、可进行3D播放的计算机，所述的轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置和第一高清摄像头均安装在固定支架上，所述的旋转轮盘安装在轮盘驱动器上，所述的第一高清摄像头、头盔、轮盘驱动器、轮盘腰间固定装置均与计算机连接，所述的旋转轮盘与轮盘驱动器连接。
[0007]计算机搭配了第一高清摄像头，实时采集作业人员在旋转轮盘上的姿态，计算机通过实时图像处理，将数据反馈给带电作业3D模拟软件；同时根据不同的作业现场需求，构造3D作业模拟场景，然后通过传输信号线在所述头盔的显示屏上实时播放。该装置可直接引用到带电作业人员培训VR课程中，由于配备了头盔、旋转轮盘、轮盘驱动器和轮盘腰间固定装置，与计算机合成的带电作业3D模拟作业现场软件完美配合，可逼真还原各类环境下
的作业流程规范要求，大大提高了人员的培训效率，加大了培训时候人员对培训内容的乐趣，从而有效降低了现场作业的安全风险。
[0008]作为优选，所述的头盔上设有显示屏、带有环绕立体声的耳麦、实时采集眼球转动的第二高清摄像头、采集头盔转动的传感器组件、与计算机实现视频图像通信的传输信号线、电源线、实现高速无线数据通信的无线模块、实现采集图像的图像处理器，所述显示屏是一个带有曲面反射功能的3D显示屏，所述的显示屏通过传输信号线与计算机连接，所述的耳麦、第二高清摄像头、传感器组件、电源线、无线模块均与图像处理器连接，所述的传感器组件由一个三轴陀螺仪、一个电子罗盘传感器、一个加速度传感器组成，所述的电源线连接有外接电源。显示屏是一个带有曲面反射功能的3D显示屏，可以实时显示计算机传送过来的3D视频信号，真实模拟360度的3D视频图像；第一高清摄像头实时采集眼球的转动，然后将采集到的图像传输给图像处理器，图像处理器驱动无线模块将图像传输给计算机，由计算机通过图像处理后将结果嵌入到带电作业3D模拟软件中；计算机播放的带电作业3D模拟软件视频图像通过传输信号线实时在显示屏上播放，人眼观察显示屏，通过耳麦倾听声音；传感器组件用于采集头盔在空间的转动角加速度、转动方向及通过时间计算出的空间位移。
[0009]作为优选，所述的旋转轮盘上设有一个刚性的圆形底盘、三个直线滑动丝杆、三个驱动直线滑动丝杆的伺服电机，所述的轮盘驱动器置于旋转轮盘的中间处，所述的圆形底盘置于旋转轮盘的底部，所述的圆形底盘上设有等边三角座，所述的伺服电机安装在等边三角座的三个角上，所述的直线滑动丝杆与伺服电机一一对应，所述直线滑动丝杆的一端与伺服电机连接，所述直线滑动丝杆的另一端与旋转轮盘连接。旋转轮盘在XY轴水平面上通过一个圆形底盘实现360度旋转，在Z轴垂直面上可前后各倾斜45度，倾斜角度和速度由伺服电机驱动直线滑动丝杆在直线距离上移动一定的位移控制，从而实现旋转轮盘在XYZ轴平面构建720度旋转，以真实模拟带电作业各种作业环境和模拟现场需求。
[0010]作为优选，所述的轮盘腰间固定装置包括安全绑带、人体感应传感器和无线传输模块，所述的人体感应传感器和无线传输模块均安装在安全绑带上，所述的安全绑带安装在固定支架上，所述的人体感应传感器通过无线传输模块与计算机连接。当作业人员在该装置上水平和垂直方向升降旋转的时候，为了固定作业人员在旋转中的安全性，通过一个具有一定强度的安全绑带绑住作业人员的腰线位置，使得作业人员不会随该装置的旋转而脱离整个装置；安全绑带中间带有一个人体感应传感器，当人体在偏离该装置中心位置超过20cm的时候，会产生一定的信号通过无线传输模块告知给计算机，计算机通过采集这些数据获取用户所处腰间状态信息，将结果反馈给带电作业3D模拟软件。
[0011]作为优选，所述的轮盘驱动器由高性能的多核处理器、三轴陀螺仪传感器、电子罗盘传感器、重力加速度传感器、无线Wi
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Fi传输模块及驱动电路组成，所述的三轴陀螺仪传感器、电子罗盘传感器、重力加速度传感器、无线Wi
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Fi传输模块及驱动电路均与多核处理器连接，所述多核处理器通过无线Wi
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Fi传输模块与计算机连接，所述多核处理器通过驱动电路与旋转轮盘连接。轮盘驱动器通过无线Wi
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Fi传输模块从计算机带电作业3D模拟软件处接受运行指令，然后驱动伺服电机带动直线滑动丝杆根据指令运行，控制旋转轮盘旋转的同时控制伺服电机工作。
[0012]本专利技术提供了一种带电作业培训模拟装置的实现方法，具体包括如下步骤：
