一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统及其控制方法

本申请属于勘探培训领域，具体涉及一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统及其控制方法。

背景技术：

1、随着勘探技术的不断进步，勘探设备的种类和型号不断增多，在勘探过程中，对操作员的操作技能很高要求。因此，如何提升操作员的操作技能，是非常重要的技术问题。

2、目前针对勘探设备操作人员的技能培训多基于教员现场培训和多媒体培训方式，这种具备培训内容标准化，重复利用性能高，并能支撑大量学员同时开展培训等特点，但在逼真度、真实感方面和物理设备仍存在一定的差距，学员通过鼠标和键盘操作繁琐，交互体验不佳，降低了培训的效率；而且在现实中，为了保证操作人员的生命安全，无法模拟出设备出现故障的情形，而虚拟交互则可以完美的解决这些培训过程中存在的不足。

技术实现思路

1、本申请旨在解决现有技术的不足，提出一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统及其控制方法，通过对真实勘探设备进行模型构建，以及对学员的操作在模型上进行实时仿真模拟，具有高度真实感和直观的交互体验。

2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

3、一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，包括：模型构建模块、故障模拟模块、交互模块和评价模块；

4、所述模型构建模块用于构建勘探设备的设备3d模型；

5、所述故障模拟模块用于基于设备故障类型在所述设备3d模型上构建故障情形；

6、所述交互模块用于学员基于所述设备3d模型进行模拟操作；

7、所述评价模块用于基于所述模拟操作进行操作评价。

8、优选的，所述模型构建模块包括：零件构建子系统、零件定位子系统、模型整合子系统和第一处理装置；

9、所述零件构建子系统用于收集所述勘探设备的各零件的零件扫描数据，并基于所述零件扫描数据构建零件模型；

10、所述零件定位子系统用于基于所述勘探设备结构对所述零件模型进行定位，得到零件位置信息；

11、所述模型整合子系统用于基于所述零件位置信息对所述零件模型进行组合，得到所述设备3d模型；

12、所述第一处理装置用于将所述设备3d模型转换为数字信号传输至所述故障模拟模块和所述交互模块。

13、优选的，所述故障模拟模块包括：故障信息库、硬件故障模拟子系统和软件故障模拟子系统；

14、所述故障信息库用于储存所述勘探设备的硬件故障信息和软件故障信息；

15、所述硬件故障模拟子系统基于所述数字信号拆解所述设备3d模型，并基于所述硬件故障信息对所述零件模型生成硬件故障事件；

16、所述软件故障模拟子系统用于基于所述软件故障信息生成软件故障事件。

17、优选的，所述交互模块包括：外显装置、穿戴式动作捕捉装置和第二处理装置；

18、所述外显装置用于基于所述数字信号、所述硬件故障事件和所述软件故障事件生成相应的可交互虚拟模型；

19、所述穿戴式动作捕捉装置用于捕捉学员操作动作，并生成所述模拟操作过程数据；

20、所述第二处理装置用于接收所述模拟操作过程数据，并基于所述模拟操作过程数据，生成模型改变指令，并将所述模型改变指令传输至所述外显子系统。

21、优选的，所述评价模块包括：监控子系统和评估子系统；

22、所述监控子系统用于接收并储存所述模拟操作过程数据；

23、所述评估子系统用于基于所述模拟操作过程数据进行实时动作正确性判断，得到判断结果，并基于所述判断结果输出评估结果；

24、所述评估子系统还基于所述判断结果发出惩罚指令，并将所述惩罚指令传输至所述穿戴式动作捕捉子系统。

25、本申请还提供了一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统的控制方法，用于对上述的培训系统进行控制，包括以下步骤：

26、构建勘探设备的设备3d模型；

27、基于设备故障类型在所述设备3d模型上构建故障情形；

28、学员基于所述设备3d模型进行模拟操作；

29、基于所述模拟操作进行操作评价。

30、优选的，所述设备3d模型的构建方法包括：

31、收集所述勘探设备的各零件的零件扫描数据，并基于所述零件扫描数据构建零件模型；

32、基于所述勘探设备结构对所述零件模型进行定位，得到零件位置信息；

33、基于所述零件位置信息对所述零件模型进行组合，得到所述设备3d模型。

34、优选的，所述故障情形的构建方法包括：

35、提取所述勘探设备的硬件故障信息和软件故障信息；

36、拆解所述设备3d模型，基于所述硬件故障信息对所述零件模型生成硬件故障事件；

37、基于所述软件故障信息生成软件故障事件。

38、优选的，所述操作评价的方法包括：

39、接收并储存所述模拟操作过程数据；

40、基于所述模拟操作过程数据进行实时动作正确性判断，得到判断结果，并基于所述判断结果输出评估结果；

41、基于所述判断结果发出惩罚指令，并将所述惩罚指令传输至所述穿戴式动作捕捉子系统。

42、与现有技术相比，本申请的有益效果为：

43、利用本申请的培训系统，使培训过程更加直观生动，仿真度高，操作员易于掌握，提高了操作技能的水平；操作模拟的成本更低，易于推广；操作模拟的数据可以用于查看和评估，帮助各勘探单位进行员工培训，提高队伍的整体素质。

技术特征：

1.一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，其特征在于，包括：模型构建模块、故障模拟模块、交互模块和评价模块；

2.根据权利要求1所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，其特征在于，所述模型构建模块包括：零件构建子系统、零件定位子系统、模型整合子系统和第一处理装置；

3.根据权利要求2所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，其特征在于，所述故障模拟模块包括：故障信息库、硬件故障模拟子系统和软件故障模拟子系统；

4.根据权利要求3所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，其特征在于，所述交互模块包括：外显装置、穿戴式动作捕捉装置和第二处理装置；

5.根据权利要求4所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统，其特征在于，所述评价模块包括：监控子系统和评估子系统；

6.一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统的控制方法，用于对权利要求1-5任一项的培训系统进行控制，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统的控制方法，其特征在于，所述设备3d模型的构建方法包括：

8.根据权利要求6所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统的控制方法，其特征在于，所述故障情形的构建方法包括：

9.根据权利要求6所述一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统的控制方法，其特征在于，所述操作评价的方法包括：

技术总结
本申请公开了一种基于虚拟交互的勘探设备操作培训系统及其控制方法，其中系统包括：模型构建模块、故障模拟模块、交互模块和评价模块；所述模型构建模块用于构建勘探设备的设备3D模型；所述故障模拟模块用于基于设备故障类型在所述设备3D模型上构建故障情形；所述交互模块用于学员基于所述设备3D模型进行模拟操作；所述评价模块用于基于所述模拟操作进行操作评价。利用本申请的培训系统，使培训过程更加直观生动，仿真度高，操作员易于掌握，提高了操作技能的水平；操作模拟的成本更低，易于推广；操作模拟的数据可以用于查看和评估，帮助各勘探单位进行员工培训，提高队伍的整体素质。

技术研发人员：唐华风,卞海越,黄玉龙,边伟华,高有峰,张艳,王璞珺
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14