基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，属于动车组模拟教学技术领域。包括教师操作台和若干学生操作台，均采用zSpace交互一体机，教师操作台设于教室讲台位置，学生操作台布置于教室中，教师操作台后方设置有两台裸眼显示器，教师操作台连接学生操作台与裸眼显示器；学生操作台和教师操作台中均布设一致的动车组制动系统检修实训模型，包括动车组制动系统部件认知模块、动车组制动系统专项检修操作模块、动车组制动系统检修考核模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生通过操控笔进行相应的操作，学习相关知识。具有操作简便、开发速度快、方便教学等优点。

Maintenance training system of EMU brake system based on VR Technology

The invention discloses a maintenance and training system for EMU brake system based on VR technology, which belongs to the emulation teaching technology field of EMU. Including the teacher's console and a number of student consoles, all use zSpace interactive integrated machine, the teacher's console is located in the classroom platform position, the student's console is arranged in the classroom, the teacher's console behind the two naked-eye display, the teacher's console connects the student's console and naked-eye display; the student's console and the teacher's exercise. The EMU brake system maintenance training model with uniform arrangement in the platform includes EMU brake system component cognition module, EMU brake system special maintenance operation module, EMU brake system maintenance examination module. The EMU model is constructed in zSpace, and the students can learn the corresponding operation through the control pen. Relevant knowledge. It has the advantages of simple operation, fast developing speed and convenient teaching.

【技术实现步骤摘要】
基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统
本专利技术涉及一种动车组制动系统模拟教学系统，尤其是一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，属于动车组制动系统模拟教学