[0013](1)作业人员戴上头盔，固定好腰间固定的安全绑带，启动所有装置电源，各个装置之间通信完成匹配；
[0014](2)计算机播放带电作业3D模拟软件，通过视频传输线投映到头盔的显示屏上；
[0015](3)作业人员观察显示屏上的3D视频图像和耳麦的语音提示，在旋转轮盘上做各种方向的移动，轮盘驱动器根据带电作业3D模拟软件的情节需要驱动圆形底盘开始转动；
[0016](4)带电作业3D模拟软件根据情节需要将Z平面的升降动作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带电作业培训模拟装置，其特征是，包括固定支架(17)、头盔(1)、在水平和垂直方向实现720度旋转的旋转轮盘(2)、轮盘驱动器(3)、轮盘腰间固定装置(5)、实时采集作业人员在旋转轮盘(2)上姿态的第一高清摄像头、可进行3D播放的计算机(4)，所述的轮盘驱动器(3)、轮盘腰间固定装置(5)和第一高清摄像头均安装在固定支架(17)上，所述的旋转轮盘(2)安装在轮盘驱动器(3)上，所述的第一高清摄像头、头盔(1)、轮盘驱动器(3)、轮盘腰间固定装置(5)均与计算机(4)连接，所述的旋转轮盘(2)与轮盘驱动器(3)连接。2.根据权利要求1所述的一种带电作业培训模拟装置，其特征是，所述的头盔(1)上设有显示屏(7)、带有环绕立体声的耳麦(10)、实时采集眼球转动的第二高清摄像头(6)、采集头盔(1)转动的传感器组件(11)、与计算机(4)实现视频图像通信的传输信号线(9)、电源线(8)、实现高速无线数据通信的无线模块(12)、实现采集图像的图像处理器，所述显示屏(7)是一个带有曲面反射功能的3D显示屏(7)，所述的显示屏(7)通过传输信号线(9)与计算机(4)连接，所述的耳麦(10)、第二高清摄像头(6)、传感器组件(11)、电源线(8)、无线模块(12)均与图像处理器连接，所述的传感器组件(11)由一个三轴陀螺仪、一个电子罗盘传感器、一个加速度传感器组成，所述的电源线(8)连接有外接电源。3.根据权利要求1所述的一种带电作业培训模拟装置，其特征是，所述的旋转轮盘(2)上设有一个刚性的圆形底盘(13)、三个直线滑动丝杆(16)、三个驱动直线滑动丝杆(16)的伺服电机(15)，所述的轮盘驱动器(3)置于旋转轮盘(2)的中间处，所述的圆形底盘(13)置于旋转轮盘(2)的底部，所述的圆形底盘(13)上设有等边三角座(14)，所述的伺服电机(15)安装在等边三角座(14)的三个角上，所述的直线滑动丝杆(16)与伺服电机(15)一一对应，所述直线滑动丝杆(16)的一端与伺服电机(15)连接，所述直线滑动丝杆(16)的另一端与旋转轮盘(2)连接。4.根据权利要求1所述的一种带电作业培训模拟装置，其特征是，所述的轮盘腰间固定装置(5)包括安全绑带(18)、人体感应传感器(19)和无线传输模块，所述的人体感应传感器(19)和无线传输模块均安装在安全绑带(18)上，所述的安全绑带(18)安装在固定支架(17)上，所述的人体感应传感器(19)通过无线传输模块与计算机(4)连接。5.根据权利要求1或3所述的一种带电作业培训模拟装置，其特征是，所述的轮盘驱动器(3)由高性能的多核处理器、三轴陀螺仪传感器、电子罗盘传感器、重力加速度传感器、无线Wi
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Fi传输模块及驱动电路组成，所述的三轴陀螺仪传感器、电子罗盘传感器、重力加速度传感器、无线Wi
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Fi传输模块及驱动电路均与多核处理器连接，所述多核处理器通过无线Wi
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Fi传输模块与计算机(4)连接，所述多核处理器通过驱动电路与旋转轮盘(2)连接。6.一种带电作业培训模拟装置的实现方法，其特征是，具体包括如下步骤：(1)作业人员戴上头盔，固定好腰间固定的安全绑带，启动所有装置电源，各个装置之间通信完成匹配；(2)计算机播放带电作业3D模拟软件，通过视频传输线投映到头盔的显示屏上；(3)作业人员观察显示屏上的3D视频图像和耳麦的语音提示，在旋转轮盘上做各种方向的移动，轮盘驱动器根据带电作业3D模拟软件的情节需要驱动圆形底盘开始转动；(4)带电作业3D模拟软件根据情节需要将Z平面的升降动作指令发送给轮盘驱动器，这些指令主要是围绕Z平面的加速度、位...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小欢，张海荣，张静，许琴，赵中伟，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：