技术介绍
目前动车组制动系统教学方式上均以理论为主，学生较少参与制动系统的实际操作，而有配套的动车组制动实训室的较少。由于动车组技术发展较快，动车组相关设备价格较贵，因此即使花费大价钱现车真实设备，很快就会落后于现有技术，对学生的实训指导意义不大。并且真实设备后期维护成本较高，实物操作对学生要求较高，如果有些异常或错误操作，具有一定的危险性。基于以上存在的问题，本专利技术提出采用虚拟现实(VR)技术来帮助动车组制动系统实训系统的建设，采用VR技术，不仅像之前那样构建制动系统三维模型供学生观看学习，同时还能与设备进行交互，进行相应的检修操作。虚拟设备会对你的操作有响应，特别适合于制动系统中控制部分的检修及调试作业。另外针对动车组技术的快速更新，可以对相应的VR模型进行更新，升级软件，从而及时跟上现代技术，避免学生在学校所学与实际工作脱节。目前针对动车组人才的需求日益增加，如果针对动车组制动系统的教学中能够让学生在实训中直观的进行相应的操作，将会使学生动车组制动系统的认识更加深刻，对其以后工作提供更大的帮助。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对动车组制动系统教学中缺少实训条件的不足，提出一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，虚拟动车组制动系统的检修操作，满足实训教学的需要。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，包括教师操作台2和若干学生操作台1，均采用zSpace交互一体机，教师操作台2设于教室讲台位置，学生操作台1布置于教室中，教师操作台2后方设置有一台或多台裸眼显示器3，教师操作台2连接学生操作台1与裸眼显示器3；学生操作台和教师操作台中均布设一致的动车组制动系统检修实训模型，包括动车组制动系统部件认知模块、动车组制动系统专项检修操作模块、动车组制动系统检修考核模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生通过操控笔进行相应的操作，学习相关知识。所述动车组制动系统部件认知模块主要用于指导学生对动车组制动系统各部件的直观认知，包括动车组基础制动相关部件，制动控制装置，司机制动控制器等，各部件均根据真车实际设备的结构和尺寸在zSpace中进行建模，学生对部件认知的过程中可以用操控笔对各部件进行拖动、翻转等操作，进行直观学习认知。所述动车组基础制动相关部件包括制动缸、制动夹钳、制动盘、制动闸片。所述动车组制动系统部件认知模块还根据各设备的结构，设计有爆炸分解模式，可以通过操控笔对设备按零部件进行拆解，便于学生对设备结构的学习。所述动车组制动系统专项检修操作模块主要用于学生练习制动系统的专项检修，包括制动系统设备检修模块和制动试验模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生按照制动系统检修作业指导书的步骤要求，通过操控笔进行相应的检查操作；通过操作笔的拖动来模拟现场操作时人员的走动，通过操控笔旋转操作来模拟现场操作是视觉角度的变化，从而在整体上模拟真实的工作环境；制动试验对司机台上与制动试验相关的开关按钮指示灯进行建模，并且使其可操作，根据实际的逻辑，设置开关按钮点按、长按等操作模式下的动作情况，模拟制动试验。所述设备检修中还设置有模拟故障点，故障点可由教师手动设置、也可让系统随机设置。所述模拟故障点包括裂纹、螺栓松动、表面变形等。所述当学生进行模拟操作时，可以给出相应的模拟指示，给学生反馈。所述动车组制动系统检修考核模块按照真实的检修操作作业流程进行设计，即整个流程跟真实的检修操作作业保持一致，学生按照作业指导书进行操作，由系统记录学生的整个操作过程，并自动判定其检查顺序和检查点是否正确，并据此来判断学生的成绩，实现考核过程的自动判分。本系统的裸眼显示器用于展示教师的操作，方便实训教学过程中教师指导学生的操作。学生操作台的具体数量根据教室大小、实训学生数量等实际需要确定。本专利技术完全按照真实的设备来搭建整个制动模拟系统，同时将动车组制动系统的检修操作与VR技术结合起来，可以实现教学过程中，学生以第一视角来观看整个检修操作/实验操作的过程，学生学习更加直观，记忆也会更加深刻。同时学生在练习操作过程中，也是以第一视角展示，同时还可以与设备实现一些简单的互动，让学生更有一种身临其境的感觉，极大地提升了学生的实训练习效果。附图说明图1本专利技术系统示意图。图2本专利技术教师操作台和学生操作台功能模块布局示意图。图中，1-学生操作台，2-教师操作台，3-裸眼显示器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详尽描述。本实施例中未注明的技术或产品，均为现有技术或可以通过购买获得的常规产品。实施例1：如图1、2所示，本专利技术提供一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，包括教师操作台2和六台学生操作台1，均采用zSpace交互一体机，教师操作台2设于教室讲台位置，学生操作台1布置于教室中，教师操作台2后方设置有两台裸眼显示器3，教师操作台2连接学生操作台1与裸眼显示器3；学生操作台和教师操作台中均布设一致的动车组制动系统检修实训模型，包括动车组制动系统部件认知模块、动车组制动系统专项检修操作模块、动车组制动系统检修考核模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生通过操控笔进行相应的操作，学习相关知识。动车组制动系统部件认知模块主要用于指导学生对动车组制动系统各部件的直观认知，包括动车组基础制动相关部件，制动控制装置，司机制动控制器等，各部件均根据真车实际设备的结构和尺寸在zSpace中进行建模，学生对部件认知的过程中可以用操控笔对各部件进行拖动、翻转等操作，进行直观学习认知；并还根据各设备的结构，设计有爆炸分解模式，可以通过操控笔对设备按零部件进行拆解，便于学生对设备结构的学习。动车组基础制动相关部件包括制动缸、制动夹钳、制动盘、制动闸片。动车组制动系统专项检修操作模块主要用于学生练习制动系统的专项检修，包括制动系统设备检修模块和制动试验模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生按照制动系统检修作业指导书的步骤要求，通过操控笔进行相应的检查操作；通过操作笔的拖动来模拟现场操作时人员的走动，通过操控笔旋转操作来模拟现场操作是视觉角度的变化，从而在整体上模拟真实的工作环境；制动试验对司机台上与制动试验相关的开关按钮指示灯进行建模，并且使其可操作，根据实际的逻辑，设置开关按钮点按、长按等操作模式下的动作情况，模拟制动试验。设备检修中还设置有模拟故障点，包括裂纹、螺栓松动、表面变形等；故障点可由教师手动设置、也可让系统随机设置。当学生进行模拟操作时，可以给出相应的模拟指示，给学生反馈。动车组制动系统检修考核模块按照真实的检修操作作业流程进行设计，即整个流程跟真实的检修操作作业保持一致，学生按照作业指导书进行操作，由系统记录学生的整个操作过程，并自动判定其检查顺序和检查点是否正确，并据此来判断学生的成绩，实现考核过程的自动判分。系统的裸眼显示器用于展示教师的操作，方便实训教学过程中教师指导学生的操作。实施例2：如图1、2所示，本专利技术提供一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，包括教师操作台2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，其特征在于：包括教师操作台(2)和若干学生操作台(1)，均采用zSpace交互一体机，教师操作台(2)设于教室讲台位置，学生操作台(1)布置于教室中，教师操作台(2)后方设置有两台裸眼显示器(3)，教师操作台(2)连接学生操作台(1)与裸眼显示器(3)；学生操作台和教师操作台中均布设一致的动车组制动系统检修实训模型，包括动车组制动系统部件认知模块、动车组制动系统专项检修操作模块、动车组制动系统检修考核模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生通过操控笔进行相应的操作，学习相关知识。

【技术特征摘要】
1.一种基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，其特征在于：包括教师操作台(2)和若干学生操作台(1)，均采用zSpace交互一体机，教师操作台(2)设于教室讲台位置，学生操作台(1)布置于教室中，教师操作台(2)后方设置有两台裸眼显示器(3)，教师操作台(2)连接学生操作台(1)与裸眼显示器(3)；学生操作台和教师操作台中均布设一致的动车组制动系统检修实训模型，包括动车组制动系统部件认知模块、动车组制动系统专项检修操作模块、动车组制动系统检修考核模块，在zSpace中构建动车组模型，由学生通过操控笔进行相应的操作，学习相关知识。2.根据权利要求1所述的基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，其特征在于：所述动车组制动系统部件认知模块包括动车组基础制动相关部件、制动控制装置、司机制动控制器等，各部件均根据真车实际设备的结构和尺寸在zSpace中进行建模，学生对部件认知的过程中可以用操控笔对各部件进行拖动、翻转等操作，进行直观学习认知。3.根据权利要求2所述的基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，其特征在于：所述动车组基础制动相关部件包括制动缸、制动夹钳、制动盘、制动闸片等。4.根据权利要求1或2所述的基于VR技术的动车组制动系统检修实训系统，其特征在于：所述动车组制动系统部件认知模块还根据各设备的结构，设计有爆炸分解模式，可以通过操控笔对设备按零部件进行拆解。5.根据权利要求1所述的基于V...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏超，张文，姚春燕，刘睿勍，
申请(专利权)人：南京铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32